ТИПЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Коэффициент полезного действия современных трансформаторов может составлять 95% и более. Тем не менее, перегрев оборудования приводит к потерям мощности и выходу его из строя.

Следовательно, мощные аппараты необходимо оборудовать соответствующим трансформатору типом системы охлаждения. Существует два основных типа таких систем — воздушная и масляная, а также несколько их модификаций.

ВОЗДУШНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Естественное охлаждение трансформаторного оборудования воздухом производится путем его конвекции и неполной передачи тепловой энергии окружающей атмосфере. Подобные трансформаторы называются «сухими» и имеют несколько типов исполнения кожуха со своей маркировкой:

• открытое (С),
• защищенное (СЗ),
• герметизированное (СГ).

Помимо естественного воздушного охлаждения возможна также принудительная система охлаждения сухих трансформаторов.

Данная технология работает посредством дутья воздуха вентиляторами и имеет обозначение СД. Такие аппараты устанавливаются в тех жилых и промышленных помещениях, где использование масляных образцов запрещено из-за горючести охладителя.

Класс термостойкости изоляции напрямую влияет на допустимую разницу между температурой обмотки трансформатора и температурой окружающего охладителя. Это значение установлено ГОСТом 11677-85 и соответствует следующей таблице:

Класс термостойкости	Превышение температуры
А	60 о C
В	75 о C
С	80 о C
F	100 о C
H	125 о C

Осуществляемая воздухом система охлаждения силового трансформатора малоэффективна и применяется для трансформаторного оборудования малой и средней мощности – до 1600 кВ*А при номинальном напряжении до 15 кВ, а также при постоянной пониженной температуре или на временных площадках.

Однако для создания изоляции повышенной термостойкости все чаще стали применяться кремнийорганические (эпоксидные) компаунды. Эта технология позволяет выпускать сухие силовые трансформаторы с номинальной мощностью до 15МВ*А при том же напряжении.

При соответствующем обосновании такое оборудование может эксплуатироваться на электростанциях.

МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Данная технология распространена в нашей стране в силу надежности, приемлемого срока эксплуатации и относительной дешевизны. Маслонаполненные трансформаторы без дутья воздуха и с естественной конвекцией масла применяются в устройстве распределительных систем — на подстанциях.

Подобный вид охлаждения подходит для силовых трансформаторов с номинальной мощностью до 16МВ*А и маркируется как М.

Тепло, выделяемое магнитопроводом, обмоткой и другими рабочими элементами устройства, передается охладителю — трансформаторному маслу. Оно циркулирует по системе кожух – бак охладителя и охлаждается воздухом атмосферы посредством ребер радиатора.

Эксплуатация масляных систем охлаждения трансформаторов имеет некоторые особенности. Например, персонал, обслуживающий данный агрегат, обязан посещать его с определенной периодичностью и производить отбор газа, а также следить за уровнем масла. Эти действия позволяют определять техническое состояние трансформатора.

Кроме того, герметичность конструкции – важный фактор. Любые подтеки должны влечь за собой ремонт устройства.

Более серьезные аппараты с повышенной мощностью имеют несколько модификаций систем охлаждения со своей маркировкой:

• масляное естественное (М);
• с естественной циркуляцией охладителя и дутьем воздуха (МД);
• с принудительной циркуляцией масла по системе с дутьем (ДЦ);
• с направленным масляным потоком (НДЦ);
• масляно-водяная система охлаждения с принудительной циркуляцией (Ц);
• с направленным потоком охладителя и масляно-водяной системой (НЦ);
• с дистиллированной водой в качестве охлаждающей жидкости (Н).

Крупные подстанции, помимо естественной конвекции масла, дополняются автоматическим обдувом воздуха, включающимся при достижении температурой заданного значения.

Здесь вентиляторы помещаются в навесных радиаторах и обдувают их верхнюю часть. Такие аппараты могут работать и без дутья при пониженных нагрузках, если температура охладителя не превышает 55 о С.

При высоких нагрузках усовершенствованная конструкция трансформатора МД обеспечивает повышенный уровень надежности системы. Мощность аппаратов, оборудованных подобным охлаждением, доходит до 80МВ*А.

Подобные устройства оборудуются электронасосами, встроенными в маслопровод и обеспечивающими непрерывную циркуляцию охлаждающей жидкости через трубы радиаторов. Последние же обдуваются воздухом посредством внешних вентиляторов.

Трансформаторы ДЦ отличаются компактными габаритами при повышенной мощности. Обусловлено это скоростью циркуляции масла, интенсивному и беспрерывному дутью вентиляторов, а также большей площади охлаждаемой поверхности, что увеличивает теплоотдачу охладителя.

Кроме того, конструктивные особенности трансформаторов ДЦ позволяют изменить традиционное устройство агрегата: масляный бак и аппарат охладителя могут устанавливаться раздельно, соединяясь маслопроводом.

Направленный поток охлаждающей жидкости – масла – повышает эффективность системы охлаждения, соответственно увеличивая номинальную мощность силового трансформатора, не изменяя его габариты. Обозначение данных аппаратов – НДЦ.

МАСЛЯНО-ВОДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Повышенная мощность от 160МВ*А означает и повышенную теплоотдачу рабочих элементов трансформатора типа Ц. Такие устройства оборудуются масляно-водяной системой охлаждения, где по трубам охлаждающих радиаторов, помимо масла, циркулирует и вода.

Она принудительно движется по трубам охлаждающего устройства, погруженным в охлаждаемую среду – масло. На входе в охладитель смонтированы температурные датчики, обеспечивающие получение показаний температуры, допустимое значение которой – не более 70 о С.

Независимо от поданной нагрузки и рабочей температуры, масляно-водяная система охлаждения трансформатора обеспечена непрерывной работой всех охлаждающих устройств. Их включение происходит автоматически вместе с подачей напряжения на агрегат.

Если таких устройств несколько, порядок и количество их одновременной работы напрямую зависит от температуры охлаждающей жидкости – масла, а также от величины нагрузки на трансформатор.

Подобные агрегаты обозначаются НЦ и являются одной из максимально эффективных систем. Однако сложная конструкция, обслуживание и эксплуатация обуславливают их применение на электростанциях. Такие аппараты могут иметь мощность уже от 630МВ*А.

Помимо перечисленных систем охлаждения силовых трансформаторов набирают популярность такие экзотические типы как Н. Сейчас их сложно встретить, однако есть мнение, что число их будет расти. Здесь в качестве основной охлаждающей среды применяется дистиллированная вода, содержащая присадки и являющаяся качественным охладителем и диэлектриком.

Трансформаторы типа Н также могут комбинироваться с принудительным воздушным оборудованием. Данный вариант подходит для различных подстанций, однако его обслуживание обходится дороже стандартных систем охлаждения.

Наиболее передовые технологии охлаждения трансформаторного оборудования разрабатываются на основе полупроводников, которые при сверхнизких температурах обладают сверхпроводимостью. Такие аппараты в будущем будут иметь значительно меньшие габариты и массу при повышенной номинальной мощности – не менее 1000ГВ*А.

В нашей стране энергетическая система постепенно модернизируется, но наиболее популярным видом охлаждения силовых трансформаторов остаются сухая, масляная, масляно-водяная, а также различные комбинированные типы. За годы эксплуатации данные технологии доказали свою надежность и эффективность.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник

Охлаждение трансформаторов

Вследствие потерь энергии в трансформаторе происходит нагрев магнитопровода и обмоток. При повышении их температуры до определенных значений изоляция обмоток разрушается и теряет свои свойства. Образующаяся теплота должна отводится в атмосферу тем или иным способом. Чем мощнее трансформатор, тем интенсивней должно быть охлаждение трансформатора.

Существуют следующие способы охлаждения трансформаторов:

• воздушное естественное охлаждение;
• воздушное форсированное охлаждение;
• масляное естественное охлаждение;
• масляное форсированное охлаждение.

При воздушном естественном охлаждении нагревающиеся детали трансформатора непосредственно контактируют с окружающим воздухом. Понижение их температуры происходит за счет конвекции воздуха и частично излучения. Устанавливают сухие трансформаторы внутри производственных помещений. Главное условие их эксплуатации обеспечение пожаробезопасности. Такой способ охлаждения является достаточным для трансформаторов мощностью до 200-300 кВА.

Трансформаторы большей мощности при естественном охлаждении должны быть больших размеров. Для облегчения и удешевления трансформаторов применяют воздушное форсированное охлаждение. С помощью вентиляторов направляется поток воздуха в основание кожуха, обрамляющего трансформатор. Поток проходит около катушек, по каналам сердечника и выходит через отверстия вверху кожуха.

При масляном естественном охлаждении трансформатор погружается в чугунный или железный бак, наполненный маслом. Масло обладает значительной теплоемкостью. Тепло от самого масла отводится естественным образом от стенок бака к окружающему воздуху.

При масляном форсированном охлаждении масло центробежным насосом прогоняется через радиаторы, которые обдуваются воздухом направляемым вентилятором. При охлаждении водой в верхнюю часть бака монтируется змеевик из медных или железных труб, в которых циркулирует вода. Охлаждаясь, масло опускается вниз, вытесняя нагретое масло к змеевику.

Источник

Виды охлаждения силовых трансформаторов

Классы систем охлаждения

Охлаждение трансформатора может быть естественным либо принудительным. В первом случае речь идет о циркуляции воздуха или масла под действием собственного веса, тогда как во втором для создания потока используются вентиляторы или насосы. Наибольший интерес представляет классификация, по которой выделяют следующие способы охлаждения силовых трансформаторов.

Тип «М»

Используется наиболее часто ввиду долгой эксплуатации и низкой стоимости. Тепловая энергия, выделяемая трансформатором, поглощается специальным маслом. Оно циркулирует в системе естественным образом, постепенно отдавая тепло в окружающий воздух, нагревая поверхность баков. В установках большой мощности теплоотдающие покрытия трансформатора специально изготавливаются с ребристой структурой для увеличения площади теплообмена. Для этой же цели некоторые модификации комплектуются навесными либо выносными радиаторами охлаждения.

Системы типа «М» эксплуатируются в трансформаторах мощностью до 16 МВА. Максимальная температура масла не превышает +95°С, все что выше, приводит к срабатыванию защиты. Кроме дешевизны и долгого срока эксплуатации этот тип охлаждения отличается простым обслуживанием — нужно только контролировать нагрев масла и своевременно восполнять его запасы.

Стоит обратить внимание и на систему «МВ», которая отличается от «М» тем, что вместо естественного воздушного обдува используется принудительное водяное охлаждение.

Тип «Д»

В трансформаторах высокой мощности в диапазоне от 16 до 80 МВА не представляется возможным эффективно охлаждать основные узлы за счет исключительно естественной циркуляции теплоносителя и воздуха. В связи с этим такие установки комплектуются системой охлаждения типа «Д». Она во многом похожа на уже рассмотренный выше вариант, но циркуляция воздуха здесь принудительная. Для этого осуществляется обдув радиаторов встроенными вентиляторами. Для экономии энергии и ресурса он включается при нагреве масле до температуры +55°С и более.

Типы «ДЦ» и «НДЦ»

Данные виды охлаждения силовых трансформаторов являются развитием типа «Д». Отличие в том, что циркуляция масла здесь принудительная, как и воздушный обдув радиаторов. Необходимое давление создается масляными насосами. Такой вариант отвода тепла имеет ряд преимуществ:

• возможность размещения трансформатора и бака охладителя как двух отдельных частей;
• компактность и пригодность для обслуживания установок мощностью до 160 МВА;
• высокая надежность и непрерывная работа под постоянным контролем автоматики.

Принципиальное различие систем «ДЦ» и «НДЦ» в том, что во втором случае реализована направленная циркуляция теплоносителя.

Типы «Ц» и «НЦ»

Эти способы предназначены для отвода тепла от трансформаторов мощностью свыше 160 МВА. Для охлаждения таких устройств нужна высокая производительность — в этом случае она достигается за счет принудительного масляного и водяного охлаждения. Вода циркулирует через специальный контур, отводящий тепло от контура, внутри которого двигается масло, и тем самым заменяет собой вентиляторы. Система «НЦ» отличается от «Ц» направленной циркуляцией в масляной системе, а ее назначение — эффективный отвод тепла от элементов оборудования мощностью от 630 МВА.

Источник

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Нормальная продолжительная безаварийная работа силовых трансформаторов обеспечивается при условии контроля и соблюдения допустимых пределов различных параметров, одним из которых является температурный режим. Соблюдение температурного режима в пределах установленных для того или иного типа трансформатора норм обеспечивается специально предусмотренными системами охлаждения. Рассмотрим, какие бывают системы охлаждения силовых трансформаторов.

Охлаждение типа С, СГ, СЗ, СД

Буква С в маркировке показывает, что силовой трансформатор сухой – то есть в нем не предусмотрено использование трансформаторного масла для охлаждения. В данном случае обмотки и магнитопровод трансформатора охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. Существуют модификации данной системы охлаждения: СГ – герметичное исполнение, СЗ – защищенный корпус.

Возможно наличие принудительной циркуляции воздуха на корпус трансформатора – это охлаждение системы СД.

Системы охлаждения С и их модификации характеризуются низкой эффективностью, поэтому применяются на трансформаторах малой мощности, как правило, до 1,6 МВ*А класса напряжения 6 и 10 кВ.

На трансформаторы данной системы охлаждения монтируются датчики температуры для возможности контроля температуры по каждой из фаз трансформатора.

Система охлаждения М

Более мощные трансформаторы требуют более производительной системы охлаждения – масляной. Масло обеспечивает более эффективный отвод тепла от обмоток и магнитной системы трансформатора, обеспечивая их равномерное охлаждение.

Система охлаждения М предусматривает естественную циркуляцию масла в баке трансформатора. Тепло масла передается баку трансформатора, который охлаждается окружающим воздухом. Данная система охлаждения не предусматривает принудительной циркуляции воздуха.

Для более эффективного охлаждения на баке трансформатора устанавливаются радиаторы, состоящие из ребер или труб, по которым осуществляется циркуляция масла.

Система охлаждения М используется на силовых трансформаторах номинальной мощностью до 16 МВ*А. Отсутствие дополнительных устройств в конструкции трансформаторов данной системы охлаждения упрощает их эксплуатацию.

Обслуживающему персоналу необходимо лишь проверять уровень масла и температуру его верхних слоев. Уровень масла должен примерно соответствовать среднесуточной температуре окружающей среды с учетом нагрузки трансформатора (это актуально для всех типов охлаждения). Температура верхних слоев масла трансформаторов с охлаждением М и Д не должна превышать 95 град.

На рисунке ниже показан трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением (с естественной циркуляцией масла) серии ТМ-250/6-10-66 мощностью 250 кВа, предназначенный для преобразования переменного трехфазного тока напряжением 6 — 10 кВ на стороне ВН, на стороне НН 0,23; 0,40; 0,69 кВ как для внутренней, так и для наружной установки.

Силовой серии TM-250/6-10 с термосифонным фильтром для непрерывной очистки масла: 1 — катки; 2 — болт заземления; 3 — бак; 4 — съемные радиаторные охладители; 5 — крышка; 6 — селикогелевый воздухоосушитель; 7 — расширитель с маслоуказателем; 8 — выводы BH; 9 — выводы НН; 10 — ртутный термометр; 11 — пробка для заливки и взятия проб масла; 12 — переключатель; 13 — пробивной предохранитель; 14 — термосифонный фильтр очистки для непрерывной масла.

Охлаждение типа Д

Система охлаждения трансформатора Д – с дутьем и естественной циркуляцией масла. Трансформаторы данной системы охлаждения конструктивно имеют вентиляторы обдува, устанавливаемые в навесные радиаторы, по которым циркулирует трансформаторное масло.

Обдув трансформатора данной системы охлаждения включается при достижении температуры верхнего слоя трансформаторного масла 55 и более град., либо при достижении номинальной нагрузки трансформатора, не зависимо от температуры масла. Система охлаждения Д является более эффективной и используется для трансформаторов номинальной мощностью 16-80 МВ*А.

Системы охлаждения ДЦ, НДЦ

Система охлаждения ДЦ отличается от системы Д наличием принудительной циркуляции масла. Вентиляторы обдува, как и в системе Д охлаждают радиаторные трубы. По радиаторным трубам непрерывно циркулирует трансформаторное масло, которое перекачивается электрическими насосами, встроенными в маслопроводы бака трансформатора.

Быстрая циркуляция масла по радиаторам и их обдув обеспечивают высокую теплоотдачу. Благодаря данной системе охлаждения значительно снижены габариты силового трансформатора (автотрансформатора) и увеличена их номинальная мощность до пределов 63-160 МВ*А.

Принудительная циркуляция масла позволяет отойти от традиционной конструкции трансформаторов — бак трансформатора и охладитель могут стоять раздельно, соединенные между собой маслопроводами.

В отличие от охлаждения типа Д, вентиляторы обдува охлаждения ДЦ должны быть всегда включены в работу вместе с насосами принудительной циркуляции масла. В случае отключения одной из систем охлаждения трансформатор не может находиться в работе.

НДЦ отличается от охлаждения ДЦ наличием направленного потока масла, что позволяет повысить эффективность охлаждения и соответственно увеличить мощность трансформатора, не изменяя его размер.

Системы охлаждения Ц, НЦ

Трансформаторы и автотрансформаторы мощностью от 160 МВ*А оборудуются системами охлаждения типа Ц. Это охлаждение масляно-водяное, по радиаторам трансформатора осуществлена циркуляция не только масла, но и воды.

Вода принудительно циркулирует по трубкам охлаждающего устройства, между которыми, в свою очередь, циркулирует трансформаторное масло. Перед входом в охладитель монтируются специальные датчики температуры для контроля температуры циркулируемого масла, которая не должна превышать 70 град.

Устройства принудительной циркуляции масла и воды должны быть всегда в работе, не зависимо от температуры и нагрузки, они должны включаться в работу автоматически одновременно с подачей напряжения на трансформатор (автотрансформатор).

При наличии конструктивно нескольких охладительных устройств, количество их одновременного включения в работу определяется величиной нагрузки и температурой охлаждающей среды — трансформаторного масла.

Данная система охлаждения одна из наиболее эффективных систем, но ее основным недостатком является сложность конструктивного исполнения и эксплуатации.

Для трансформаторов (автотрансформаторов) мощностью от 630 МВ*А применяется более эффективная масляно-водяная система охлаждения с направленным потоком масла — НЦ.

Охлаждение трансформаторов в закрытых камерах

В закрытых камерах, закрытых трансформаторных подстанциях, где расположены силовые трансформаторы, должна быть предусмотрена система вентиляции, которая обеспечивает нормальную работу трансформаторов во всех нормированных режимах.

Помещение, в котором расположен силовой трансформатор, должно быть спроектировано таким образом, чтобы в процессе эксплуатации трансформатор не подвергался перегреву, что обеспечивается при наличии достаточной внутренней площади в помещении, а также наличию эффективной системы вентиляции.

Особое внимание уделяется трансформаторам системы охлаждения С, которые охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. В камерах трансформаторов данного типа устанавливается принудительная вентиляция, осуществляющая циркуляцию воздуха для более эффективного охлаждения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник