Forcerad olje- och forcerad vattenkylare för transformatorer

 Forcerade-oljekylare (FOC)

(I) Arbetsprincip

Forcerade-oljekylare är baserade på kärnlogiken "tvingad cirkulation + luftkylning", vilket bryter beroendet av naturlig oljecirkulationskylning av temperaturskillnad. Genom att aktivt driva oljeflödet för att påskynda cirkulationen förbättrar de avsevärt värmeavledningseffektiviteten. Enligt International Electrotechnical Commission (IEC) standard 60076-2:2011 är dess kylningsmetod kodad som OFAF (Oil Forced-Air Forced), vilket betyder intern forcerad oljecirkulation och extern forcerad luftcirkulation. Under drift extraherar en dedikerad dränkbar pump het olja från det övre lagret av tanken, trycksätter den och skickar den till kylarkroppens värmeavledningsrörbunt. Samtidigt startar kylfläkten, vilket tvingar luft att strömma snabbt över ytan på värmeavledningsrören. Genom värmeledning och konvektion överförs värmen i den heta oljan snabbt till luften. Den kylda transformatoroljan har en lägre temperatur och ökad densitet och strömmar tillbaka till botten av transformatortanken genom det nedre anslutningsröret för att kyla om kärnan och lindningarna, vilket bildar en komplett värmeavledningsslinga för forcerad oljecirkulation som kontinuerligt tar bort värmen som genereras under utrustningens drift.

(2) Strukturell sammansättning

Den forcerade oljekylaren består huvudsakligen av kylkroppen, dränkbar pump, kylfläkt, oljerörsystem, elektrisk kontrollbox och extra skyddskomponenter. Kylarkroppen antar vanligtvis en rör-flänsstruktur, med värmeavledningsrören gjorda av korrosionsbeständiga-korrosionsbeständiga, hög-termisk-ledningsförmåga av koppar eller aluminium, utvändigt flänsade för att öka värmeavledningsytan. Den dränkbara pumpen, som kraftkälla för oljecirkulation, har hög effektivitet, lågt ljud och motståndskraft mot oljekorrosion, vilket säkerställer en stabil oljecirkulation. Kylfläkten är oftast en axialfläkt, styrd av en temperatursensor, som startar först när oljetemperaturen når det inställda värdet, vilket ger energi-besparande drift. Den elektriska styrboxen ansvarar för den övergripande styrningen av oljepumpens och fläktens start och stopp, och integrerar även temperatur- och oljeflödesövervakningsfunktioner. Extra skyddskomponenter inkluderar oljeflödesindikatorer och differentialtryckssignaler, som kan avge larmsignaler i händelse av oljecirkulationsfel eller onormala olje{10}}vattentryckskillnader, vilket garanterar utrustningens säkerhet.

(3) Kärnfunktioner och applikationsscenarier
Kärnfördelen med forcerade oljekylare är deras höga värmeavledningseffektivitet. Jämfört med metoder för nedsänkt luftkylning (ONAF) kan deras värmeavledningseffektivitet ökas med mer än 30 %, vilket kan möta värmeavledningsbehoven för stora transformatorer under hög belastning; Strukturen är relativt kompakt och kan monteras direkt på transformatorkroppen, med ett litet fotavtryck och måttlig underhållsbelastning; Stark anpassningsförmåga, kan justera värmeavledningskapaciteten genom att öka eller minska antalet körda kylare enligt förändringar i transformatorbelastning, och uppnå matchning mellan belastning och värmeavledning.

Dess applikationsscenarier fokuserar huvudsakligen på stora-högspänningstransformatorer, särskilt krafttransformatorer med spänningsnivåer på 220kV och högre och en kapacitet på 120MVA eller högre, som används i stor utsträckning i transformatorstationer, kraftverk, industrianläggningar och andra scenarier. I speciella scenarier som mellankanals flexibla raka bakåt-till-omvandlarstationer, används låg-oljud forcerade oljekylare också för att minska driftsbuller, kombinerat med låg-ljusdänkbara pumpar, för att minimera påverkan av utrustningens drift på den omgivande miljön.

Forcerade vattenkylare (FWC) för transformatorer
(1) Arbetsprincip

Den forcerade vattenkylaren använder ett dubbelt forcerat kylläge av "tvingad oljecirkulation+vattenkylning", och dess standardkylningsmetod är kodad som OFWF (Oil Forced Water Forced), vilket betyder intern oljecirkulation och extern vattentvingad cirkulation. Kärnlogiken är att utnyttja den höga specifika värmekapaciteten och värmeledningsförmågan hos vatten jämfört med luft, och uppnå effektiv värmeavledning genom olje-vattenvärmeväxling. Under drift extraherar den dränkbara oljepumpen den heta oljan från transformatorns oljetank och skickar den till olje-vattenvärmeväxlaren (kylarkroppen). Samtidigt pumpar den cirkulerande vattenpumpen kylvatten (mest industriellt cirkulerande vatten eller flodvatten) in i värmeväxlarens andra kanal. Den heta oljan och kylvattnet strömmar i motsatta riktningar inuti värmeväxlaren, och genom värmeledning överförs värmen i den heta oljan snabbt till kylvattnet; Den kylda transformatoroljan rinner tillbaka till oljetanken för att fortsätta att delta i kylcykeln, medan kylvattnet som absorberar värme släpps ut från kylaren. Efter efterföljande kylbehandling kan den återvinnas eller direkt tömmas, vilket bildar en dubbel kylkrets av "oljecirkulation+vattencirkulation".

Det är värt att notera att under drift är det nödvändigt att se till att oljetrycket är högre än vattentrycket. Om värmeväxlarröret spricker och vatten kommer in i transformatoroljan kommer det att orsaka isoleringsskador och utlösa katastrofala olyckor. Därför har detta system extremt höga krav på tätningsprestanda.

(2) Strukturell sammansättning Strukturen hos en forcerad vattenkylare är mer komplex än den för en forcerad oljekylare, huvudsakligen bestående av kylkroppen, dränkbar oljepump, cirkulerande vattenpump, olje-vattenrörsystem, elektrisk kontrollbox och säkerhetsskyddsanordningar. Kylarkroppen (olje-vattenvärmeväxlare) består av en oljekammare och två vattenkammare. Oljekammaren är fylld med tätt packade kylrör, genom vilka kylvatten strömmar. Den yttre oljekammaren är uppdelad i flera kanaler med bafflar, vilket säkerställer att het olja strömmar slingrande över kylrörens yta, vilket förbättrar värmeväxlingseffektiviteten. Vattenkammaren är uppdelad i övre och nedre kammare, med den nedre vattenkammaren ytterligare uppdelad i två hålrum, vilket gör att kylvattnet kan strömma i två riktningar, vilket ytterligare förbättrar värmeavledningen. Olje-vattenrörsystemet är utrustat med ventiler, filter och andra komponenter för att reglera olje- och vattenflöden, filtrera föroreningar och förhindra att röret blockeras. Förutom oljeflödesindikatorer och differentialtryckssignaler inkluderar säkerhetsskyddsanordningarna vattennivåövervakning och vattentrycksövervakningskomponenter för att övervaka driftsstatusen för vattencirkulationssystemet i realtid och omedelbart upptäcka läckor, vattenbrist och andra problem.

(3) Kärnfunktioner och tillämpningsscenarier

Den största fördelen med forcerade vattenkylare är deras extremt höga värmeavledningseffektivitet. För samma kylkapacitet är deras volym mycket mindre än forcerade oljekylare, de är lättare och arbetar med lägre ljud (inget fläktljud), vilket underlättar installation inomhus och gör dem lämpliga för scenarier med strikta buller- och utrymmeskrav. Samtidigt påverkas deras värmeavledningseffekt mindre av omgivningstemperaturen, vilket bibehåller stabil värmeavledningsprestanda i miljöer med hög -temperatur, vilket gör dem lämpliga för transformatorer som arbetar under hög belastning och höga temperaturer.

Deras begränsningar ligger främst i den höga systemkomplexiteten, de höga kraven på kylvattenkvalitet och leveransstabilitet, behovet av regelbundet underhåll av vattencirkulationssystemet, påfyllning av kylvatten, tillsats av frostskyddsmedel och rengöring av värmeväxlare; och den relativt korta livslängden för vatten-kylda system, vilket gör det svårt att uppnå samma livslängd som transformatorn (vanligtvis 40 års fysisk livslängd), vilket ökar senare underhållskostnader och frekvensen för utbyte av utrustning.

Användningsscenarier är huvudsakligen koncentrerade till områden med rikliga vattenresurser och lätt dränering, såsom huvudtransformatorer i vattenkraftverksbyggnader; och på platser med begränsat utrymme och strikta bullerkrav, såsom underjordiska transformatorstationer, transformatorstationer i stadskärnområden och datacenter. De kan också användas för att kyla transformatorer med ultra-stor kapacitet för att möta värmeavledningsbehovet under extrema belastningar.

Som kärnkylutrustning för transformatorer är forcerade oljekylare och forcerade vattenkylare, med sina unika strukturer och prestanda, anpassade till olika applikationsscenarier och ger tillsammans garantier för säker och stabil drift av transformatorer. Forcerade oljekylare har blivit det vanliga kylningsvalet för stora transformatorer på grund av deras enkla struktur, bekväma underhåll och starka anpassningsförmåga; Forcerade vattenkylare spelar en oersättlig roll i speciella scenarier på grund av deras höga effektivitet i värmeavledning, lågt ljud och kompakthet.

Med den kontinuerliga utvecklingen av kraftsystemet kommer kylartekniken att fortsätta att optimeras, och intelligens, effektivitet och energibesparing kommer att bli den centrala utvecklingsriktningen i framtiden. I praktiska tillämpningar är det nödvändigt att vetenskapligt välja och standardisera underhåll baserat på faktorer som driftkraven och installationsmiljön för transformatorer, fullt ut utnyttja värmeavledningseffektiviteten hos kylsystem, förlänga transformatorernas livslängd, säkerställa säker, effektiv och stabil drift av kraftsystem och ge ett solidt stöd för kraftöverföring och kraftförsörjning.