Температура горячей точки трансформатора: проверка конструкции и FAT-проверка для масляных агрегатов

Когда трансформатор обсуждается на этапе предложения, тепловые характеристики часто сводятся к двум строкам в техническом описании: метод охлаждения и допустимое превышение температуры. Этого недостаточно. В Zisheng Electric анализ конструкции обычно начинается с вопроса, где создается тепло, как оно проходит через обмотку и масло и какая точка станет узким местом в температурном режиме при реальном цикле нагрузки. Ответ тесно связан с температурой горячей точки трансформатора , а не просто со средней температурой, отображаемой на обычном приборе.

Трансформатор может иметь приемлемую индикацию уровня масла в резервуаре, в то время как одна секция обмотки работает намного сильнее, чем ожидалось. Местная температура влияет на старение изоляции, запас по перегрузке и полезность настроек сигнализации. Поэтому для EPC-подрядчиков и промышленных покупателей практический вопрос заключается не в том, «есть ли у трансформатора индикатор температуры?», а в том, «соответствует ли тепловой расчет проекту и могут ли соответствующие предположения быть проверены во время FAT?»

Рекомендуемое применение: масляный трансформатор в промышленной распределительной системе.

Что на самом деле означает температура горячей точки трансформатора

В технических дискуссиях обычно смешивают три температуры. Температура верхнего масла описывает самое горячее масло в верхней части резервуара. Средняя температура обмотки обычно определяется на основе измерений сопротивления во время испытания на повышение температуры. Температура горячей точки обмотки относится к самой высокой локальной температуре в системе изоляции обмотки. Эти значения связаны, но не являются взаимозаменяемыми.

Горячая точка возникает там, где потери в проводнике, паразитные потери, распределение потока масла и геометрия изоляции неблагоприятно сочетаются. Это может быть рядом с концом обмотки, транспозицией, выводным выходом или областью с ограниченной циркуляцией масла. Измерение сопротивления усредняет всю обмотку. Он не может напрямую выявить небольшую локальную горячую зону. Вот почему надежная тепловая оценка объединяет измеренные результаты повышения температуры с проверенной тепловой моделью и, для соответствующих проектов, прямыми оптоволоконными измерениями.

МЭК 60076-2:2011 применяется к трансформаторам с жидкостным погружением, определяет требования к превышению температуры и устанавливает методы испытаний на превышение температуры. В стандарте IEC 60076-7:2018 рассматривается влияние температуры окружающей среды и нагрузки на рабочую температуру и срок службы изоляции. В спецификации все еще необходимо определить ограничения, специфичные для проекта, эталонные условия окружающей среды и метод приемки. Стандартное число само по себе не определяет полную тепловую нагрузку.

Как решения по термическому расчету создают или уменьшают горячую точку

Начните с реального профиля нагрузки, а не только с паспортной таблички кВА.

Трансформатор одной и той же номинальной мощности может иметь совершенно разные тепловые нагрузки. Распределительная единица, обслуживающая коммерческие нагрузки, может иметь длительный вечерний пик. Трансформатор цементного завода может столкнуться с повторяющимся запуском двигателя и длительной высокой нагрузкой. Повышающий солнечный трансформатор следует за интенсивностью излучения, а аккумуляторный трансформатор для хранения энергии может работать в обоих направлениях потока мощности с быстро меняющимся профилем распределения.

Инженеру необходимы ожидаемая непрерывная нагрузка, длительность пика, цикличность, коэффициент мощности и содержание гармоник. Гармонические токи увеличивают потери в обмотках и паразитные потери, но их влияние зависит от спектра и расположения проводников. Написать в таблице данных «нелинейную нагрузку» недостаточно. Для нагрузок, питаемых от преобразователя, мы обычно запрашиваем ожидаемый спектр тока или данные изготовителя преобразователя о гармониках, прежде чем завершить модель потерь.

Геометрия обмотки контролирует как потери, так и поток масла.

Размер проводника нельзя выбрать только на основе плотности тока. Радиальные и осевые размеры влияют на поле утечки, вихревые потери и механическую прочность. Каналы охлаждения должны позволять маслу достигать мест, которые фактически выделяют тепло. Если воздуховод сужен из-за наложения изоляции, смещения прокладки или чрезмерной деформации зажима, расчетный путь потока может отсутствовать в изготовленной обмотке.

В ходе проверки конструкции мы проверяем взаимосвязь между распределением потерь в обмотках, расположением воздуховодов и механической опорой. Увеличение воздуховода не является автоматическим улучшением; он изменяет размеры обмотки, реактивное сопротивление утечки и силы короткого замыкания. Тепловой и механический расчеты должны решаться вместе. Именно поэтому поздний запрос на изменение импеданса может потребовать еще одной тепловой проверки, а не простой коррекции рисунка.

Расположение сердечника, обмотки и масляного канала определяет, где может накапливаться тепло.

Распределение потерь имеет большее значение, чем одна цифра общих потерь

Гарантированная потеря нагрузки важна для эффективности и выделения тепла, однако общая потеря нагрузки не показывает, где сконцентрировано это тепло. Потери в обмотках постоянного тока распределены широко. Вихревые потери в проводниках и паразитные потери в элементах конструкции можно локализовать. Выводы, концы обмотки, стенки резервуара, зажимы и магнитные экраны требуют внимания в более крупных или сильноточных конструкциях.

Более низкие общие потери не означают автоматически более низкую горячую точку. Важно то, соответствуют ли размеры проводника, транспозиции, пути экранирования и охлаждения расчетному распределению потерь. Чтобы получить полезную информацию о том, как производится и контролируется активная часть, прочтите нашу статью о Руководство по мониторингу масляного трансформатора и профилактическому обслуживанию . Когда проектирование определяется промышленными нагрузками, проектная группа должна также сравнить расчетные факторы промышленного распределительного трансформатора в зависимости от графика нагрузки.

Радиаторы и принудительное охлаждение необходимо проверять как систему.

Площадь поверхности радиатора, высота циркуляции масла, размеры труб, воздушный поток вентилятора и расстояние между оборудованием работают вместе. Добавление вентиляторов к системе со слабой естественной циркуляцией может не устранить ограничение потока масла внутри активной части. Аналогично, трансформатор, который отключается при каждом работающем вентиляторе, может иметь низкую эксплуатационную устойчивость, если одна группа вентиляторов недоступна.

Один момент, который мы проясняем заранее, — это взаимосвязь между номинальной мощностью трансформатора и режимом охлаждения: основана ли номинальная мощность на ONAN или ONAF, сколько ступеней охлаждения предусмотрено, какая ступень является нормальной и требуется ли полная нагрузка при недоступности одной группы вентиляторов. Контакты сигнализации и отключения, напряжение питания двигателя, уставки местного/дистанционного выбора и автоматического управления входят в схему интерфейса.

Что может и не может доказать повышение температуры FAT

Испытание на повышение температуры ценно, поскольку оно проверяет собранный блок как тепловую систему. Это может привести к недостаточной производительности радиатора, неправильному вращению вентилятора, ошибкам в проводке управления, неожиданным общим потерям или недостаточному температурному запасу. Он не воспроизводит все условия сайта. Поэтому необходимо четко записать условия проведения испытаний, метод впрыскивания потерь, охлаждающее оборудование и приемочные расчеты.

Просмотрите последовательность испытаний до даты свидетеля.

Утвержденная процедура испытаний должна определять применимый стандарт, метод подключения, измерительные приборы, измерение температуры окружающей среды, инжекционные потери, конфигурацию охлаждения, критерий стабилизации, последовательность отключения и время измерения сопротивления. Если температура обмотки определяется по сопротивлению, критическое значение имеет время после отключения. Запоздалая или неполная серия показаний может сделать экстраполяцию ненадежной.

Для агрегатов с несколькими ступенями охлаждения в процедуре должно быть указано, какая номинальная мощность и режим охлаждения проверяются. Ток вентилятора и насоса, рабочее состояние и последовательность управления должны регистрироваться. Если проект требует испытания на повышение температуры в определенном положении крана, это условие должно быть согласовано до начала испытания, поскольку положение крана влияет на потери и может повлиять на тепловой результат.

Термическая приемлемость должна соответствовать указанному номиналу, крану и режиму охлаждения.

Проверяйте исправления вместо того, чтобы читать только последнюю строку

Полезный отчет FAT сохраняет как необработанные измерения, так и окончательные расчеты. Просмотрите показания окружающей среды, температуру масла, ток, напряжение, входную мощность, сопротивление обмотки, состояние охлаждающего устройства и отметки времени. Подтвердите, как измеренные потери были скорректированы до требуемых эталонных условий и как были скорректированы температуры, когда испытательные потери отличались от гарантированных потерь.

Отчет, содержащий только слово «пройдено», удаляет доказательства, необходимые для инженерной проверки. Измеренный подъем верхнего уровня масла и средний подъем обмотки должны быть прослеживаемы по записям приборов. Если рассчитывается значение горячей точки, в отчете должна быть указана используемая модель или коэффициент горячей точки. Если указаны оптоволоконные датчики, расположение датчиков и действительные каналы должны быть согласованы до изготовления обмотки, а не после сборки активной части.

Полевые условия, которые могут испортить хороший заводской результат

Установка на месте меняет поток воздуха. Трансформатор, расположенный близко к стене, внутри плохо вентилируемого помещения или рядом с другим источником тепла, может работать при более высокой температуре, чем блок FAT в открытом лабораторном пространстве. Радиаторам необходим зазор для естественной конвекции. Выброс вентилятора не должен рециркулировать горячий воздух. При установке внутри помещений расчет вентиляции помещения должен включать потери трансформатора при фактическом рабочем режиме.

Загрязнение также имеет значение. Пыль, волокна или масляные отложения на поверхностях радиатора снижают теплопередачу. Неисправный контактор вентилятора, заблокированный охладитель, низкий уровень масла или неправильный выбор режима управления могут устранить тепловой запас без электрической неисправности. При вводе в эксплуатацию необходимо проверить уровень масла, положения клапанов, работу охладителя, направление вентилятора, датчики температуры и контакты сигнализации перед длительной нагрузкой.

Настройки температуры должны соответствовать философии защиты. Индикатор температуры обмотки может включать в себя тепловое изображение, основанное на токе, тогда как электронный монитор может рассчитывать температуру на основании температуры масла и нагрузки. Их показания не обязательно будут соответствовать показаниям местного оптоволоконного датчика. Команда EPC должна определить, какое значение используется для сигнализации, отключения, отображения SCADA и операционных тенденций.

Данные о закупках, необходимые для обоснованной тепловой гарантии

Покупателю не нужно выполнять тепловой расчет производителя, но в запросе должны быть указаны правильные граничные условия. Отправьте как минимум график нагрузки, профиль окружающей среды, высоту над уровнем моря, расположение установки, данные о вентиляции корпуса или помещения, информацию о гармониках, требования к резервированию охлаждения и необходимые интерфейсы сигнализации/отключения.

Укажите необходимые испытания и контрольные точки в заказе на поставку. Тестирование на повышение температуры влияет на лабораторное время и планирование производства, поэтому оно не должно рассматриваться как комментарий к поздней проверке. Для более широкого сравнения технологий трансформаторов и их теплового поведения используйте руководство по выбору промышленного трансформатора.

Тепловые характеристики зависят как от утвержденной конструкции, так и от последовательности производства.

Что проверяет Zisheng Electric перед утверждением проекта

Для масляного блока мы обычно запрашиваем техническое описание, однолинейную схему, профиль нагрузки, информацию о гармониках, данные об окружающей среде на объекте, высоту над уровнем моря, принципы охлаждения и требования к мониторингу. Затем наши инженеры проверяют электромагнитные потери, расположение обмоток, внутренние масляные пути, режим работы радиатора, номинальные характеристики аксессуаров и объем FAT как единый комплекс. Цель состоит в том, чтобы не добавлять оборудование без причины. Это делается для того, чтобы устранить неопределенность в термическом режиме до намотки меди и резки стали.

Цзышен Электроснабжение Трансформаторы силовые масляные для подстанций , распределительные и силовые трансформаторы, агрегаты сухого типа и сопутствующее подстанционное оборудование. Если ваш проект оценивает температуру горячей точки трансформатора , отправьте техническое описание трансформатора, график нагрузки, условия окружающей среды, требования к охлаждению и спецификации FAT. Наша команда инженеров рассмотрит требования и ответит на запросы по проекту в течение 24 часов.