کولرهای روغن اجباری و آب اجباری برای ترانسفورماتورها

 کولرهای روغن اجباری-(FOC)

(I) اصل کار

خنک‌کننده‌های روغن اجباری{0} بر اساس منطق اصلی "گردش اجباری + خنک‌کننده هوا" هستند، که وابستگی خنک‌کننده گردش طبیعی روغن به اختلاف دما را از بین می‌برد. آنها با هدایت فعال جریان روغن برای تسریع گردش، راندمان اتلاف گرما را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند. طبق استاندارد کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) 60076-2:2011، روش خنک‌کننده آن به‌عنوان OFAF (Oil Forced{11}}Air Forced) کدگذاری می‌شود، به معنی گردش اجباری روغن داخلی و گردش هوای اجباری خارجی. در حین کار، یک پمپ شناور اختصاصی روغن داغ را از لایه بالایی مخزن استخراج می کند، آن را تحت فشار قرار می دهد و آن را به بسته لوله اتلاف حرارت بدنه کولر می فرستد. به طور همزمان، فن خنک کننده شروع به کار می کند و هوا را مجبور می کند به سرعت روی سطح لوله های دفع گرما جریان یابد. از طریق هدایت گرما و همرفت، گرمای موجود در روغن داغ به سرعت به هوا منتقل می شود. روغن ترانسفورماتور خنک‌شده دمای پایین‌تری دارد و چگالی بیشتری دارد، و از طریق لوله اتصال پایین‌تر به پایین مخزن ترانسفورماتور جریان می‌یابد تا هسته و سیم‌پیچ‌ها را دوباره خنک کند و یک حلقه اتلاف گرما در گردش اجباری روغن تشکیل می‌دهد که به طور مداوم گرمای تولید شده در طول عملیات تجهیزات را حذف می‌کند.

(2) ترکیب ساختاری

کولر روغن اجباری عمدتاً از بدنه کولر، پمپ شناور، فن خنک کننده، سیستم لوله کشی روغن، جعبه کنترل الکتریکی و اجزای حفاظتی کمکی تشکیل شده است. بدنه خنک‌تر معمولاً از ساختار لوله‌ای{1}}باله‌ای استفاده می‌کند که لوله‌های دفع گرما از لوله‌های مسی یا آلومینیومی-مقاوم در برابر خوردگی-حرارتی{4} و رسانایی بالا{4}} ساخته شده‌اند که به‌منظور افزایش ناحیه اتلاف گرما از بیرون پره‌بندی شده‌اند. پمپ شناور به عنوان منبع انرژی برای گردش روغن، دارای راندمان بالا، صدای کم و مقاومت در برابر خوردگی روغن است که گردش روغن پایدار را تضمین می کند. فن خنک‌کننده عمدتاً یک فن جریان محوری است که توسط یک سنسور دما کنترل می‌شود و تنها زمانی شروع به کار می‌کند که دمای روغن به مقدار تنظیم‌شده برسد و به عملکرد صرفه‌جویی در انرژی می‌رسد. جعبه کنترل الکتریکی وظیفه کنترل کلی شروع و توقف پمپ روغن و فن را بر عهده دارد و همچنین عملکردهای نظارت بر دما و جریان روغن را یکپارچه می کند. اجزای حفاظتی کمکی شامل نشانگرهای جریان روغن و سیگنال‌های فشار تفاضلی هستند که می‌توانند سیگنال‌های هشدار را در صورت خرابی گردش روغن یا اختلاف فشار آب{10} غیرعادی روغن صادر کنند و ایمنی تجهیزات را تضمین کنند.

(3) ویژگی های اصلی و سناریوهای برنامه
مزیت اصلی کولرهای روغن اجباری راندمان اتلاف حرارت بالای آنها است. در مقایسه با روش‌های خنک‌کننده هوای غوطه‌ور در روغن (ONAF)، راندمان اتلاف حرارت آنها را می‌توان بیش از 30 درصد افزایش داد که می‌تواند نیازهای اتلاف حرارت ترانسفورماتورهای بزرگ را تحت عملیات بارگذاری بالا برآورده کند. ساختار نسبتاً فشرده است و می تواند مستقیماً روی بدنه ترانسفورماتور نصب شود، با ردپایی کوچک و حجم کار تعمیر و نگهداری متوسط. سازگاری قوی، می تواند ظرفیت اتلاف گرما را با افزایش یا کاهش تعداد کولرهای در حال کار با توجه به تغییرات بار ترانسفورماتور تنظیم کند و به تطابق بین بار و اتلاف گرما دست یابد.

سناریوهای کاربردی آن عمدتاً بر روی ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا{0} بزرگ، به ویژه ترانسفورماتورهای قدرت با سطوح ولتاژ 220 کیلو ولت و بالاتر و ظرفیت 120 مگا ولت آمپر یا بالاتر، تمرکز دارند که به طور گسترده در پست‌ها، نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های صنعتی و سایر سناریوها استفاده می‌شوند. در سناریوهای خاص مانند ایستگاه‌های مبدل مستقیم پشت-به{{5}معطف کانال میانی، خنک‌کننده‌های روغن کم‌صدا-همچنین برای کاهش صدای عملیاتی، همراه با-پمپ‌های شناور کم‌صدا، برای به حداقل رساندن تأثیر عملکرد تجهیزات بر محیط اطراف استفاده می‌شوند.

کولرهای آبی اجباری (FWC) برای ترانسفورماتورها
(1) اصل کار

کولر آبی اجباری از یک حالت خنک کننده اجباری دوگانه "گردش روغن اجباری + خنک کننده آب" استفاده می کند و روش خنک کننده استاندارد آن با کد OFWF (Oil Forced Water Forced) است که به معنای گردش اجباری روغن داخلی و گردش اجباری آب خارجی است. منطق اصلی استفاده از ظرفیت گرمایی ویژه و هدایت حرارتی آب در مقایسه با هوا و دستیابی به اتلاف گرمای کارآمد از طریق تبادل حرارتی نفت-آب است. در حین کار، پمپ روغن شناور روغن داغ را از مخزن روغن ترانسفورماتور استخراج می کند و آن را به مبدل حرارتی آب روغن (بدنه خنک کننده) می فرستد. در همان زمان، پمپ آب گردشی، آب خنک کننده (بیشتر آب در گردش صنعتی یا آب رودخانه) را به کانال دیگر مبدل حرارتی پمپ می کند. روغن داغ و آب خنک کننده در جهت مخالف در داخل مبدل حرارتی جریان می یابد و از طریق هدایت حرارتی، گرمای روغن داغ به سرعت به آب خنک کننده منتقل می شود. روغن ترانسفورماتور خنک شده برای ادامه مشارکت در چرخه خنک کننده به مخزن روغن برمی گردد، در حالی که آب خنک کننده ای که گرما را جذب می کند از خنک کننده تخلیه می شود. پس از عملیات خنک کننده بعدی، می توان آن را بازیافت یا مستقیماً تخلیه کرد و یک مدار خنک کننده دوگانه "گردش روغن + گردش آب" را تشکیل داد.

شایان ذکر است که در حین کار باید اطمینان حاصل شود که فشار روغن بیشتر از فشار آب است. اگر لوله تبادل حرارت پاره شود و آب وارد روغن ترانسفورماتور شود، باعث آسیب عایق و حوادث فاجعه بار می شود. بنابراین، این سیستم دارای الزامات بسیار بالایی برای عملکرد آب بندی است.

(2) ترکیب ساختاری ساختار یک کولر آبی اجباری پیچیده‌تر از یک خنک‌کننده روغن اجباری است، که عمدتاً از بدنه خنک‌کننده، پمپ روغن شناور، پمپ آب در گردش، سیستم لوله‌کشی آب روغن، جعبه کنترل الکتریکی، و دستگاه‌های حفاظت ایمنی تشکیل شده است. بدنه خنک کننده (روغن{3}}مبدل حرارتی آب) از یک محفظه روغن و دو محفظه آب تشکیل شده است. محفظه روغن پر از لوله های خنک کننده متراکم است که از طریق آنها آب خنک کننده جریان می یابد. محفظه روغن بیرونی توسط بافل ها به چندین کانال تقسیم می شود که اطمینان حاصل می کند که روغن داغ به طور پیچ در پیچ در سطح لوله های خنک کننده جریان می یابد و راندمان تبادل حرارت را بهبود می بخشد. محفظه آب به دو محفظه بالا و پایین تقسیم می شود و محفظه آب پایین به دو حفره تقسیم می شود که به آب خنک کننده اجازه می دهد تا به صورت دو طرفه جریان یابد و اتلاف گرما را بیشتر افزایش می دهد. سیستم لوله‌کشی آب روغن{8}} مجهز به سوپاپ‌ها، فیلترها و سایر اجزاء برای تنظیم نرخ جریان روغن و آب، فیلتر ناخالصی‌ها و جلوگیری از انسداد لوله است. علاوه بر نشانگرهای جریان روغن و سیگنال های فشار دیفرانسیل، دستگاه های حفاظتی ایمنی شامل مانیتورینگ سطح آب و اجزای نظارت بر فشار آب برای نظارت بر وضعیت عملکرد سیستم گردش آب در زمان واقعی و تشخیص سریع نشتی، کمبود آب و سایر مشکلات است.

(3) ویژگی های اصلی و سناریوهای کاربردی

بزرگترین مزیت کولرهای آبی اجباری راندمان اتلاف حرارت بسیار بالای آنهاست. برای همان ظرفیت خنک کننده، حجم آنها بسیار کمتر از خنک کننده های روغن اجباری است، آنها سبک تر هستند و با نویز کمتر (بدون صدای فن) کار می کنند، نصب داخلی را تسهیل می کند و آنها را برای سناریوهایی با نیازهای شدید صدا و فضا مناسب می کند. به طور همزمان، اثر اتلاف حرارت آنها کمتر تحت تأثیر دمای محیط قرار می‌گیرد و عملکرد اتلاف گرما را در محیط‌های{2}در دمای بالا حفظ می‌کند و آنها را برای ترانسفورماتورهایی که تحت شرایط بار و دمای بالا کار می‌کنند مناسب می‌سازد.

محدودیت‌های آن‌ها عمدتاً در پیچیدگی بالای سیستم، الزامات بالا برای کیفیت آب خنک‌کننده و پایداری تامین، نیاز به نگهداری منظم سیستم گردش آب، پر کردن آب خنک‌کننده، افزودن ضد یخ و تمیز کردن مبدل‌های حرارتی نهفته است. و طول عمر نسبتاً کوتاه سیستم‌های{0}خنک‌شده با آب، که دستیابی به طول عمر مشابه ترانسفورماتور (معمولاً 40 سال عمر فیزیکی) را دشوار می‌کند، هزینه‌های نگهداری بعدی و فرکانس تعویض تجهیزات را افزایش می‌دهد.

سناریوهای کاربردی عمدتاً در مناطقی با منابع آب فراوان و زهکشی آسان، مانند ترانسفورماتورهای اصلی در ساختمان های نیروگاه آبی متمرکز می شوند. و در مکان‌هایی با فضای محدود و نیازهای شدید سر و صدا، مانند پست‌های زیرزمینی، پست‌های پست در مناطق مرکزی شهری، و مراکز داده. آنها همچنین می توانند برای خنک کردن ترانسفورماتورهای فوق-با ظرفیت زیاد برای رفع نیازهای اتلاف گرما تحت بارهای شدید استفاده شوند.

به عنوان تجهیزات خنک کننده هسته ترانسفورماتورها، کولرهای روغن اجباری و کولرهای آبی اجباری با ساختار و عملکرد منحصر به فرد خود، با سناریوهای کاربردی مختلف سازگار شده و به طور مشترک تضمینی برای عملکرد ایمن و پایدار ترانسفورماتورها ارائه می دهند. خنک کننده های روغن اجباری به دلیل ساختار ساده، نگهداری راحت و سازگاری قوی، به گزینه اصلی خنک کننده برای ترانسفورماتورهای بزرگ تبدیل شده اند. کولرهای آبی اجباری به دلیل راندمان بالا در اتلاف گرما، صدای کم و فشردگی نقش بی بدیلی در سناریوهای خاص دارند.

با توسعه مداوم سیستم قدرت، فناوری کولر به بهینه سازی ادامه خواهد داد و هوشمندی، بهره وری و صرفه جویی در انرژی به مسیر اصلی توسعه در آینده تبدیل خواهد شد. در کاربردهای عملی، انتخاب و استانداردسازی تعمیر و نگهداری بر اساس عواملی مانند الزامات عملیاتی و محیط نصب ترانسفورماتورها، استفاده کامل از راندمان اتلاف حرارت سیستم‌های خنک‌کننده، افزایش طول عمر ترانسفورماتورها، اطمینان از عملکرد ایمن، کارآمد و پایدار سیستم‌های قدرت و ارائه پشتیبانی محکم برای انتقال و تامین برق ضروری است.