Răcitoare forțate de ulei și apă forțate pentru transformatoare
Răcitoare de ulei-forțate (FOC)
(I) Principiul de lucru
Răcitoarele de ulei-forțate se bazează pe logica de bază a „circulării forțate + răcire cu aer”, rupând dependența răcirii cu circulație naturală a uleiului de diferența de temperatură. Prin conducerea activă a fluxului de ulei pentru a accelera circulația, acestea îmbunătățesc semnificativ eficiența disipării căldurii. Conform standardului 60076-2:2011 al Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC), metoda sa de răcire este codificată ca OFAF (Oil Forced-Air Forced), adică circulația forțată internă a uleiului și circulația externă forțată a aerului. În timpul funcționării, o pompă submersibilă dedicată extrage uleiul fierbinte din stratul superior al rezervorului, îl presurizează și îl trimite către fasciculul de tuburi de disipare a căldurii al corpului răcitorului. Simultan, pornește ventilatorul de răcire, forțând aerul să curgă rapid pe suprafața tuburilor de disipare a căldurii. Prin conducția și convecția căldurii, căldura din uleiul fierbinte este rapid transferată în aer. Uleiul de transformator răcit are o temperatură mai scăzută și o densitate crescută, curgând înapoi în partea de jos a rezervorului transformatorului prin conducta de conectare inferioară pentru a răci din nou miezul și înfășurările, formând o buclă completă de disipare a căldurii cu circulație forțată a uleiului care elimină continuu căldura generată în timpul funcționării echipamentului.
(2) Compoziția structurală
Răcitorul de ulei forțat constă în principal din corpul răcitorului, pompă submersibilă, ventilator de răcire, sistem de conducte de ulei, cutie de comandă electrică și componente auxiliare de protecție. Corpul răcitorului adoptă de obicei o structură cu aripioare cu tub-, cu tuburile de disipare a căldurii realizate din tuburi de cupru sau aluminiu, rezistente la coroziune-rezistente-termic-, cu aripioare externe pentru a mări zona de disipare a căldurii. Pompa submersibilă, ca sursă de energie pentru circulația uleiului, are o eficiență ridicată, zgomot redus și rezistență la coroziunea uleiului, asigurând o circulație stabilă a uleiului. Ventilatorul de răcire este în mare parte un ventilator cu debit axial, controlat de un senzor de temperatură, pornind numai când temperatura uleiului atinge valoarea setată, realizând o funcționare de-economisire a energiei. Cutia de control electrică este responsabilă pentru controlul general al pornirii și opririi pompei de ulei și a ventilatorului și integrează, de asemenea, funcții de monitorizare a temperaturii și a debitului de ulei. Componentele auxiliare de protecție includ indicatoare de debit de ulei și semnalizatoare de presiune diferențială, care pot emite semnale de alarmă în caz de defecțiune a circulației uleiului sau diferențe anormale de presiune a uleiului-apei, asigurând siguranța echipamentului.
(3) Caracteristici de bază și scenarii de aplicație
Avantajul principal al răcitorilor forțați de ulei este eficiența lor ridicată de disipare a căldurii. În comparație cu metodele de răcire cu aer immers în ulei (ONAF), eficiența lor de disipare a căldurii poate fi crescută cu mai mult de 30%, ceea ce poate satisface nevoile de disipare a căldurii ale transformatoarelor mari în regim de sarcină mare; Structura este relativ compactă și poate fi montată direct pe corpul transformatorului, cu o amprentă redusă și volum de lucru moderat de întreținere; Adaptabilitate puternică, poate regla capacitatea de disipare a căldurii prin creșterea sau scăderea numărului de răcitoare în funcțiune, în funcție de modificările sarcinii transformatorului și să realizeze potrivirea între sarcină și disiparea căldurii.
Scenariile sale de aplicare se concentrează în principal pe transformatoare mari de-tensiune înaltă, în special transformatoare de putere cu niveluri de tensiune de 220 kV și mai mult și o capacitate de 120 MVA sau mai mult, care sunt utilizate pe scară largă în stații, centrale electrice, uzine industriale și alte scenarii. În scenarii speciale, cum ar fi stațiile de conversie flexibile din spate-la{-înapoi la mijlocul canalului, răcitoarele de ulei forțate cu-zgomot redus sunt, de asemenea, folosite pentru a reduce zgomotul de funcționare, combinate cu pompe submersibile cu-zgomot redus, pentru a minimiza impactul funcționării echipamentului asupra mediului înconjurător.
Răcitoare de apă forțate (FWC) pentru transformatoare
(1) Principiul de funcționare
Răcitorul de apă forțat adoptă un mod de răcire forțat dublu de „circulație forțată a uleiului + răcire cu apă”, iar metoda sa standard de răcire este codificată ca OFWF (Oil Forced Water Forced), ceea ce înseamnă circulație forțată internă a uleiului și circulație forțată externă a apei. Logica de bază este de a utiliza capacitatea de căldură specifică ridicată și conductibilitatea termică a apei în comparație cu aerul și de a obține o disipare eficientă a căldurii prin schimbul de căldură cu ulei-apă. În timpul funcționării, pompa de ulei submersibilă extrage uleiul fierbinte din rezervorul de ulei al transformatorului și îl trimite la schimbătorul de căldură cu ulei-apă (corp răcitor). În același timp, pompa de apă de circulație pompează apă de răcire (în mare parte apă industrială în circulație sau apă de râu) în celălalt canal al schimbătorului de căldură. Uleiul fierbinte și apa de răcire curg în direcții opuse în interiorul schimbătorului de căldură, iar prin conducție termică, căldura din uleiul fierbinte este rapid transferată în apa de răcire; Uleiul răcit al transformatorului curge înapoi în rezervorul de ulei pentru a continua să participe la ciclul de răcire, în timp ce apa de răcire care absoarbe căldură este evacuată din răcitor. După tratarea de răcire ulterioară, acesta poate fi reciclat sau descărcat direct, formând un circuit dublu de răcire de „circulație ulei+circulație apă”.
Este de remarcat faptul că în timpul funcționării, este necesar să se asigure că presiunea uleiului este mai mare decât presiunea apei. Dacă tubul de schimb de căldură se rupe și apa intră în uleiul transformatorului, aceasta va cauza deteriorarea izolației și va declanșa accidente catastrofale. Prin urmare, acest sistem are cerințe extrem de ridicate pentru performanța de etanșare.
(2) Compoziție structurală Structura unui răcitor de apă forțat este mai complexă decât cea a unui răcitor de ulei forțat, constând în principal din corpul răcitorului, pompă de ulei submersibilă, pompă de apă de circulație, sistem de conducte de apă pentru ulei-, cutie de comandă electrică și dispozitive de protecție de siguranță. Corpul de răcire (schimbător de căldură cu ulei-apă) cuprinde o cameră de ulei și două camere de apă. Camera de ulei este umplută cu tuburi de răcire dens, prin care curge apa de răcire. Camera exterioară de ulei este împărțită în mai multe canale prin deflectoare, asigurând că uleiul fierbinte curge întortocheat pe suprafața tuburilor de răcire, îmbunătățind eficiența schimbului de căldură. Camera de apă este împărțită în camere superioară și inferioară, cu camera inferioară de apă împărțită în două cavități, permițând apei de răcire să curgă bidirecțional, îmbunătățind și mai mult disiparea căldurii. Sistemul de conducte de ulei-apă este echipat cu supape, filtre și alte componente pentru a regla debitele de ulei și apă, pentru a filtra impuritățile și pentru a preveni blocarea conductelor. Pe lângă indicatoarele de debit de ulei și semnalele de presiune diferențială, dispozitivele de protecție de siguranță includ componente de monitorizare a nivelului apei și monitorizare a presiunii apei pentru a monitoriza starea de funcționare a sistemului de circulație a apei în timp real și pentru a detecta rapid scurgerile, lipsa de apă și alte probleme.
(3) Caracteristici de bază și scenarii de aplicație
Cel mai mare avantaj al răcitoarelor cu apă forțată este eficiența lor extrem de ridicată de disipare a căldurii. Pentru aceeași capacitate de răcire, volumul lor este mult mai mic decât răcitoarele de ulei forțate, sunt mai ușoare și funcționează cu un zgomot mai mic (fără zgomot ventilator), facilitând instalarea în interior și făcându-le potrivite pentru scenarii cu cerințe stricte de zgomot și spațiu. Simultan, efectul lor de disipare a căldurii este mai puțin afectat de temperatura ambiantă, menținând performanța stabilă de disipare a căldurii în medii cu temperatură înaltă-, făcându-le potrivite pentru transformatoare care funcționează în condiții de sarcină ridicată și temperatură ridicată.
Limitările lor constă în principal în complexitatea ridicată a sistemului, cerințele ridicate pentru calitatea apei de răcire și stabilitatea alimentării, necesitatea întreținerii regulate a sistemului de circulație a apei, completarea apei de răcire, adăugarea de antigel și curățarea schimbătoarelor de căldură; și durata de viață relativ scurtă a sistemelor-răcite cu apă, ceea ce face dificilă atingerea aceleiași durate de viață ca și transformatorul (de obicei 40 de ani de viață fizică), crescând costurile ulterioare de întreținere și frecvența de înlocuire a echipamentelor.
Scenariile de aplicare sunt concentrate în principal în zonele cu resurse abundente de apă și drenaj ușor, cum ar fi transformatoarele principale din clădirile hidrocentralelor; și în locuri cu spațiu limitat și cerințe stricte de zgomot, cum ar fi substațiile subterane, substațiile din zonele centrale urbane și centrele de date. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru răcirea transformatoarelor de capacitate ultra-mai mare, pentru a satisface nevoile de disipare a căldurii la sarcini extreme.
Ca echipamente de răcire de bază ale transformatoarelor, răcitoarele forțate de ulei și răcitoarele forțate de apă, cu structurile și performanța lor unice, sunt adaptate la diferite scenarii de aplicare și oferă împreună garanții pentru funcționarea sigură și stabilă a transformatoarelor. Răcitoarele de ulei forțate au devenit alegerea curentă de răcire pentru transformatoarele mari datorită structurii lor simple, întreținerii convenabile și adaptării puternice; Răcitoarele forțate cu apă joacă un rol de neînlocuit în scenarii speciale datorită eficienței lor ridicate în disiparea căldurii, zgomot redus și compact.
Odată cu dezvoltarea continuă a sistemului de alimentare, tehnologia mai rece va continua să fie optimizată, iar inteligența, eficiența și conservarea energiei vor deveni direcția de bază de dezvoltare în viitor. În aplicațiile practice, este necesar să se selecteze și să standardizeze științific întreținerea pe baza unor factori precum cerințele de funcționare și mediul de instalare al transformatoarelor, să se utilizeze pe deplin eficiența de disipare a căldurii a sistemelor de răcire, să se prelungească durata de viață a transformatoarelor, să se asigure funcționarea sigură, eficientă și stabilă a sistemelor de alimentare și să se ofere un suport solid pentru transportul și alimentarea cu energie.
