Làm thế nào để hiệu quả làm mát của một máy biến áp ngâm dầu ảnh hưởng đến khả năng tải của nó?

Hiệu quả như thế nào một Máy biến áp ngâm dầu Làm tan nhiệt? Câu hỏi này nằm ở trung tâm xác định khả năng hoạt động an toàn và đáng tin cậy của nó. Mặc dù bảng tên biến áp nêu rõ KVA được xếp hạng, tải liên tục thực tế mà một đơn vị có thể xử lý bị ảnh hưởng sâu sắc bởi hiệu quả của hệ thống làm mát của nó. Hiểu mối quan hệ này là tối quan trọng đối với các nhà quản lý tài sản và các kỹ sư điện đang tìm cách tối ưu hóa việc sử dụng máy biến áp mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ hoặc an toàn.

Nguyên tắc cốt lõi: tạo ra nhiệt và tản
Transformers phải chịu tổn thất năng lượng vốn có trong quá trình hoạt động, chủ yếu là tổn thất đồng (I2R) trong cuộn dây và tổn thất cốt lõi. Những tổn thất này biểu hiện dưới dạng nhiệt. Trong các máy biến áp ngâm dầu, nhiệt này được chuyển từ cuộn dây và lõi sang dầu cách điện xung quanh. Dầu nóng sau đó lưu thông - tự nhiên (onan) hoặc bắt buộc (OFAF, ODAF) - chuyển nhiệt cho bộ tản nhiệt hoặc bộ làm mát, nơi cuối cùng nó bị tiêu tan vào không khí xung quanh.

Tạo nhiệt ∝ tải2: Mất đồng tăng theo bình phương của dòng tải. Nhân đôi tải bốn lần nhiệt tạo ra trong cuộn dây.
Hiệu quả làm mát = Tốc độ tản nhiệt: Điều này được xác định bởi các yếu tố như chất lượng dầu, diện tích bề mặt tản nhiệt/hiệu quả của quạt (nếu bị làm mát), nhiệt độ môi trường xung quanh và độ sạch.
Hiệu quả làm mát tác động trực tiếp đến khả năng tải
Hệ thống cách nhiệt của máy biến áp (chủ yếu là giấy/dầu) có nhiệt độ hoạt động tối đa cho phép, đặc biệt là tại điểm nóng nhất trong cuộn dây. Vượt quá nhiệt độ này tăng tốc đáng kể sự suy giảm cách nhiệt (lão hóa), rút ngắn tuổi thọ biến áp và tăng nguy cơ thất bại.

Đạo luật cân bằng nhiệt độ: Nhiệt độ hoạt động ở trạng thái ổn định của máy biến áp là kết quả của sự cân bằng giữa nhiệt được tạo ra bên trong và nhiệt bị tiêu tan bởi hệ thống làm mát. Tải trọng cao hơn tạo ra nhiều nhiệt hơn. Một hệ thống làm mát hiệu quả cao có thể làm tiêu tan nhiệt này một cách hiệu quả, giữ nhiệt độ cuộn dây (đặc biệt là điểm nóng) trong giới hạn an toàn, do đó cho phép tải duy trì cao hơn.
Hiệu ứng tắc nghẽn: Ngược lại, một hệ thống làm mát không hiệu quả hoạt động như một nút cổ chai. Nó không thể tiêu tan nhiệt đủ nhanh. Ngay cả ở mức tải đáng kể dưới mức đánh giá bảng tên, nhiệt độ bên trong có thể tăng quá mức nếu làm mát bị suy giảm (ví dụ: bộ tản nhiệt bị tắc, dầu xuống cấp, quạt thất bại, nhiệt độ môi trường cao).
Xác định dung lượng liên tục thực tế: Các tiêu chuẩn như IEEE C57.91 và IEC 60076-7 Xác định các mô hình nhiệt và hướng dẫn tải. Các tài khoản này cho thiết kế của máy biến áp, loại làm mát và điều kiện làm mát phổ biến để tính toán tải cho phép giữ nhiệt độ nóng trong các giới hạn được chỉ định. Hiệu quả của hệ thống làm mát là một đầu vào chính cho các tính toán này.
Ví dụ: Một máy biến áp với việc làm mát onan hoạt động hoàn hảo có thể được giới hạn ở 70% bảng tên vào một ngày hè nóng nực. Cùng một đơn vị với việc làm mát AFAF hoạt động đầy đủ có thể mang theo một cách an toàn 100% hoặc thậm chí tải cao hơn (trong giới hạn nhiệt) trong cùng một ngày. Hiệu quả làm mát là yếu tố khác biệt cho phép tải cao hơn.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát
Một số yếu tố chỉ ra mức độ của một máy biến áp phun dầu làm mát chính nó:

Loại làm mát & Thiết kế: Onan (dầu tự nhiên, không khí tự nhiên) ít hiệu quả nhất. OFAF (dầu cưỡng bức, không khí cưỡng bức) và ODAF (dòng dầu có hướng, không khí cưỡng bức) cung cấp tốc độ tản nhiệt cao hơn đáng kể, vốn đã hỗ trợ năng lực tải cao hơn trong điều kiện thiết kế.
Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ môi trường cao hơn làm giảm đáng kể khả năng chuyển nhiệt của hệ thống làm mát vào môi trường, giảm tải cho phép. Hiệu quả làm mát vốn đã gắn liền với delta-t (chênh lệch nhiệt độ) giữa dầu nóng/bộ tản nhiệt và không khí xung quanh.
Điều kiện tản nhiệt/mát hơn: vây bị tắc (bụi, mảnh vụn, côn trùng, sơn), ống bị hư hỏng hoặc đường dẫn khí bị chặn nghiêm trọng cản trở hiệu quả truyền nhiệt.
Chất lượng dầu & mức độ: Dầu bị suy giảm (oxy hóa, độ ẩm cao, các hạt) đã giảm khả năng truyền nhiệt và độ dẫn nhiệt thấp hơn. Mức dầu thấp làm giảm môi trường truyền nhiệt và có thể làm lộ cuộn dây.
Hiệu suất của quạt & bơm (làm mát cưỡng bức): Quạt thất bại, máy bơm hoặc điều khiển ngay lập tức làm tê liệt khả năng làm mát của các đơn vị OFAF/ODAF, có khả năng thả chúng trở lại công suất tương đương thấp hơn nhiều.
Hòa âm: Tải trọng phi tuyến tính tạo ra các dòng sóng hài làm tăng tổn thất quanh co (đặc biệt là tổn thất xoáy) ngoài tổn thất tần số cơ bản, tạo ra nhiều nhiệt hơn cho hệ thống làm mát để xử lý.
Tối ưu hóa làm mát cho khả năng tải nâng cao
Quản lý chủ động về hiệu quả làm mát là chìa khóa để tối đa hóa việc sử dụng máy biến áp an toàn:

Kiểm tra và bảo trì thường xuyên: Lịch trình làm sạch bộ tản nhiệt/làm mát. Đảm bảo quạt, máy bơm và điều khiển cho các đơn vị làm mát cưỡng bức đang hoạt động. Xác minh mức dầu và chất lượng thông qua thử nghiệm thường xuyên (DGA, độ ẩm, độ axit). Thay thế dầu thoái hóa kịp thời.
Giám sát nhiệt: Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ hàng đầu và, quan trọng, màn hình nhiệt độ điểm nóng cuộn dây (nếu được cài đặt). Xu hướng các nhiệt độ này cung cấp cái nhìn sâu sắc trực tiếp về hiệu suất làm mát so với tải.
Quản lý môi trường: Đảm bảo thông gió đầy đủ xung quanh bộ tản nhiệt/máy làm mát. Xem xét các điều kiện xung quanh khi lập kế hoạch cho thời gian tải cao. Tránh định vị máy biến áp gần các nguồn nhiệt bên ngoài cao.
Quản lý tải: Hiểu khả năng nhiệt của máy biến áp dựa trên các điều kiện làm mát hiện tại và nhiệt độ môi trường xung quanh, sử dụng hướng dẫn tải. Tránh quá tải duy trì mà không cần xác nhận sự làm mát đầy đủ. Quản lý tải hài hòa.
Nâng cấp hệ thống làm mát: Trong một số trường hợp, việc trang bị thêm bộ tản nhiệt bổ sung hoặc nâng cấp quạt trên các hệ thống làm mát bắt buộc hiện có (theo hướng dẫn của nhà sản xuất) để tăng khả năng tản nhiệt.

KVA bảng tên của một máy biến áp phun dầu không phải là giới hạn tĩnh. Công suất tải trọng, đúng đắn của nó bị chi phối động bởi hiệu quả của hệ thống làm mát trong việc quản lý nhiệt được tạo ra bởi các tổn thất. Làm mát không hiệu quả hoạt động như một ràng buộc khó khăn, buộc giảm xếp hạng ngay cả dưới bảng tên. Hiệu quả làm mát tối ưu, đạt được thông qua thiết kế, bảo trì và giám sát siêng năng, là yếu tố hỗ trợ thiết yếu mở khóa tiềm năng đầy đủ của máy biến áp, cho phép nó hỗ trợ tải điện cao hơn một cách an toàn trong khi đảm bảo hàng thập kỷ dịch vụ đáng tin cậy. Ưu tiên sức khỏe hệ thống làm mát không chỉ là bảo trì; Đó là một khoản đầu tư chiến lược trong việc tối đa hóa việc sử dụng máy biến áp và giá trị tài sản.