Tvunget olje- og tvangsvannkjølere for transformatorer

 Tvangs-oljekjølere (FOC)

(I) Arbeidsprinsipp

Tvungen-oljekjølere er basert på kjernelogikken til "tvungen sirkulasjon + luftkjøling", og bryter avhengigheten av naturlig oljesirkulasjonskjøling av temperaturforskjeller. Ved å aktivt drive oljestrømmen for å akselerere sirkulasjonen, forbedrer de varmeavledningseffektiviteten betydelig. I henhold til International Electrotechnical Commission (IEC) standard 60076-2:2011, er kjølemetoden kodet som OFAF (Oil Forced-Air Forced), som betyr intern tvungen oljesirkulasjon og ekstern tvungen luftsirkulasjon. Under drift trekker en dedikert nedsenkbar pumpe ut varm olje fra det øvre laget av tanken, setter den under trykk og sender den til varmeavledningsrørbunten til kjølerkroppen. Samtidig starter kjøleviften, og tvinger luft til å strømme raskt over overflaten av varmeavledningsrørene. Gjennom varmeledning og konveksjon overføres varmen i den varme oljen raskt til luften. Den avkjølte transformatoroljen har en lavere temperatur og økt tetthet, og strømmer tilbake til bunnen av transformatortanken gjennom det nedre tilkoblingsrøret for å kjøle ned kjernen og viklingene, og danner en komplett varmespredningssløyfe for tvungen oljesirkulasjon som kontinuerlig fjerner varmen som genereres under drift av utstyret.

(2) Strukturell sammensetning

Den tvungne oljekjøleren består hovedsakelig av kjølerhuset, nedsenkbar pumpe, kjølevifte, oljerørsystem, elektrisk kontrollboks og ekstra beskyttelseskomponenter. Kjølekroppen har vanligvis en rør--finnestruktur, med varmeavledningsrørene laget av korrosjons-bestandig, høy-termisk-ledningsevne av kobber eller aluminium, med utvendige ribber for å øke varmeavledningsområdet. Den nedsenkbare pumpen, som kraftkilde for oljesirkulasjon, har høy effektivitet, lav støy og motstand mot oljekorrosjon, noe som sikrer stabil oljesirkulasjon. Kjøleviften er for det meste en aksialstrømsvifte, kontrollert av en temperatursensor, som starter først når oljetemperaturen når den innstilte verdien, og oppnår energisparende drift. Den elektriske kontrollboksen er ansvarlig for den overordnede kontrollen av oljepumpens og viftens start og stopp, og integrerer også temperatur- og oljestrømovervåkingsfunksjoner. Ekstra beskyttelseskomponenter inkluderer oljestrømindikatorer og differensialtrykksignaler, som kan gi alarmsignaler i tilfelle oljesirkulasjonssvikt eller unormale olje{10}vanntrykkforskjeller, noe som sikrer utstyrssikkerhet.

(3) Kjernefunksjoner og applikasjonsscenarier
Kjernefordelen med tvungne oljekjølere er deres høye varmeavledningseffektivitet. Sammenlignet med metoder for oljenedsenket luftkjøling (ONAF), kan deres varmeavledningseffektivitet økes med mer enn 30 %, noe som kan møte varmespredningsbehovet til store transformatorer under høybelastningsdrift; Strukturen er relativt kompakt og kan monteres direkte på transformatorkroppen, med et lite fotavtrykk og moderat vedlikeholdsarbeid; Sterk tilpasningsevne, kan justere varmeavledningskapasiteten ved å øke eller redusere antall kjørende kjølere i henhold til endringer i transformatorbelastning, og oppnå samsvar mellom belastning og varmeavledning.

Applikasjonsscenariene fokuserer hovedsakelig på store-høyspenttransformatorer, spesielt krafttransformatorer med spenningsnivåer på 220 kV og over og en kapasitet på 120 MVA eller over, som er mye brukt i transformatorstasjoner, kraftverk, industrianlegg og andre scenarier. I spesielle scenarier som mellomkanals fleksible rett tilbake-til-omformerstasjoner, brukes lav-tvangs oljekjølere også for å redusere driftsstøy, kombinert med lav-støy nedsenkbare pumper, for å minimere innvirkningen av utstyrsdrift på omgivelsene.

Forced Water Coolers (FWC) for transformatorer
(1) Arbeidsprinsipp

Den tvungne vannkjøleren bruker en dobbel tvungen kjølemodus med "tvungen oljesirkulasjon+vannkjøling", og dens standard kjølemetode er kodet som OFWF (Oil Forced Water Forced), som betyr intern oljetvangssirkulasjon og ekstern vann tvungen sirkulasjon. Kjernelogikken er å utnytte den høye spesifikke varmekapasiteten og varmeledningsevnen til vann sammenlignet med luft, og oppnå effektiv varmeavledning gjennom olje-vannvarmeveksling. Under drift trekker den nedsenkbare oljepumpen ut den varme oljen fra transformatoroljetanken og sender den til olje-vannvarmeveksleren (kjølerkroppen). Samtidig pumper den sirkulerende vannpumpen kjølevann (for det meste industrielt sirkulerende vann eller elvevann) inn i den andre kanalen til varmeveksleren. Den varme oljen og kjølevannet strømmer i motsatte retninger inne i varmeveksleren, og gjennom termisk ledning overføres varmen i den varme oljen raskt til kjølevannet; Den avkjølte transformatoroljen strømmer tilbake til oljetanken for å fortsette å delta i kjølesyklusen, mens kjølevannet som absorberer varme slippes ut fra kjøleren. Etter påfølgende kjølebehandling kan den resirkuleres eller tømmes direkte, og danner en dobbel kjølekrets med "oljesirkulasjon+vannsirkulasjon".

Det er verdt å merke seg at under drift er det nødvendig å sikre at oljetrykket er høyere enn vanntrykket. Hvis varmevekslerrøret sprekker og vann kommer inn i transformatoroljen, vil det forårsake isolasjonsskader og utløse katastrofale ulykker. Derfor har dette systemet ekstremt høye krav til tetningsytelse.

(2) Strukturell sammensetning Strukturen til en tvungen vannkjøler er mer kompleks enn den til en tvungen oljekjøler, hovedsakelig bestående av kjølerkroppen, nedsenkbar oljepumpe, sirkulerende vannpumpe, olje-vannrørsystem, elektrisk kontrollboks og sikkerhetsbeskyttelsesenheter. Kjølelegemet (olje-vannvarmeveksler) består av ett oljekammer og to vannkamre. Oljekammeret er fylt med tettpakkede kjølerør, som kjølevann strømmer gjennom. Det ytre oljekammeret er delt inn i flere kanaler ved hjelp av ledeplater, som sikrer at varm olje strømmer kronglete over overflaten av kjølerørene, noe som forbedrer varmevekslingseffektiviteten. Vannkammeret er delt inn i øvre og nedre kammer, med det nedre vannkammeret videre delt inn i to hulrom, noe som lar kjølevannet strømme toveis, noe som ytterligere forbedrer varmespredningen. Olje-vannrørsystemet er utstyrt med ventiler, filtre og andre komponenter for å regulere olje- og vannstrømningshastigheter, filtrere urenheter og forhindre rørblokkering. I tillegg til oljestrømindikatorer og differensialtrykksignaler, inkluderer sikkerhetsbeskyttelsesenhetene vannnivåovervåking og vanntrykkovervåkingskomponenter for å overvåke driftsstatusen til vannsirkulasjonssystemet i sanntid og umiddelbart oppdage lekkasjer, vannmangel og andre problemer.

(3) Kjernefunksjoner og applikasjonsscenarier

Den største fordelen med tvungne vannkjølere er deres ekstremt høye varmeavledningseffektivitet. For samme kjølekapasitet er volumet mye mindre enn tvangs oljekjølere, de er lettere og opererer med lavere støy (ingen viftestøy), noe som letter innendørs installasjon og gjør dem egnet for scenarier med strenge støy- og plasskrav. Samtidig påvirkes varmespredningseffekten mindre av omgivelsestemperaturen, og opprettholder stabil varmeavledningsytelse i høye-temperaturmiljøer, noe som gjør dem egnet for transformatorer som opererer under høy belastning og høye temperaturforhold.

Deres begrensninger ligger hovedsakelig i den høye systemkompleksiteten, de høye kravene til kjølevannskvalitet og forsyningsstabilitet, behovet for regelmessig vedlikehold av vannsirkulasjonssystemet, etterfylling av kjølevann, tilsetning av frostvæske og rengjøring av varmevekslere; og den relativt korte levetiden til vann-kjølte systemer, noe som gjør det vanskelig å oppnå samme levetid som transformatoren (vanligvis 40 år med fysisk levetid), noe som øker senere vedlikeholdskostnader og utskiftingsfrekvens for utstyr.

Bruksscenarier er hovedsakelig konsentrert i områder med rikelig med vannressurser og enkel drenering, for eksempel hovedtransformatorer i vannkraftverksbygninger; og på steder med begrenset plass og strenge støykrav, som underjordiske nettstasjoner, understasjoner i urbane kjerneområder og datasentre. De kan også brukes til å kjøle transformatorer med ultra-stor kapasitet for å møte varmespredningsbehovet under ekstreme belastninger.

Som kjernekjøleutstyret til transformatorer, er tvungne oljekjølere og tvungne vannkjølere, med sine unike strukturer og ytelse, tilpasset ulike bruksscenarier og gir i fellesskap garantier for sikker og stabil drift av transformatorer. Tvungede oljekjølere har blitt det vanlige kjølevalget for store transformatorer på grunn av deres enkle struktur, praktiske vedlikehold og sterke tilpasningsevne; Tvungede vannkjølere spiller en uerstattelig rolle i spesielle scenarier på grunn av deres høye effektivitet i varmespredning, lav støy og kompakthet.

Med den kontinuerlige utviklingen av kraftsystemet vil kjølerteknologi fortsette å bli optimalisert, og intelligens, effektivitet og energisparing vil bli kjerneutviklingsretningen i fremtiden. I praktiske applikasjoner er det nødvendig å vitenskapelig velge og standardisere vedlikehold basert på faktorer som driftskrav og installasjonsmiljø for transformatorer, fullt ut utnytte varmeavledningseffektiviteten til kjølesystemer, forlenge levetiden til transformatorer, sikre sikker, effektiv og stabil drift av kraftsystemer og gi solid støtte for kraftoverføring og -forsyning.