변압기 핫스팟 온도: 오일 침지 장치에 대한 설계 검사 및 FAT 검증

견적 단계에서 변압기에 대해 논의할 때 열 성능은 데이터시트에서 냉각 방법과 허용된 온도 상승이라는 두 줄로 축소되는 경우가 많습니다. 그것만으로는 충분하지 않습니다. Zisheng Electric에서는 일반적으로 열이 생성되는 위치, 권선과 오일을 통해 열이 이동하는 방식, 실제 부하 사이클에서 열 병목 현상이 발생하는 지점을 묻는 것으로 설계 검토를 시작합니다. 대답은 변압기 핫스팟 온도 와 밀접하게 연관되어 있습니다.단순히 일반 장비에 표시되는 평균 온도가 아니라

권선의 한 부분이 예상보다 훨씬 더 뜨겁게 작동하는 동안 변압기에는 허용 가능한 탱크 오일 표시가 있을 수 있습니다. 지역 온도는 절연체 노후화, 과부하 여유 및 경보 설정의 유용성에 영향을 미칩니다. 따라서 EPC 계약업체 및 산업 구매자의 경우 실질적인 질문은 '변압기에 온도 표시기가 있습니까?'가 아니라 '열 설계가 프로젝트를 나타내고 FAT 중에 관련 가정을 확인할 수 있습니까?'입니다.

주요 응용 분야: 산업용 배전 시스템의 유침 변압기.

변압기 핫스팟 온도가 실제로 의미하는 것

기술적인 논의에서는 일반적으로 세 가지 온도가 함께 혼합됩니다. 상부 오일 온도는 탱크 상부 근처의 가장 뜨거운 벌크 오일을 나타냅니다. 평균 권선 온도는 일반적으로 온도 상승 테스트 중 저항 측정에서 파생됩니다. 권선 핫스팟 온도는 권선 절연 시스템에서 가장 높은 국부 온도를 나타냅니다. 이러한 값은 서로 관련되어 있지만 서로 바꿔 사용할 수는 없습니다.

도체 손실, 표유 손실, 오일 흐름 분포 및 절연 구조가 불리하게 결합되는 핫스팟이 나타납니다. 권선 끝, 전치, 리드 출구 또는 오일 순환이 제한된 영역 근처에 있을 수 있습니다. 저항 측정은 전체 권선의 평균을 구합니다. 소규모 로컬 핫존을 직접적으로 드러낼 수는 없습니다. 이것이 바로 신뢰할 수 있는 열 평가가 측정된 온도 상승 결과를 검토된 열 모델과 결합하고 적절한 프로젝트의 경우 직접 광섬유 측정을 결합하는 이유입니다.

IEC 60076-2:2011은 액체 침지 변압기에 적용되며 온도 상승 요구 사항을 정의하고 온도 상승 테스트 방법을 명시합니다. IEC 60076-7:2018은 주위 온도와 부하가 작동 온도와 절연 수명에 미치는 영향을 다루고 있습니다. 프로젝트별 한계, 기준 주변 조건 및 승인 방법은 여전히 ​​사양에 정의되어야 합니다. 표준 수치만으로는 전체 열 부하를 정의할 수 없습니다.

열 설계 결정으로 핫스팟을 생성하거나 줄이는 방법

명판 kVA뿐만 아니라 실제 부하 프로파일로 시작

동일한 정격 변압기라도 열 부하가 매우 다를 수 있습니다. 상업용 부하를 서비스하는 배전 장치는 저녁 피크 시간이 길 수 있습니다. 시멘트 공장 변압기에서는 모터가 반복적으로 시동되고 높은 부하가 지속되는 것을 볼 수 있습니다. 태양광 승압 변압기는 조도를 따르는 반면, 배터리 에너지 저장 변압기는 빠르게 변하는 디스패치 프로필을 통해 전력 흐름 방향에서 모두 작동할 수 있습니다.

엔지니어에게는 예상되는 연속 부하, 피크 지속 시간, 순환 패턴, 역률 및 고조파 함량이 필요합니다. 고조파 전류는 권선 및 표류 손실을 증가시키지만 그 효과는 스펙트럼 및 도체 배열에 따라 달라집니다. 데이터시트에 '비선형 하중'을 쓰는 것만으로는 충분하지 않습니다. 컨버터 공급 부하의 경우 일반적으로 손실 모델을 확정하기 전에 예상 전류 스펙트럼이나 컨버터 제조업체의 고조파 데이터를 요청합니다.

와인딩 형상은 손실과 오일 흐름을 모두 제어합니다.

도체 크기는 전류 밀도만으로는 선택할 수 없습니다. 방사형 및 축형 치수는 누설 자기장, 와류 손실 및 기계적 강도에 영향을 미칩니다. 냉각 덕트는 오일이 실제로 열을 생성하는 위치에 도달할 수 있도록 해야 합니다. 단열재 구축, 스페이서 변위 또는 과도한 클램핑 변형으로 인해 덕트가 좁아진 경우 계산된 흐름 경로가 제조된 권선에 존재하지 않을 수 있습니다.

설계 검토 중에 권선 손실 분포, 덕트 배열 및 기계적 지지 사이의 관계를 확인합니다. 덕트를 늘리는 것이 자동으로 개선되는 것은 아닙니다. 이는 권선 치수, 누설 리액턴스 및 단락 힘을 변경합니다. 열적 설계와 기계적 설계는 함께 해결되어야 합니다. 이는 또한 임피던스 변경을 늦게 요청할 경우 간단한 도면 수정이 아닌 또 다른 열 검토가 필요할 수 있는 이유이기도 합니다.

코어, 권선 및 오일 경로 배열은 열이 축적될 수 있는 위치를 결정합니다.

손실 분배는 총 손실 수치보다 더 중요합니다.

보장된 부하 손실은 효율성과 열 발생에 중요하지만 총 부하 손실은 열이 어디에 집중되어 있는지 보여주지 않습니다. DC 권선 손실은 광범위하게 분포됩니다. 도체의 와손과 구조 부품의 표유 손실을 국지화할 수 있습니다. 리드, 권선 끝, 탱크 벽, 클램프 및 자기 차폐는 더 크거나 고전류 설계에 주의가 필요합니다.

총 손실이 낮다고 해서 자동으로 핫스팟이 낮아지는 것은 아닙니다. 중요한 것은 도체 치수, 전위, 차폐 및 냉각 경로가 계산된 손실 분포와 일치하는지 여부입니다. 활성 부품이 생산되고 제어되는 방법에 대한 유용한 배경 정보를 보려면 다음 기사를 검토하십시오. 침수 변압기 모니터링 및 예측 유지 관리 가이드 . 산업 부하가 설계를 주도하는 경우 프로젝트 팀은 다음 사항도 비교해야 합니다. 산업용 배전 변압기 설계 요소 . 부하 일정에 대한

라디에이터 및 강제 냉각을 시스템으로 확인해야합니다

라디에이터 표면적, 오일 순환 헤드, 파이프 치수, 팬 공기 흐름 및 장비 간격이 함께 작동합니다. 약한 자연 순환 배열에 팬을 추가하면 활성 부품 내부의 오일 흐름 제한이 해결되지 않을 수 있습니다. 마찬가지로 팬이 작동할 때마다 통과하는 변압기는 하나의 팬 그룹을 사용할 수 없는 경우 작동 탄력성이 거의 없을 수 있습니다.

앞서 명확히 한 점은 변압기 정격과 냉각 모드 간의 관계입니다. 정격 출력이 ONAN 또는 ONAF를 기반으로 하는지 여부, 제공되는 냉각 단계 수, 정상 단계, 팬 그룹 하나를 사용할 수 없을 때 전체 작업이 필요한지 여부입니다. 경보 및 트립 접점, 모터 공급 전압, 로컬/원격 선택 및 자동 제어 설정값은 인터페이스 일정에 속합니다.

온도 상승 FAT가 증명할 수 있는 것과 증명할 수 없는 것

온도 상승 테스트는 조립된 장치를 열 시스템으로 확인하기 때문에 중요합니다. 이는 부적절한 라디에이터 성능, 잘못된 팬 회전, 제어 배선 오류, 예상치 못한 총 손실 또는 열악한 온도 마진을 노출할 수 있습니다. 모든 현장 상황을 재현하지는 않습니다. 따라서 테스트 환경, 손실 주입 방법, 냉각 장비 및 승인 계산을 명확하게 기록해야 합니다.

증인 날짜 이전에 테스트 순서를 검토하세요.

승인된 테스트 절차에서는 적용 가능한 표준, 연결 방법, 측정 장비, 주변 온도 측정, 주입된 손실, 냉각 구성, 안정화 기준, 종료 순서 및 저항 측정 타이밍을 식별해야 합니다. 권선 온도가 저항으로 결정되는 경우 셧다운 후 시간이 중요합니다. 일련의 판독이 지연되거나 불완전하면 추정을 신뢰할 수 없게 될 수 있습니다.

다중 냉각 단계 장치의 경우 절차에는 검증 중인 정격 및 냉각 모드가 명시되어야 합니다. 팬 및 펌프 전류, 작동 상태 및 제어 순서를 기록해야 합니다. 프로젝트에 특정 탭 위치에서 온도 상승 테스트가 필요한 경우 탭 위치가 손실에 영향을 미치고 열 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 테스트 전에 해당 조건에 동의해야 합니다.

열 수용은 지정된 정격, 탭 및 냉각 모드와 일치해야 합니다.

마지막 줄만 읽는 대신 수정 사항을 확인하세요.

유용한 FAT 보고서는 원시 측정값과 최종 계산값을 보존합니다. 주변 판독값, 오일 온도, 전류, 전압, 입력 전력, 권선 저항, 냉각 장치 상태 및 타임 스탬프를 검토합니다. 측정된 손실이 필요한 기준 조건으로 어떻게 수정되었는지, 테스트 손실이 보장된 손실과 다를 때 온도가 어떻게 조정되었는지 확인합니다.

'통과'만 포함된 보고서는 엔지니어링 검토에 필요한 증거를 제거합니다. 측정된 상부 오일 상승 및 평균 와인딩 상승은 계측기 기록에서 추적할 수 있어야 합니다. 핫스팟 값이 계산된 경우 보고서는 사용된 모델 또는 핫스팟 계수를 식별해야 합니다. 광섬유 센서가 지정된 경우 활성 부품을 조립한 후가 아니라 권선 제조 전에 센서 위치와 유효한 채널을 합의해야 합니다.

좋은 공장 결과를 얻을 수 없는 현장 조건

현장 설치로 공기 흐름이 변경됩니다. 벽 가까이, 환기가 잘 안되는 인클로저 내부 또는 다른 열원 옆에 배치된 변압기는 개방형 실험실 공간에서 FAT 장치보다 더 뜨겁게 작동할 수 있습니다. 라디에이터에는 자연 대류를 위한 공간이 필요합니다. 팬 배출은 뜨거운 공기를 재순환시키지 않아야 합니다. 실내 설치의 경우 실내 환기 계산에는 실제 작동 시 변압기 손실이 포함되어야 합니다.

오염도 중요합니다. 라디에이터 표면의 먼지, 섬유 또는 오일 침전물은 열 전달을 감소시킵니다. 팬 접촉기 고장, 냉각기 차단, 오일 레벨 부족 또는 잘못된 제어 모드 선택으로 인해 전기적 결함 없이 열 마진이 제거될 수 있습니다. 시운전에서는 지속적인 부하 전에 오일 레벨, 밸브 위치, 냉각기 작동, 팬 방향, 온도 계측기 및 경보 접점을 확인해야 합니다.

온도 설정은 보호 철학에 부합해야 합니다. 권선 온도 표시기는 전류를 기반으로 한 열 이미지를 포함할 수 있으며, 전자 모니터는 오일 온도와 부하로부터 온도를 계산할 수 있습니다. 판독값이 반드시 로컬 광섬유 센서와 일치하는 것은 아닙니다. EPC 팀은 경보, 트립, SCADA 표시 및 작동 추세에 사용되는 값을 정의해야 합니다.

방어 가능한 열 보증에 필요한 조달 데이터

구매자는 제조업체의 열 계산을 수행할 필요가 없지만 문의 시 올바른 경계 조건을 제공해야 합니다. 최소한 부하 일정, 주변 프로필, 고도, 설치 배열, 인클로저 또는 실내 환기 데이터, 고조파 정보, 냉각 이중화 요구 사항 및 필수 경보/트립 인터페이스를 보내십시오.

구매 주문서에 필요한 테스트와 입증 사항을 명시하십시오. 온도 상승 테스트는 실험실 시간과 생산 계획에 영향을 미치므로 늦은 검사 의견으로 나타나서는 안 됩니다. 변압기 기술과 열적 거동을 보다 광범위하게 비교하려면 다음을 사용하십시오. 산업용 변압기 선택 가이드.

열 성능은 승인된 설계와 제조 일관성에 따라 달라집니다.

Zisheng Electric이 설계를 확인하기 전에 확인하는 사항

유침 장치의 경우 일반적으로 데이터시트, 단선 다이어그램, 부하 프로필, 고조파 정보, 현장 주변 데이터, 고도, 냉각 철학 및 모니터링 요구 사항을 요청합니다. 그런 다음 당사 엔지니어는 전자기 손실, 권선 배열, 내부 오일 경로, 라디에이터 듀티, 액세서리 등급 및 FAT 범위를 하나의 패키지로 확인합니다. 목적은 이유 없이 장비를 추가하는 것이 아닙니다. 구리를 감고 강철을 절단하기 전 열부하의 불확실성을 제거하기 위한 것입니다.

Zisheng 전기 용품 변전소 , 배전 및 전력 변압기, 건식 장치 및 관련 변전소 장비용 유침형 전력 변압기. 프로젝트에서 변압기 핫스팟 온도를 평가하는 경우 변압기 데이터시트, 부하 일정, 주변 조건, 냉각 요구 사항 및 FAT 사양을 보내세요. 우리 엔지니어링 팀은 요구 사항을 검토하고 24시간 이내에 프로젝트 문의에 응답할 것입니다.