Системы охлаждения силовых трансформаторов кратко

Обновлено: 07.07.2024

Лето - это пора не только отпусков, но и самое что ни на есть горячее время для всех энергетиков. Ведь палящее солнце нагревает не только окружающий воздух и море, но также нагреваются силовые агрегаты, расположенные на подстанциях.

А для того, чтобы силовой трансформатор функционировал долго и безаварийно необходимо строго следить за его температурой.

В этой статье, я расскажу вам каким образом, осуществляется данный контроль температуры для разных типов трансформаторов.

Существующие типы охлаждения трансформаторов

Существуют несколько вариантов охлаждающих силовых трансформаторов и автотрансформаторов. И какой тип применяется на том или другом трансформаторе напрямую зависит от мощности. Давайте с каждым типом охлаждения познакомимся поближе.

Охлаждение вида С, СГ, СЗ, СД

В таком варианте исполнения обмотки и магнитопровод охлаждаются воздушным способом. Такой тип охлаждения применяется в основном для трансформаторов до 1,6 МВ*А.

Существуют следующие модификации:

СГ – герметичное исполнение корпуса;
СЗ – дополнительно защищенный корпус;
СД – присутствует принудительная циркуляция воздушных масс на корпус трансформатора.

Трансформаторам большей мощности нужно гораздо эффективная система – масляная. Благодаря маслу охлаждение осуществляется гораздо эффективнее.

Для такого вида охлаждения присуще наличие на корпусе специальных труб и ребер, по которым и происходит естественная циркуляция масла.

Такой вид охлаждения используется в трансформаторах и автотрансформаторах мощностью до 16 МВ*А.

В таком варианте охлаждения кроме масляного охлаждения естественной циркуляции так же установлены вентиляторы, которые дополнительно охлаждают масло в трубах охлаждения.

При этом обдув подключается только тогда, когда температура масла достигает величины в 55 градусов по Цельсию.

Такой тип охлаждения применим для трансформаторов мощностью от 16 до 80 МВ*А

Охлаждение типа ДЦ, НДЦ

В системе ДЦ помимо вентиляторов, которые обдувают воздухом масляные радиаторы, так же присутствуют масляные насосы, оные заставляют циркулировать масло по системе охлаждения.

Такой вид охлаждения позволил отойти от традиционного подхода в построении силовых трансформаторов, и в такой системе бак трансформатора и бак охладителя могут располагаться отдельно.

Так же такой вид охлаждения позволил уменьшить размеры изделия и увеличить мощность до 63-160 МВ*А.

При таком варианте охлаждения системы обдува и циркуляции работают постоянно, и если одна из них отключается, то трансформатор не допускается к эксплуатации.

Система НДЦ отличается от ДЦ в том, что в НДЦ реализована направленная циркуляция масла.

Такой тип охлаждения используется у автотрансформаторов и трансформаторов мощностью от 160 МВ*А и более, и основная особенность заключена в том, что здесь кроме масла в охлаждении используется вода.

Здесь вода гоняется по специальному контуру и остужает масло, которое так же принудительно циркулирует по своей системе. В таком варианте вода заменяет собой вентиляторы.

В такой системе предельная температура масла равна 70 градусам по Цельсию. Эти системы так же должны находиться постоянно в работе.

Система НЦ отличается то Ц тем, что здесь реализована система с направленным потоком масла. И такая система используется в автотрансформаторах и трансформаторах мощностью от 630 МВ*А.

Это все, что я хотел вам рассказать о типах систем охлаждения силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Если статья оказалась вам полезна или интересна, тогда оцените ее лайком и спасибо за уделенное внимание!

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева. Чем больше мощность трансформатора, тем интенсивнее должна быть система охлаждения.

Ниже приводится краткое описание систем охлаждения трансформаторов.

Естественное воздушное охлаждение

Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и согласно ГОСТ 11677-85 должно быть не больше: 60°С (класс А); 75°С (класс Е); 80°С (класс В); 100°С (класс F); 125°С (класс Н).

Данная система охлаждения малоэффективна, поэтому применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВА при напряжении до 15 кВ.

Естественное масляное охлаждение

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВА включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Рис.1. Трансформатор трехфазный трехобмоточный ТДТН-16000-110-80У1
1 - бак, 2 - шкаф автоматического управления дутьем,
3 - термосифонный фильтр, 4 - ввод ВН, 5 - ввод НН,
6 - ввод СН, 7 - установка трансформаторов тока 110 кВ,
8 - установка трансформаторов тока 35 кВ, 9 - ввод 0 ВН,
10 - ввод 0 СН, 11 - расширитель, 12 - маслоуказатель стрелочный,
13 - клапан предохранительный, 14 - привод регулятора напряжения,
15 - электродвигатель системы охлаждения, 16 - радиатор,
17 - каретка с катками

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы (рис.1). Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла. Трансформаторы с таким охлаждением могут работать при полностью отключенном дутье, если нагрузка не превышает 100% номинальной, а температура верхних слоев масла не более +55°С, также при минусовых температурах окружающего воздуха и при температуре масла не выше +45°С независимо от нагрузки. Максимально допустимая температура масла в верхних слоях при работе с номинальной нагрузкой +95°С.

Форсированный обдув радиаторных труб улучшает условия охлаждения масла, а следовательно, обмоток и магнитопровода трансформатора, что позволяет изготовлять такие трансформаторы мощностью до 80000 кВА.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВА и более.

Охладители состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема охладителя системы ДЦ:
1 - бак трансформатора;
2 - электронасос;
3 - адсорбный фильтр;
4 - охладитель;
5 - вентиляторы обдува

Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.

Рис.3. Автотрансформатор однофазный АОДЦТН-500/330:
1 - бак (нижняя часть); 2 - бак (съемная часть); 3 - скоба для подъема съемной части бака;
4 - стрелочный маслоуказатель; 5 - предохранительная труба; 6 - газовое реле;
7 - ввод 35 кВ; 8 - вводы НН; 9 - ввод ВН; 10 - установка трансформаторов тока ВН;
11 - выносные маслоохладители; 12 - ввод СН; 13 - ввод нейтрали;
14 поворотная каретка; 15 - регулятор напряжения

На рис.3 показан однофазный автотрансформатор с системой охлаждения ДЦ с выносными охладителями, связанными с баком маслопроводами. Бак колокольного типа с нижним разъемом.

Направленный поток масла (НДЦ)

В трансформаторах с направленным потоком масла (НДЦ) интенсивность охлаждения повышается, что позволяет увеличить допустимые температуры обмоток.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц)

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см 2 ). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (160 MBА и более).

Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ)

Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 MBА и более.

На трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц устройства принудительной циркуляции масла должны автоматически включаться одновременно с включением трансформатора и работать непрерывно независимо от нагрузки трансформаторов. В то же время число включаемых в работу охладителей определяется нагрузкой трансформатора. Такие трансформаторы должны иметь сигнализацию о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или об останове вентилятора.

Следует отметить, что в настоящее время ведутся разработки новых конструкций трансформаторов с обмотками, охлаждаемыми до очень низких температур. Металл при низких температурах обладает сверхпроводимостью, что позволяет резко уменьшить сечение обмоток. Трансформаторы с использованием принципа сверхпроводимости (криогенные трансформаторы) будут иметь малую транспортировочную массу при мощностях 1000 MBА и выше.

Каждый трансформатор имеет условное буквенное обозначение, которое содержит следующие данные в том порядке, как указано ниже:

число фаз (для однофазных - О; для трехфазных - Т);
вид охлаждения - в соответствии с пояснениями, приведенными выше;
число обмоток, работающих на различные сети (если оно больше двух), для трехобмоточного трансформатора Т; для трансформатора с расщепленными обмотками Р (после числа фаз);
буква Н в обозначении при выполнении одной из обмоток с устройством РПН;
буква А на первом месте для обозначения автотрансформатора.

За буквенным обозначением указывается номинальная мощность, кВА; класс напряжения обмотки (ВН); климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Например, ТДТН-16000/110-У1 - трехфазный трансформатор с системой охлаждения Д, трехобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощностью 16000 кВА, напряжением ВН 110 кВ; климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 1 (на открытом воздухе).

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах применяются системы охлаждения, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. Системы охлаждения масляных трансформаторов применяемые в отечественном трансформаторостроении

Обозначение системы охлаждения
Циркуляция масла	Охлаждение масла	по ГОСТ	по МЭК
Естественная	Естественное воздушное	М	ONAN
Естественная	Принудительное воздушное	Д	ONAF
Принудительная	Естественное воздушное	МЦ	OFAN
Принудительная	Принудительное воздушное	ДЦ	OFAF
Естественная	Принудительное водяное	MB	ONWF
Принудительная	Принудительное водяное	Ц	OFWF
Принудительная направленная	Принудительное воздушное	НДЦ	ODAF
Принудительная направленная	Принудительное водяное	НЦ	ODWF

Система охлаждения М.

При этом виде охлаждения теплота, выделяющаяся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое, в свою очередь, отдает его в окружающий воздух также путем естественной конвекции и излучения. В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода выделяющейся теплоты при нормированном превышении температуры масла. В трансформаторах большей мощности приходится ее искусственно увеличивать путем применения ребристых и трубчатых баков или баков с навесными или выносными радиаторами.

Система охлаждения Д.

В трансформаторах мощностью более 6,3—10 MB-А затруднительно развить теплоотдающую поверхность бака в такой мере, чтобы обеспечить заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что согласно законам роста в серии подобных трансформаторов (т. е. в таких, в которых соответствующие линейные размеры пропорциональны) при постоянстве электромагнитных нагрузок (индукции в магнитопроводе, и плотности тока в обмотках) потери растут пропорционально кубу линейных размеров, тогда как охлаждающие поверхности растут пропорционально квадрату этих размеров. Поэтому приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Тем самым увеличивается в 1,5—2 раза коэффициент теплопередачи и соответственно теплосъем радиаторов. При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если при этом ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Система охлаждения ДЦ.

В трансформаторах мощностью около 100 MB-А и более выделяющиеся потери настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные масляно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла. Для увеличения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность. Благодаря принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака. Разница температуры масла вверху и внизу бака составляет в данном случае менее 10°С, в то время как при естественной циркуляции она достигает 20—30°С. Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплосъем 160—180 кВт. В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода. Недостатком такой системы охлаждения является то, что теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично — лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название сухих. Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С, при защищенном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха СД.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВ×А включительно (рисунок 5.1,а). Теплота, выделенная в обмотках и магнитопроводе 2 (выемная часть), передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку 1 и радиаторным трубам 3 (охлаждающая поверхность), передает его окружающему воздуху.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для трансформаторов мощностью свыше 16000 кВ×А. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб 5 помещаются вентиляторы 8 (рисунок 5.1,б). Вентилятор засасывает воздух снизу и обдувает нагретую верхнюю часть труб. Пуск и останов вентиляторов могут осуществляться автоматически в зависимости от нагрузки и температуры нагрева масла.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВ×А и более.

Охладители 7 состоят из системы тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором 8. Электронасосы 6, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители (рисунок 5.1,в).Благодаря большой скорости циркуляции масла, развитой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Переход к такой системе охлаждения позволяет значительно уменьшить габариты трансформаторов.

а — система охлаждения типа М; б — типа Д; в — типа ДЦ;

1 — бак; 2 — выемная часть; 3 — охлаждающая поверхность;

4 — коллектор; 5 — трубчатый радиатор; 6 — электронасос;

7 — охладители; 8 — вентиляторы

Рисунок 5.1 — Системы охлаждения трансформаторов

Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 MB×А и более.

Таблица 5.1 — Соответствие условных обозначений видов систем

охлаждения, принятых по ГОСТ, СЭВ и МЭК (ГОСТ 11677-85 [2])

Условное обозначение вида охлаждения	Вид системы охлаждения трансформатора
ГОСТ	СЭВ и МЭК
Сухие трансформаторы
С	AN	Естественное воздушное при открытом исполнении
СЗ	ANAN	Естественное воздушное при защищенном исполнении
СГ	Естественное воздушное при герметичном исполнении
СД	ANAF	Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха
Масляные трансформаторы
М	ONAN	Естественная циркуляция воздуха и масла
Д	ONAF	Принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла
МЦ	OFAN	Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла
НМЦ	ODAN	Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла
ДЦ	OFAF	Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла
НДЦ	ODAF	Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла
Ц	OFWF	Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла
НЦ	ODWF	Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла
Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком
Н	LNAF	Естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком
НД	LNAF	Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха
ННД	LFAF	Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика

1 ON — обозначает виды охлаждения ONAN или ONAF;

2 OF — обозначает виды охлаждения OFAF или OFWF;

3 OD — обозначает виды охлаждения ODAF или ODWE.

Международная электротехническая комиссия (МЭК; англ. International Electrotechnical Commission

, IEC) — международная организация по
стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий.
Члены МЭК: Россия, Канада, Франция, Германия, Япония, Великобритания, США.

Система охлаждения Ц.

Эта очень эффективная и компактная система охлаждения применяется для мощных трансформаторов тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции, очень мощные тепловые станции). Она позволяет отказаться от системы охлаждения ДЦ, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой. Эта система охлаждения основана на применении масляно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением воды по трубам, а масла — в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием трубок. Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры масляно-водяных охладителей достигаются благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении ее водой. При отключении этой системы охлаждения, как и при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время. Недостаток этой: системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.

Типы систем охлаждения трансформаторов

Практически каждый силовой трансформатор во время эксплуатации нагревается из-за естественных физических процессов. При сильном перегреве изнашивается изоляция, что приводит к преждевременному выходу устройства из строя. Чтобы снизить негативное влияние такого явления, магнитопровод, обмотки и другие части следует охлаждать. Для этого используются различные системы охлаждения трансформаторов.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ.

Улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры можно путем создания принудительной (направленной) циркуляции масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью, обеспечивающей необходимый температурный режим. Здесь возможны два варианта исполнения — с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через масляно-воздушные или масляно-водяные охладители и подается в обмотки. Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ или Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, причем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток. Второй вариант исполнения системы охлаждения несколько сложнее и дороже. Эта система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах предельных мощностей) повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотке). Поэтому такие системы применяются в отечественном трансформаторостроении для трансформаторов мощностью 400 MB-А и выше.

Нормализация температуры магнитопровода и обмотки происходит путем естественной циркуляцией конвекционных потоков воздуха.

Существует несколько разновидностей систем охлаждения для оборудования такого типа:

С — открытое исполнение корпуса;
СГ — устройство герметично;
СЗ — корпус защищен от внешнего механического воздействия;
СД — возможна установка дополнительных элементов для принудительной циркуляции воздушных потоков направленных на охладительный радиатор корпуса.

Воздушное охлаждение характеризуется низкой эффективностью, поэтому для контроля температуры обмоток каждой фазы в таких устройствах устанавливается термические сенсоры. Сухие трансформаторы имеют небольшую мощность, параметры большинства моделей не превышают 1600 кВА при напряжении до 15 кВ.

Трансформаторы с сухой системой охлаждения имеют следующие преимущества:

Высокая устойчивость к ударному и переменному напряжению;
Возможность эксплуатации при повышенной влажности и загрязненности;
Высокий уровень пожарной безопасности;
Экологическая безопасность — нет риска загрязнения окружающей среды выбросами масла;
Небольшие размеры;
Низкий уровень шума;
Нет необходимости в систематическом обслуживании;
Высокая устойчивость коротким замыканиям и длительным тепловым нагрузкам;
Гибкость установки — возможна реализация различных вариантов использование внешних вентиляторов, что допускает увеличение мощности некоторых моделей до 50%.

Область применения силовых трансформаторов с сухой системой охлаждения разнообразна. Прежде всего, это системы распределения электроэнергии в зданиях и сооружениях общественного, административного, бытового и жилого назначения с повышенными требованиями пожаро- и взрывозащищенности, а также необходимостью низкого уровня шумового загрязнения.

Чаще всего они применяются в гостиницах, офисных центрах, банках, больницах высотных зданиях любого типа и электротранспорте, как наземном, так и метрополитене.

Рынок может предложить потребителю сухие трансформаторы, рассчитанные на особые условия эксплуатации: тропический или северный климат, регионы с высокой сейсмической активностью.

Процесс трансформации тока в трансформаторе неразрывно связан с выделением тепла. Оно негативно сказывается на целостности изоляции и состоянии отдельных узлов оборудования, в связи с чем возникает необходимость организовать охлаждение силовых трансформаторов. Есть большая классификация способов отвода тепла с разной эффективностью и принципом действия.

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.

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.

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.

При работе любого трансформатора, независимо от типа, происходят потери энергии, ведущие к нагреву рабочих элементов, в особенности обмоток и сердечника.

Продолжительное безаварийное функционирование всех элементов, в частности изоляции, напрямую зависит от точности соблюдения температурного режима.

При этом, чем мощнее устройство, тем эффективнее необходимы системы охлаждения трансформаторов. Основные типы охлаждения силовых трансформаторов, технические характеристики, достоинства, недостатки и область использования каждого из них.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ "С"

Система охлаждения сухих трансформаторов маркируется в отечественных нормативах буквой "С". В таких устройствах не предусмотрено использование охлаждающего масла.

С - открытое исполнение корпуса;
СГ - устройство герметично;
СЗ - корпус защищен от внешнего механического воздействия;
СД - возможна установка дополнительных элементов для принудительной циркуляции воздушных потоков направленных на охладительный радиатор корпуса.

"А" - 60°С;
"Е" - 75°С;
"В" - 80°С;
"F" - 100°C;
"Н" - 125°С.

Высокая устойчивость к ударному и переменному напряжению;
Возможность эксплуатации при повышенной влажности и загрязненности;
Высокий уровень пожарной безопасности;
Экологическая безопасность - нет риска загрязнения окружающей среды выбросами масла;
Небольшие размеры;
Низкий уровень шума;
Нет необходимости в систематическом обслуживании;
Высокая устойчивость коротким замыканиям и длительным тепловым нагрузкам;
Гибкость установки - возможна реализация различных вариантов использование внешних вентиляторов, что допускает увеличение мощности некоторых моделей до 50%.

Стоимость сухих трансформаторов в 2,5-3 раза выше, чем масляных с сопоставимыми техническими характеристиками.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ "М"

Для трансформаторного оборудования средней мощности характерно использование более эффективного – жидкостного охлаждения. Чаще всего используется трансформаторное масло. Наиболее простая схема предусматривает естественную циркуляцию охлаждающей жидкости – тип "М".

Тепло, выделяемое обмотками и магнитопроводом, передается через масло в окружающее пространство. Внешний теплообменник представляет собой совокупность трубопроводов, радиаторов и бака накопителя для масла.

Для увеличения эффекта отведения тепла могут быть выбраны разнообразные схемы с различным количеством радиаторов, труб и/или дополнительных ребер на бак.

Максимальная температура теплоносителя в верхней части теплообменника (наиболее разогретые слои) не должна превышать +95°С.

Для трансформаторов типа "М" применение дополнительных охлаждающих устройств типа воздушного принудительного обдува не предусмотрено. Такое оборудование применяется в устройствах мощностью не более 16 МВА.

Отсутствие подвижных частей и дополнительных приспособлений значительно упрощает использование трансформаторного оборудования. Техобслуживание сводится к контролю уровня температуры масла.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ "Д"

Принудительное отведение тепла от обмоток и магнитопровода трансформатора реализовано несколькими способами:

Тип "Д" – естественная циркуляция масла и обдув радиаторов вентиляторами. Принудительный обдув включается автоматически при достижении в верхних слоях масла граничной температуры +55°С или при выходе оборудования в рабочий режим с номинальной нагрузкой на обмотки более 100%. Применяется для оборудования мощностью 16-80МВА.

Тип "ДЦ" – кроме обдува в предусмотрена принудительная циркуляция масла.

существенное возрастание эффективности контроля и нормализации температуры;
компактные размеры теплообменника;
возможность размещения радиаторов отдельно от основного корпуса;
увеличение номинальной мощности трансформатора до 65-160 МВА.

Системы охлаждения трансформатора тип "Д" с обдувом и циркуляцией масла должны функционировать постоянно. Отказ или выход из строя хотя бы одной подсистемы приводит к немедленному отключению все комплекса оборудования

Тип "НДЦ" – фактически повторяет конструкцию трансформаторного оборудования тип "ДЦ" с той разницей, что поток масла имеет строгую направленность. Это делает охлаждение обмоток еще более эффективным.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ "Ц"

Трансформаторное оборудование мощностью более 160МВА комплектуется масляно-водяной системой отвода тепла. Водяной контур располагается между пластинами радиатора, что помогает более эффективно выводить тепло.

Маслопроводы располагаются в непосредственном контакте с трубами воды. Это повышает коэффициент теплопередачи. Практикуется применение как однотрубного так и двухтрубных контуров.

Такие конструкции устанавливаются, как правило, в закрытых помещениях оборудованных системой отопления, чтобы вода не замерзла при отрицательных температурах. Область применения включает сталелитейные предприятия, обогатительные комбинаты и другие производства с агрессивной средой.

Основными проблемами при эксплуатации оборудования такого типа является коррозия труб водяного контура охлаждения.

Протечки воды в маслопровод может вывести из строя все электрооборудование. Поэтому давление в масляном контуре немного превышает аналогичный показатель в водяном.

Тип "НЦ" – для систем такого типа характерно применение направленного движения охлаждающих жидкостей.

ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ В ПОМЕЩЕНИИ

Независимо от специфики использования и типа системы охлаждения масляного трансформатора при его расположении внутри здания, помещение нуждается в вентиляции, так как отсутствие интенсивной циркуляции воздуха может стать причиной снижения номинальной мощности.

Как правило, на предприятиях помещения для трансформаторного и сервисного оборудования предусмотрены заранее и имеют вентиляционные отверстия: в нижней части для притока холодного воздуха и в верхней части для оттока теплого воздуха.

Если помещение для трансформаторной подстанции представляет собой отдельно стоящее здание, при большинстве режимов эксплуатации, вполне достаточно естественной циркуляции воздуха.

Помещение имеет небольшую площадь;
Работа оборудования характеризуется частыми перегрузками;
Расположение оборудования в помещении приводит к нарушению естественной циркуляции воздушных потоков;
Температура внешней среды превышает 20 о С;
Эксплуатируются трансформаторы типа С.

МАРКИРОВКА СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ПО МЕЖДУНАРОДНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ

В международных нормативах принята четырёхбуквенная маркировка систем охлаждения трансформаторов:

"О" - минеральные масла или синтетические хладагенты с температурой воспламенения около 300 o С;
"К" - синтетические хладагенты и изоляционные жидкости с температурой воспламенения более 300 o С;
"L" - изоляционные жидкости и масла с неопределяемой точкой воспламенения.

"N" - естественно-принудительная;
"D" - принудительная;
"F" - принудительная в системе охлаждения и термосифонная в обмотках.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Системы охлаждения силовых трансформаторов могут включать следующее дополнительное оборудование:

Защитное газовое реле.

При повреждениях масляной системы охлаждения или иных нарушениях функционирования маслопровода, масло начинает разлагаться, выделяя некоторое количество газов.

Газовое реле, в зависимости от заложенной функциональности, может подавать сигнал тревоги (при незначительном количестве газа) или отключать трансформатор, при скачкообразном возрастании объема газа.

Индикатор уровня масла.

Может быть выполнен, как в виде стеклянного патрубка (работает по принципу сообщающихся сосудов), так и в виде аналогового циферблата соединенного с поплавковой системой измерения.

Температурные датчики.

Индикаторы на основе термопар установленные в точках с максимальной температурой масла.

Влагопоглотители.

Устанавливаются в емкостях для масла и поглощают образующийся конденсат, препятствуя попаданию влаги в охлаждающую жидкость.

Система регенерации масла.

Используются термосифонные фильтры, наполненные крупнофракционным абсорбентом. Регенерация производится непрерывно, без снятия рабочей нагрузки.

Устройства сброса давления.

Механический предохранительный клапан многоразового срабатывания с возможностью регулировки граничной величины.

Как правило, конечный пользователь, будь то небольшой объект или крупное предприятие, в таких случаях обращается к представителям энергетической компании, которые и порекомендуют организацию, осуществляющую монтаж, подключение и последующее обслуживание трансформаторного оборудования.

Читайте также: