Выбор подходящего метода охлаждения трансформатора обусловливается рядом факторов, среди которых важнейшим считается его номинальная мощность и сопутствующие энергетические потери.
Методы охлаждения разнятся в зависимости от страны производства оборудования. Ниже представлена таблица обозначений применяемых систем охлаждения и соответствующих им методов передачи тепла.
Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла
ДЦ
Принудительная
Водяное принудительное
Высокая эффективность, компактность для большой мощности
Сложность, стоимость, зависимость от насосов и вентиляторов
Ц
Направленное принудительное
Воздушное принудительное
Максимальная эффективность и компактность
Высокая стоимость, сложность, риск протечки, требует источника воды
НДЦ
Направленное принудительное
Водяное принудительное
НЦ
Направленное принудительное
Воздушное принудительное
Особенности отдельных систем охлаждения
Система охлаждения типа M
При данном методе тепловой поток внутри активной зоны трансформатора передаётся маслу посредством естественной конвекции, после чего оно отдаёт тепло окружающей среде аналогичным образом. Для небольших устройств достаточной оказывается площадь теплообменника самого резервуара. Однако в крупных моделях возникает необходимость увеличить эффективность процесса за счёт специальных конструкций корпуса, например, использование радиатора или трубчатого бака.
Система охлаждения типа Д
Для моделей мощностью свыше 16–80 МВА стандартного естественного охлаждения бывает недостаточно ввиду значительных объёмов выделяемого тепла. Чтобы справиться с таким нагревом, принято устанавливать дополнительное оборудование вроде вентиляторов для воздушного охлаждения поверхностей теплообменников. Когда температура верхнего слоя масла снижается до уровня примерно 50°C, вентиляторы автоматически выключаются.
Система охлаждения типа MЦ
Данная схема применяется крайне редко в отечественных условиях. Суть её заключается в принудительном движении масла внутри трансформатора с использованием насоса, что обеспечивает однородность распределения температуры по всей высоте устройства и снижает перегрев верхних слоёв масла.
Система охлаждения типа ДЦ
Применяя схему ДЦ, удается эффективно бороться с чрезмерным нагревом трансформаторов сверхвысоких мощностей (80-100 МВА). Масло прокачивается специальным насосом сквозь воздушные охладительные элементы, дополнительно снабжённые вентиляторами. Эффективность такого подхода обусловлена значительным увеличением площади теплообмена и уменьшением разницы температур в масле сверху и снизу трансформатора. Важным минусом является сохранение прежнего уровня теплоотдачи непосредственно от катушек к маслу, поскольку жидкость движется преимущественно вдоль внешней стороны обмоток.
Система охлаждения типа Ц
Этот способ активно используется для мощных трансформаторов на электростанциях с доступом к большим запасам воды мощностью (сотни МВА). Преимуществом схемы является высокая эффективность и небольшие габариты установки. Минус аналогичен схеме ДЦ — сохраняется невысокая интенсивность теплоотдачи от обмоток.
Системы охлаждения с направленными контурами циркуляции масла (НДЦ и НЦ)
Применение данных решений существенно улучшает охлаждение внутренних компонентов трансформатора и способствует снижению неравномерности температуры в нём. Возможны две вариации реализации: одноконтурная и двухконтурная. Первый тип предусматривает единый контур циркуляции масла, идущего сначала через маслоохладитель, а потом внутрь обмоток. Вторая версия предполагает наличие отдельного контура исключительно для обмоток, при этом подача масла осуществляется сразу в нижнюю зону бака. Такие конструкции заметно усложняют производство и увеличивают стоимость изделия, поэтому используются преимущественно в устройствах мощности (от 400 МВА).
Выбор оптимальной системы охлаждения трансформатора требует тщательного анализа всех особенностей эксплуатации конкретного устройства, включая окружающую среду, мощность, величину возможных потерь и доступность ресурсов.
🏭Завод "Системы охлаждения" производит комплектующие для систем охлаждения трансформаторов. Наши специалисты помогут подобрать оборудование согласно вашим требованиям, спроектировать комбинированную систему или выдать предложения по модернизации.