Geforceerde olie- en geforceerde waterkoelers voor transformatoren
Geforceerde-oliekoelers (FOC)
(I) Werkingsprincipe
Geforceerde-oliekoelers zijn gebaseerd op de kernlogica van 'geforceerde circulatie + luchtkoeling', waardoor de afhankelijkheid van natuurlijke oliecirculatiekoeling van het temperatuurverschil wordt doorbroken. Door de oliestroom actief aan te sturen om de circulatie te versnellen, verbeteren ze de efficiëntie van de warmteafvoer aanzienlijk. Volgens de norm 60076-2:2011 van de Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC) is de koelmethode gecodeerd als OFAF (Oil Forced-Air Forced), wat interne geforceerde oliecirculatie en externe geforceerde luchtcirculatie betekent. Tijdens bedrijf zuigt een speciale dompelpomp hete olie uit de bovenste laag van de tank, brengt deze onder druk en stuurt deze naar de warmtedissipatiebuizenbundel van het koelerlichaam. Tegelijkertijd start de koelventilator, waardoor de lucht snel over het oppervlak van de warmteafvoerbuizen stroomt. Door warmtegeleiding en convectie wordt de warmte in de hete olie snel overgedragen aan de lucht. De gekoelde transformatorolie heeft een lagere temperatuur en een hogere dichtheid en stroomt via de onderste verbindingspijp terug naar de bodem van de transformatortank om de kern en de wikkelingen opnieuw te koelen, waardoor een volledige warmtedissipatielus met geforceerde oliecirculatie wordt gevormd die continu de warmte verwijdert die wordt gegenereerd tijdens de werking van de apparatuur.
(2) Structurele samenstelling
De geforceerde oliekoeler bestaat hoofdzakelijk uit het koelerlichaam, de dompelpomp, de koelventilator, het olieleidingsysteem, de elektrische schakelkast en hulpbeschermingscomponenten. Het koelerlichaam heeft doorgaans een buis-vinstructuur, waarbij de warmtedissipatiebuizen zijn gemaakt van corrosie-bestendige koperen of aluminium buizen met een hoge-thermische- geleidbaarheid, met uitwendige vinnen om het warmtedissipatiegebied te vergroten. De dompelpomp, als krachtbron voor de oliecirculatie, beschikt over een hoog rendement, een laag geluidsniveau en weerstand tegen oliecorrosie, waardoor een stabiele oliecirculatie wordt gegarandeerd. De koelventilator is meestal een ventilator met axiale stroming, bestuurd door een temperatuursensor, die pas start wanneer de olietemperatuur de ingestelde waarde bereikt, waardoor een energiebesparende werking- wordt bereikt. De elektrische schakelkast is verantwoordelijk voor de algehele controle van het starten en stoppen van de oliepomp en de ventilator, en integreert ook temperatuur- en oliestroombewakingsfuncties. Hulpcomponenten voor de bescherming zijn onder meer oliestroomindicatoren en differentiële druksignaalgevers, die alarmsignalen kunnen afgeven in geval van een storing in de oliecirculatie of abnormale olie-waterdrukverschillen-, waardoor de veiligheid van de apparatuur wordt gegarandeerd.
(3) Kernfuncties en toepassingsscenario's
Het belangrijkste voordeel van geforceerde oliekoelers is hun hoge warmteafvoerefficiëntie. Vergeleken met ONAF-methoden (olie-ondergedompelde luchtkoeling) kan hun warmtedissipatie-efficiëntie met meer dan 30% worden verhoogd, wat kan voldoen aan de warmtedissipatiebehoeften van grote transformatoren onder hoge belasting; De structuur is relatief compact en kan direct op het transformatorlichaam worden gemonteerd, met een kleine voetafdruk en een gematigde onderhoudswerklast; Sterk aanpassingsvermogen, kan de warmtedissipatiecapaciteit aanpassen door het aantal lopende koelers te verhogen of te verlagen op basis van veranderingen in de transformatorbelasting, en een afstemming tussen belasting en warmtedissipatie te bereiken.
De toepassingsscenario's zijn voornamelijk gericht op grote hoog-spanningstransformatoren, vooral vermogenstransformatoren met spanningsniveaus van 220 kV en hoger en een capaciteit van 120 MVA of hoger, die veel worden gebruikt in onderstations, elektriciteitscentrales, industriële installaties en andere scenario's. In speciale scenario's zoals flexibele, rechte back-naar-converterstations in het middenkanaal, worden ook geforceerde oliekoelers met laag-geluid gebruikt om het bedrijfsgeluid te verminderen, in combinatie met geluidsarme-dompelpompen, om de impact van de werking van de apparatuur op de omgeving te minimaliseren.
Geforceerde waterkoelers (FWC) voor transformatoren
(1) Werkingsprincipe
De geforceerde waterkoeler maakt gebruik van een dubbele geforceerde koelmodus van "geforceerde oliecirculatie + waterkoeling", en de standaard koelmethode is gecodeerd als OFWF (Oil Forced Water Forced), wat interne geforceerde oliecirculatie en externe geforceerde watercirculatie betekent. De kernlogica is het benutten van de hoge soortelijke warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid van water in vergelijking met lucht, en het bereiken van een efficiënte warmtedissipatie door middel van olie-water-warmte-uitwisseling. Tijdens bedrijf zuigt de dompelbare oliepomp de hete olie uit de transformatorolietank en stuurt deze naar de olie-water-warmtewisselaar (koelerlichaam). Tegelijkertijd pompt de circulatiewaterpomp koelwater (meestal industrieel circulatiewater of rivierwater) in het andere kanaal van de warmtewisselaar. De hete olie en het koelwater stromen in tegengestelde richtingen in de warmtewisselaar, en door thermische geleiding wordt de warmte in de hete olie snel overgedragen op het koelwater; De gekoelde transformatorolie stroomt terug naar de olietank en blijft deelnemen aan de koelcyclus, terwijl het koelwater dat warmte absorbeert uit de koeler wordt afgevoerd. Na een daaropvolgende koelbehandeling kan het worden gerecycled of direct worden geloosd, waardoor een dubbel koelcircuit ontstaat: "oliecirculatie + watercirculatie".
Het is vermeldenswaard dat het tijdens bedrijf noodzakelijk is ervoor te zorgen dat de oliedruk hoger is dan de waterdruk. Als de warmtewisselaarbuis scheurt en er water in de transformatorolie terechtkomt, zal dit schade aan de isolatie veroorzaken en catastrofale ongelukken veroorzaken. Daarom stelt dit systeem extreem hoge eisen aan de afdichtingsprestaties.
(2) Structurele samenstelling De structuur van een geforceerde waterkoeler is complexer dan die van een geforceerde oliekoeler, en bestaat hoofdzakelijk uit het koelerlichaam, de dompelbare oliepomp, de circulerende waterpomp, het-oliewaterleidingsysteem, de elektrische schakelkast en veiligheidsvoorzieningen. Het koelerlichaam (olie-water-warmtewisselaar) bestaat uit één oliekamer en twee waterkamers. De oliekamer is gevuld met dicht opeengepakte koelbuizen, waar koelwater doorheen stroomt. De buitenste oliekamer is door schotten in verschillende kanalen verdeeld, waardoor de hete olie kronkelig over het oppervlak van de koelbuizen stroomt, waardoor de efficiëntie van de warmte-uitwisseling wordt verbeterd. De waterkamer is verdeeld in bovenste en onderste kamers, waarbij de onderste waterkamer verder is verdeeld in twee holtes, waardoor het koelwater in twee richtingen kan stromen, wat de warmteafvoer verder verbetert. Het olie-{8}}waterleidingsysteem is uitgerust met kleppen, filters en andere componenten om de olie- en waterstroomsnelheden te regelen, onzuiverheden te filteren en verstopping van de leidingen te voorkomen. Naast oliestroomindicatoren en differentiële druksignalen omvatten de veiligheidsbeschermingsvoorzieningen waterniveaubewaking en waterdrukbewakingscomponenten om de bedrijfsstatus van het watercirculatiesysteem in realtime te bewaken en onmiddellijk lekken, watertekorten en andere problemen op te sporen.
(3) Kernfuncties en toepassingsscenario's
Het grootste voordeel van geforceerde waterkoelers is hun extreem hoge warmteafvoerefficiëntie. Voor dezelfde koelcapaciteit is hun volume veel kleiner dan geforceerde oliekoelers, ze zijn lichter en werken met minder geluid (geen ventilatorgeluid), wat installatie binnenshuis vergemakkelijkt en ze geschikt maakt voor scenario's met strenge geluids- en ruimtevereisten. Tegelijkertijd wordt hun warmteafvoereffect minder beïnvloed door de omgevingstemperatuur, waardoor stabiele warmteafvoerprestaties behouden blijven in omgevingen met hoge -temperaturen, waardoor ze geschikt zijn voor transformatoren die werken onder hoge belasting en hoge temperaturen.
Hun beperkingen liggen vooral in de hoge systeemcomplexiteit, de hoge eisen aan de koelwaterkwaliteit en leveringsstabiliteit, de noodzaak van regelmatig onderhoud van het watercirculatiesysteem, aanvulling van koelwater, toevoeging van antivries en reiniging van warmtewisselaars; en de relatief korte levensduur van water{0}}gekoelde systemen, waardoor het moeilijk wordt om dezelfde levensduur te bereiken als de transformator (doorgaans 40 jaar fysieke levensduur), waardoor de latere onderhoudskosten en de frequentie van vervanging van apparatuur toenemen.
Toepassingsscenario's zijn voornamelijk geconcentreerd in gebieden met overvloedige watervoorraden en gemakkelijke afwatering, zoals hoofdtransformatoren in gebouwen van waterkrachtcentrales; en op plaatsen met beperkte ruimte en strenge geluidseisen, zoals ondergrondse onderstations, onderstations in stedelijke kerngebieden en datacenters. Ze kunnen ook worden gebruikt voor het koelen van transformatoren met zeer-grote capaciteit om te voldoen aan de warmteafvoerbehoeften onder extreme belastingen.
Omdat de kernkoelapparatuur van transformatoren, geforceerde oliekoelers en geforceerde waterkoelers, met hun unieke structuren en prestaties, zijn aangepast aan verschillende toepassingsscenario's en gezamenlijk garanties bieden voor de veilige en stabiele werking van transformatoren. Geforceerde oliekoelers zijn de reguliere koelkeuze geworden voor grote transformatoren vanwege hun eenvoudige structuur, gemakkelijk onderhoud en sterke aanpassingsvermogen; Geforceerde waterkoelers spelen een onvervangbare rol in speciale scenario's vanwege hun hoge efficiëntie in warmteafvoer, laag geluidsniveau en compactheid.
Met de voortdurende ontwikkeling van het energiesysteem zal de koeltechnologie verder worden geoptimaliseerd, en zullen intelligentie, efficiëntie en energiebesparing de belangrijkste ontwikkelingsrichtingen in de toekomst worden. In praktische toepassingen is het noodzakelijk om onderhoud wetenschappelijk te selecteren en te standaardiseren op basis van factoren zoals de bedrijfsvereisten en installatieomgeving van transformatoren, de efficiëntie van de warmtedissipatie van koelsystemen volledig te benutten, de levensduur van transformatoren te verlengen, de veilige, efficiënte en stabiele werking van energiesystemen te garanderen en solide ondersteuning te bieden voor de transmissie en levering van energie.
