Dla inżynierów podstacji, wykonawców EPC i zarządców przemysłowych obiektów elektrycznych projekt systemu wentylacji wewnętrznej instalacji transformatora zanurzonego w oleju jest głównym miernikiem bezpieczeństwa i wydajności.
Transformatory mocy zanurzone w oleju, pracujące w protokołach Oil Natural Air Natural (ONAN) lub Oil Natural Air Forced (ONAF), generują znaczne ciepło w wyniku strat miedzi w uzwojeniach i strat żelaza w rdzeniu. Jeżeli wewnętrzne pomieszczenie podstacji nie rozproszy tego skumulowanego obciążenia cieplnego, temperatura otoczenia wzrośnie wykładniczo.
Zgodnie z normami termicznymi IEC 60076-2 nadmierne ciepło przyspiesza degradację izolacji z papieru celulozowego i oleju dielektrycznego transformatora, bezpośrednio skracając jego żywotność i zwiększając ryzyko wybuchu nadciśnieniowego lub rozgorzenia pożaru.
1. Kwantyfikacja strat cieplnych i obliczenia przepływu powietrza
Systemu wentylacji spełniającego wymagania nie można zaprojektować na podstawie domysłów; należy je obliczyć bezpośrednio na podstawie danych dotyczących maksymalnego rozpraszania ciepła przez transformator (całkowite straty w temperaturze 75 stopni Celsjusza, reprezentujące straty bez obciążenia i straty przy obciążeniu).
Aby utrzymać temperaturę otoczenia podstacji w standardowych, bezpiecznych granicach eksploatacyjnych (zazwyczaj zapewniając, że temperatura otoczenia nie przekracza 40 stopni Celsjusza, przy limicie wzrostu temperatury w pomieszczeniu od 10 do 15 stopni Celsjusza powyżej zewnętrznego powietrza wlotowego), minimalne objętościowe natężenie przepływu powietrza musi spełniać rygorystyczne równania termodynamiczne.
Zgodnie ze standardową praktyczną zasadą inżynieryjną w nominalnych warunkach na poziomie morza, na każdy 1 kilowat (kW) całkowitej utraty mocy transformatora wymagane jest minimalne natężenie przepływu powietrza wentylacyjnego wynoszące około 4 do 5 metrów sześciennych na minutę (m3/min) lub 240 do 300 metrów sześciennych na godzinę (m3/h). Na przykład średniej wielkości transformator rozdzielczy o łącznych stratach w rdzeniu i miedzi wynoszących 15 kW wymaga ciągłego współczynnika wymiany powietrza wynoszącego co najmniej 3600 metrów sześciennych na godzinę.
2. Projekt wentylacji naturalnej: Rozmiar żaluzji wlotowych i wylotowych
Wentylacja naturalna wykorzystuje termodynamiczny efekt komina, w którym zimne powietrze napływa przez otwory w ścianach na niskim poziomie, pochłania ciepło wypromieniowane przez kadź transformatora, rozpręża się i wychodzi przez otwory wentylacyjne na wysokim poziomie dachu lub górnych ścian.
Pozycjonowanie żaluzji: Otwór wlotu świeżego powietrza (wlot) musi być umieszczony jak najniżej, blisko poziomu podłogi w pomieszczeniu i najlepiej bezpośrednio naprzeciwko żeberek grzejnika transformatora. Otwór wylotowy gorącego powietrza (wylot) należy umieścić na przeciwległej ścianie, w najwyższym możliwym punkcie pod sufitem, aby zmaksymalizować efektywną wysokość komina.
Wymagania dotyczące obszaru geometrycznego: Ze względu na opór przepływu powietrza powodowany przez siatki ochronne, moskitiery i żaluzje pogodowe, wolna powierzchnia netto otworów jest znacznie mniejsza niż fizyczne wymiary wycięcia. Zgodnie ze standardowym założeniem inżynieryjnym, obszar żaluzji wylotowych wysokiego poziomu powinien być zaprojektowany tak, aby był o około 10% do 15% większy niż żaluzja wlotowa niskiego poziomu, aby uwzględnić rozszerzalność cieplną uciekającego gorącego powietrza.
3. Ograniczenia wymuszonej wentylacji mechanicznej
Gdy wentylacja naturalna nie jest w stanie zapewnić wymaganej objętości wymiany powietrza – na przykład w podstacjach położonych głęboko pod ziemią, w strefach tropikalnych o wysokich temperaturach otoczenia lub gdy zwarta geometria pomieszczeń ogranicza fizyczny rozmiar żaluzji ściennych – wymuszona wentylacja mechaniczna przy użyciu przeciwwybuchowych wentylatorów przemysłowych nie podlega negocjacjom.
Dobór wentylatora i ciśnienie statyczne: Wentylatory należy dobierać na podstawie całkowitej wydajności objętościowej (m3/h) i ciśnienia statycznego (wyrażonego w paskalach lub mm WG), aby pokonać opór konstrukcyjny kanałów powietrznych, żaluzji i klap przeciwpożarowych.
Integracja termostatyczna: Mechaniczne wentylatory wyciągowe muszą być sterowane automatycznie za pomocą regulowanych cyfrowych termostatów otoczenia. Spust uruchamiający wentylator powinien być zazwyczaj ustawiony, gdy temperatura otoczenia w pomieszczeniu transformatora przekroczy 35 stopni Celsjusza, z sygnałem wyłączenia awaryjnego podłączonym do głównego wyłącznika średniego napięcia przed nim, jeśli temperatura w pomieszczeniu przekroczy 55 stopni Celsjusza.
Kierunkowość strumienia powietrza: Mechaniczna ekstrakcja musi zapewniać przepływ powietrza bezpośrednio przez zespół grzejników transformatora, unikając martwych stref lub zastoju kieszeni gorącego powietrza w pobliżu górnej części kadzi transformatora lub skrzynek zaciskowych kabli.
4. Krytyczne kryteria bezpieczeństwa inżynieryjnego i ochrony środowiska
Klapy przeciwpożarowe i dymne: Ponieważ transformatory zanurzone w oleju zawierają palne płyny dielektryczne, wszystkie otwory wentylacyjne prowadzące do sąsiednich pomieszczeń rozdzielnic lub korytarzy publicznych muszą być wyposażone w automatyczne klapy przeciwpożarowe. Przepustnice te muszą automatycznie zamykać się za pomocą złączy topikowych lub sygnałów elektronicznych, jeśli temperatura otoczenia osiągnie 70 stopni Celsjusza, całkowicie izolując pomieszczenie.
Redukcja wilgoci i kurzu: Wloty powietrza zewnętrznego muszą być wyposażone w specjalistyczne żaluzje zapobiegające przedostawaniu się zacinającego deszczu, gęstego śniegu lub zanieczyszczeń nawiewanych przez wiatr. Duże nagromadzenie kurzu na grzejnikach transformatorów działa jak koc termiczny, poważnie zmniejszając wydajność wymiany ciepła i wymuszając wcześniejsze cykle konserwacyjne.
5. Korelacja techniczna z technologiami transformatorów naftowych w Hongkongu
Wybór transformatora zaprojektowanego z myślą o zaawansowanej dynamice płynów i wydajności rdzenia znacznie zmniejsza wymagania konstrukcyjne i kapitałowe stawiane systemom wentylacyjnym Twojego obiektu. W Hongheng nasza kompletna linia transformatorów mocy zanurzonych w oleju została zaprojektowana w celu optymalizacji zarządzania ciepłem:
Transformatory olejowe serii S11-M i S13: Te trójfazowe jednostki dystrybucyjne wykorzystują całkowicie uszczelnioną konstrukcję zbiornika z tektury falistej. Karbowane żeberka rozszerzają się i kurczą elastycznie pod wpływem wahań temperatury, maksymalizując powierzchnię chłodzenia powierzchni. Podczas wdrażania modeli S13 w standardowych podstacjach wewnętrznych ich profil o niskich stratach obciążenia w naturalny sposób zmniejsza całkowity wymagany współczynnik wymiany powietrza w pomieszczeniu nawet o 20 procent w porównaniu ze starszymi konfiguracjami.
Transformatory energooszczędne serii S22 10 kV: Zaprojektowane tak, aby spełniać najnowsze standardy ekologicznej infrastruktury o bardzo niskich stratach, seria S22 wykorzystuje najwyższej jakości rdzenie ze stali krzemowej o zorientowanym ziarnie. Ogromny spadek strat żelaza w rdzeniu minimalizuje wytwarzanie ciepła w stanie ustalonym, co czyni ten model najlepszym wyborem dla kompaktowych podstacji komunalnych, w których naturalna przestrzeń wentylacyjna jest mocno ograniczona.
Trójfazowe transformatory mocy serii SZ11-M i SZ11-35KV: Zaprojektowane z myślą o dystrybucji w przemyśle ciężkim i na etapach sieci elektroenergetycznej, te jednostki o dużej wydajności są wyposażone w przełączniki zaczepów pod obciążeniem (OLTC) i układy żeberek chłodnicy o dużej wytrzymałości. Do zastosowań przemysłowych w pomieszczeniach zamkniętych jednostki te są wstępnie zaprojektowane z dedykowanymi strefami montażowymi dla zespołów wentylatorów z wymuszonym obiegiem powietrza wtórnego (konwersja ONAF), aby usprawnić integrację z platformami HVAC SCADA obejmującymi cały budynek.
Matryca odniesienia dla inżynierii wentylacji podstacji
| Ocena wydajności transformatora | Typowy tryb chłodzenia | Szac. Całkowita strata ciepła (kW) | Zalecany minimalny przepływ powietrza (m3/h) |
| 500 kVA (np. seria S13) | ONAN (Naturalne Powietrze) | 5,5 kW - 6,5 kW | 1600 m3/h Ciągła |
| 1000 kVA (np. seria S22) | ONAN (Naturalne Powietrze) | 9,0 kW - 10,5 kW | 2800 m3/h Ciągła |
| 1600 kVA (np. seria SZ11) | Konwersja ONAN / ONAF | 14,0 kW - 16,5 kW | 4200 m3/h Ciągła |
| 2500 kVA (np. klasa mocy 35 kV) | ONAF (gotowość do wymuszonego powietrza) | 22,0 kW - 26,0 kW | 6800 m3/h Mechaniczna Wymuszona |
Wniosek: nawiąż współpracę z firmą Hongheng w zakresie optymalizacji układów cieplnych podstacji
Opanowanie wymagań dotyczących precyzyjnej wentylacji instalacji transformatora olejowego zapewnia bezpieczeństwo konstrukcyjne, ogranicza ryzyko pożaru i zapewnia nieprzerwaną pracę sprzętu w standardowym 30-letnim cyklu życia. W przypadku pozyskiwania zasobów zasilania pierwotnego, cechą charakterystyczną udanego wdrożenia jest jednoczesne zaprojektowanie transformatora i układu pomieszczenia.
W celu oceny niestandardowego diagramu jednokreskowego (SLD), dokładnych zbiorów danych o stratach cieplnych do celów lokalnego zezwolenia na instalację lub konkurencyjnych, bezpośrednich ofert fabrycznych na najwyższej jakości instalacje elektroenergetyczne zanurzone w oleju, zgodne z IEC, należy skontaktować się z biurem technicznym podstacji pod adresemSzafka rozdzielcza Hongheng (Zhejiang Gangheng Electric Company Limited)Dzisiaj.