Температура гарячої точки трансформатора: перевірка конструкції та перевірка FAT для блоків, занурених у масло

Коли трансформатор обговорюється на етапі пропозиції, теплові характеристики часто зводяться до двох рядків у технічному паспорті: метод охолодження та допустиме підвищення температури. Цього недостатньо. У Zisheng Electric наш огляд конструкції зазвичай починається з запитання, де утворюється тепло, як воно рухається через обмотку та масло, і яка точка стане тепловим вузьким місцем під реальним циклом навантаження. Відповідь тісно пов’язана з температурою гарячої точки трансформатора , а не просто середньою температурою, що відображається на звичайному приладі.

Трансформатор може мати прийнятну індикацію масла в баку, тоді як одна частина обмотки працює набагато вище, ніж очікувалося. Місцева температура впливає на старіння ізоляції, запас перевантаження та корисність налаштувань сигналізації. Таким чином, для підрядників EPC та промислових покупців практичне питання полягає не в тому, «чи має трансформатор індикатор температури?», а в тому, «чи теплотехнічний проект відповідає проекту, і чи можна відповідні припущення перевірити під час FAT?»

Рекомендоване застосування: масляний трансформатор у промисловій розподільній системі.

Що насправді означає температура гарячої точки трансформатора

У технічних дискусіях зазвичай змішують три температури. Верхня температура масла описує найгарячішу наливну масу поблизу верхньої частини резервуара. Середню температуру обмотки зазвичай виводять із вимірювань опору під час випробування підвищенням температури. Температура гарячої точки обмотки відноситься до найвищої місцевої температури в системі ізоляції обмотки. Ці значення пов’язані, але не взаємозамінні.

Гаряча точка з’являється там, де несприятливо поєднуються втрати в провіднику, паразитні втрати, розподіл масляного потоку та геометрія ізоляції. Це може бути поблизу кінця обмотки, транспонування, виходу свинцю або області з обмеженою циркуляцією масла. Вимірювання опору усереднює всю обмотку. Він не може безпосередньо виявити невелику локальну гарячу зону. Ось чому достовірна термічна оцінка поєднує виміряні результати підвищення температури з переглянутою тепловою моделлю та, для відповідних проектів, прямі волоконно-оптичні вимірювання.

IEC 60076-2:2011 застосовується до занурених у рідину трансформаторів, визначає вимоги до підвищення температури та встановлює методи випробувань на підвищення температури. IEC 60076-7:2018 розглядає вплив температури навколишнього середовища та навантаження на робочу температуру та термін служби ізоляції. Специфічні для проекту обмеження, стандартні умови навколишнього середовища та метод приймання все ще повинні бути визначені в специфікації. Одне лише стандартне число не визначає повного теплового навантаження.

Як теплові проектні рішення створюють або зменшують гарячу точку

Почніть із реального профілю навантаження, а не лише з паспортної таблички кВА

Один і той самий номінальний трансформатор може виконувати дуже різні теплові навантаження. Розподільний підрозділ, що обслуговує комерційні навантаження, може мати тривалий вечірній пік. Трансформатор цементного заводу може спостерігати повторний запуск двигуна та тривале високе навантаження. Сонячний підвищувальний трансформатор слідує за випромінюванням, тоді як трансформатор накопичення енергії від батареї може працювати в обох напрямках потоку електроенергії з профілем відправлення, який швидко змінюється.

Інженеру потрібні очікуване безперервне навантаження, тривалість піку, циклічна схема, коефіцієнт потужності та вміст гармонік. Гармонійні струми збільшують втрати в обмотці та блукаючі втрати, але їх вплив залежить від спектру та розташування провідника. Написання 'нелінійне навантаження' в таблиці даних недостатньо. Для навантажень, що живляться від перетворювача, ми зазвичай запитуємо очікуваний спектр струму або дані про гармоніки виробника перетворювача перед завершенням розробки моделі втрат.

Геометрія обмотки контролює як втрати, так і потік масла

Розмір провідника не можна вибрати лише за щільністю струму. Радіальні та осьові розміри впливають на поле витоку, вихрові втрати та механічну міцність. Охолоджувальні канали повинні пропускати масло до місць, які фактично генерують тепло. Якщо повітропровід звужений через ізоляцію, зміщення розпірки або надмірну деформацію затиску, розрахований шлях потоку може не існувати у виготовленій обмотці.

Під час аналізу проекту ми перевіряємо взаємозв’язок між розподілом втрат в обмотці, розташуванням повітроводів і механічною опорою. Збільшення протоки не означає автоматичного покращення; він змінює розміри обмотки, реактивний опір витоку та сили короткого замикання. Тепловий і механічний дизайн повинні бути вирішені разом. Ось чому пізній запит на зміну імпедансу може вимагати ще одного термічного огляду, а не простого виправлення креслення.

Розташування сердечника, обмотки та масляного тракту визначає, де може накопичуватися тепло.

Розподіл збитків має більше значення, ніж одна цифра загального збитку

Гарантована втрата навантаження важлива для ефективності та виробництва тепла, але загальна втрата навантаження не показує, де це тепло зосереджено. Втрати в обмотці постійного струму розподілені широко. Вихрові втрати в провідниках і паразитні втрати в частинах конструкції можна локалізувати. Виводи, кінці обмоток, стінки резервуарів, затискачі та магнітні екрани потребують особливої ​​уваги на конструкціях із великим або сильним струмом.

Менші загальні втрати автоматично не підтверджують нижчу гарячу точку. Важливим є те, чи відповідають розміри провідників, розташування, шляхи екранування та охолодження розрахованому розподілу втрат. Щоб дізнатися, як виробляється та контролюється активна частина, перегляньте нашу статтю про керівництво з моніторингу та прогнозованого технічного обслуговування масляних трансформаторів . Коли промислові навантаження керують дизайном, команда проекту також повинна порівняти розрахункові коефіцієнти промислового розподільного трансформатора в порівнянні з графіком навантаження.

Радіатори та примусове охолодження необхідно перевіряти як систему

Площа поверхні радіатора, головка циркуляції масла, розміри труб, потік повітря вентилятора та відстань між обладнанням працюють разом. Додавання вентиляторів до системи слабкої природної циркуляції може не виправити обмеження потоку масла всередині активної частини. Подібним чином трансформатор, який працює з кожним вентилятором, може мати низьку робочу стійкість, якщо одна група вентиляторів недоступна.

Один момент, який ми з’ясовуємо на початку, – це взаємозв’язок між потужністю трансформатора та режимом охолодження: чи номінальна потужність базується на ONAN чи ONAF, скільки ступенів охолодження передбачено, який рівень є нормальним і чи потрібна повна робота з недоступною однією групою вентиляторів. Контакти тривоги та відключення, напруга живлення двигуна, локальний/дистанційний вибір і задані значення автоматичного керування належать до розкладу інтерфейсу.

Що може і не може довести FAT, що підвищує температуру

Тест на підвищення температури є цінним, оскільки він перевіряє зібраний блок як теплову систему. Це може виявити недостатню продуктивність радіатора, неправильне обертання вентилятора, помилки в проводці керування, несподівані загальні втрати або низький температурний запас. Він не відтворює всі умови сайту. Тому необхідно чітко записати середовище випробування, метод введення втрат, охолоджувальне обладнання та приймальні розрахунки.

Перегляньте послідовність тесту перед датою свідка

Схвалена процедура тестування повинна визначати відповідний стандарт, метод підключення, вимірювальні прилади, вимірювання температури навколишнього середовища, введені втрати, конфігурацію охолодження, критерій стабілізації, послідовність відключення та час вимірювання опору. Якщо температура обмотки визначається опором, критичним є час після відключення. Затримка або неповна серія показань може зробити екстраполяцію ненадійною.

Для блоків з кількома ступенями охолодження в процедурі має бути зазначено, який номінальний показник і режим охолодження перевіряються. Слід реєструвати струм вентилятора та насоса, робочий стан і послідовність керування. Якщо проект вимагає випробування на підвищення температури в певному положенні крана, цю умову необхідно узгодити перед випробуванням, оскільки положення крана впливає на втрати та може вплинути на тепловий результат.

Термоприймання повинно відповідати вказаному номіналу, крану та режиму охолодження.

Перевірте виправлення, а не читайте лише останній рядок

Корисний звіт FAT зберігає необроблені вимірювання, а також остаточні розрахунки. Перегляньте показання навколишнього середовища, температуру масла, струм, напругу, вхідну потужність, опір обмотки, стан охолоджувального пристрою та позначки часу. Підтвердьте, як виміряні втрати були скориговані до необхідного еталонного стану та як були скориговані температури, коли втрати під час тестування відрізнялися від гарантованих втрат.

Звіт, який містить лише 'пройти', видаляє докази, необхідні для технічного огляду. Виміряний підйом мастила у верхній частині та середній підйом обмотки повинні бути простежені за записами приладу. Якщо розраховується значення гарячої точки, у звіті має бути визначена використана модель або коефіцієнт гарячої точки. Якщо вказано волоконно-оптичні датчики, розташування датчиків і дійсні канали повинні бути узгоджені до виготовлення обмотки, а не після того, як активна частина була зібрана.

Польові умови, які можуть перевершити хороший заводський результат

Установка на місці змінює потік повітря. Трансформатор, розміщений близько до стіни, всередині погано вентильованого корпусу або поруч з іншим джерелом тепла, може працювати вище, ніж блок FAT у відкритому лабораторному просторі. Радіатори потребують вільного простору для природної конвекції. Викид вентилятора не повинен рециркулювати гаряче повітря. Для внутрішніх установок розрахунок вентиляції приміщення повинен включати втрати трансформатора під час фактичного робочого режиму.

Забруднення також має значення. Пил, волокна або масляні відкладення на поверхні радіаторів зменшують тепловіддачу. Несправний контактор вентилятора, заблокований охолоджувач, низький рівень масла або неправильний вибір режиму керування можуть усунути тепловий запас без електричної несправності. Під час введення в експлуатацію слід перевірити рівень масла, положення клапанів, роботу охолоджувача, напрямок вентилятора, температурні прилади та контакти сигналізації перед тривалим завантаженням.

Параметри температури повинні відповідати філософії захисту. Індикатор температури обмотки може містити теплове зображення на основі струму, тоді як електронний монітор може обчислювати температуру на основі температури масла та навантаження. Їх показання не обов’язково збігатимуться з локальним волоконно-оптичним датчиком. Команда EPC повинна визначити, яке значення використовується для тривоги, відключення, відображення SCADA та робочих трендів.

Дані про закупівлю, необхідні для обґрунтованої теплової гарантії

Покупцеві не потрібно виконувати тепловий розрахунок виробника, але запит повинен надати правильні граничні умови. Надішліть як мінімум графік навантаження, профіль навколишнього середовища, висоту над рівнем моря, розташування установки, дані про вентиляцію корпусу або приміщення, інформацію про гармоніки, вимоги до резервування охолодження та необхідні інтерфейси тривоги/відключення.

У замовленні на купівлю вкажіть необхідні випробування та пункти перевірки. Випробування на підвищення температури впливає на час роботи в лабораторії та планування виробництва, тому воно не повинно відображатися як коментар із запізнілою перевіркою. Для ширшого порівняння технологій трансформаторів та їх теплової поведінки використовуйте посібник з вибору промислового трансформатора.

Теплові характеристики залежать як від затвердженого дизайну, так і від узгодженості виробництва.

Що Zisheng Electric перевіряє перед підтвердженням проекту

Для зануреного в масло агрегату ми зазвичай просимо таблицю даних, однолінійну діаграму, профіль навантаження, інформацію про гармоніки, дані про навколишнє середовище, висоту над рівнем моря, філософію охолодження та вимоги до моніторингу. Потім наші інженери перевіряють електромагнітні втрати, розташування обмоток, внутрішні масляні шляхи, навантаження на радіатор, параметри аксесуарів і обсяг FAT в одному пакеті. Мета полягає в тому, щоб не додавати обладнання без причини. Він призначений для усунення невизначеності теплового навантаження перед намотуванням міді та різанням сталі.

Електричне приладдя Zisheng масляні силові трансформатори для підстанцій , розподільні та силові трансформатори, блоки сухого типу та відповідне обладнання для підстанцій. Якщо ваш проект передбачає оцінку температури гарячої точки трансформатора , надішліть таблицю даних трансформатора, графік навантаження, умови навколишнього середовища, вимоги до охолодження та специфікацію FAT. Наша команда інженерів розгляне вимоги та відповість на запити щодо проекту протягом 24 годин.