Nhiệt độ điểm nóng của máy biến áp: Kiểm tra thiết kế và xác minh FAT cho các thiết bị ngâm trong dầu

Khi thảo luận về máy biến áp ở giai đoạn báo giá, hiệu suất nhiệt thường được giảm xuống còn hai dòng trong biểu dữ liệu: phương pháp làm mát và mức tăng nhiệt độ cho phép. Điều đó là không đủ. Tại Zisheng Electric, quá trình đánh giá thiết kế của chúng tôi thường bắt đầu bằng việc hỏi nhiệt được tạo ra ở đâu, nhiệt di chuyển như thế nào qua cuộn dây và dầu và điểm nào sẽ trở thành nút cổ chai nhiệt trong chu kỳ tải thực. Câu trả lời gắn chặt với nhiệt độ điểm nóng của máy biến áp , chứ không chỉ đơn thuần là nhiệt độ trung bình được hiển thị trên một thiết bị thông thường.

Một máy biến áp có thể có chỉ báo dầu trong thùng chấp nhận được trong khi một phần của cuộn dây hoạt động nóng hơn nhiều so với dự kiến. Nhiệt độ cục bộ ảnh hưởng đến sự lão hóa của lớp cách điện, giới hạn quá tải và tính hữu ích của việc cài đặt cảnh báo. Do đó, đối với các nhà thầu EPC và người mua công nghiệp, câu hỏi thực tế không phải là 'máy biến áp có chỉ báo nhiệt độ không?' mà là 'thiết kế nhiệt có đại diện cho dự án không và các giả định liên quan có thể được xác minh trong FAT không?'

Ứng dụng nổi bật: Máy biến áp ngâm dầu trong hệ thống phân phối công nghiệp.

Nhiệt độ điểm nóng của máy biến áp thực sự có nghĩa là gì

Ba nhiệt độ thường được trộn lẫn với nhau trong các cuộc thảo luận kỹ thuật. Nhiệt độ lớp dầu trên mô tả lượng dầu nóng nhất ở gần phần trên của bể. Nhiệt độ trung bình của cuộn dây thường được rút ra từ các phép đo điện trở trong quá trình thử nghiệm độ tăng nhiệt. Nhiệt độ điểm nóng cuộn dây đề cập đến nhiệt độ cục bộ cao nhất trong hệ thống cách điện cuộn dây. Những giá trị này có liên quan với nhau nhưng chúng không thể thay thế cho nhau.

Điểm nóng xuất hiện ở nơi tổn hao dây dẫn, tổn hao tản nhiệt, phân bố dòng dầu và hình dạng cách điện kết hợp không thuận lợi. Nó có thể ở gần đầu cuộn dây, chuyển vị, lối ra chì hoặc khu vực có sự lưu thông dầu hạn chế. Phép đo điện trở lấy trung bình toàn bộ cuộn dây. Nó không thể trực tiếp tiết lộ một vùng nóng cục bộ nhỏ. Đó là lý do tại sao đánh giá nhiệt đáng tin cậy kết hợp các kết quả đo được về độ tăng nhiệt độ với mô hình nhiệt được xem xét và đối với các dự án phù hợp, các phép đo trực tiếp bằng sợi quang.

IEC 60076-2:2011 áp dụng cho máy biến áp ngâm trong chất lỏng, xác định các yêu cầu về độ tăng nhiệt và đưa ra các phương pháp thử nghiệm độ tăng nhiệt. IEC 60076-7:2018 đề cập đến ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và tải đến nhiệt độ vận hành và tuổi thọ cách điện. Các giới hạn dành riêng cho dự án, điều kiện môi trường tham chiếu và phương pháp chấp nhận vẫn cần được xác định trong thông số kỹ thuật. Chỉ riêng một con số tiêu chuẩn không xác định được toàn bộ nhiệm vụ nhiệt.

Các quyết định về thiết kế nhiệt tạo ra hoặc giảm điểm nóng như thế nào

Bắt đầu với hồ sơ tải thực, không chỉ bảng tên kVA

Cùng một máy biến áp định mức có thể phải đối mặt với các nhiệm vụ nhiệt rất khác nhau. Một đơn vị phân phối phục vụ tải thương mại có thể có thời gian cao điểm buổi tối kéo dài. Máy biến áp của nhà máy xi măng có thể thấy động cơ khởi động lặp đi lặp lại và chịu tải cao. Máy biến áp tăng cường năng lượng mặt trời tuân theo bức xạ, trong khi máy biến áp lưu trữ năng lượng bằng pin có thể hoạt động theo cả hai hướng dòng điện với cấu hình điều phối thay đổi nhanh chóng.

Kỹ sư cần tải liên tục dự kiến, thời lượng cực đại, mô hình tuần hoàn, hệ số công suất và hàm lượng sóng hài. Dòng điện hài làm tăng tổn hao cuộn dây và tổn thất tạp tán, nhưng ảnh hưởng của chúng phụ thuộc vào phổ và sự sắp xếp dây dẫn. Viết 'tải phi tuyến' vào biểu dữ liệu là không đủ. Đối với tải cấp nguồn từ bộ chuyển đổi, chúng tôi thường yêu cầu phổ dòng điện dự kiến ​​hoặc dữ liệu hài hòa của nhà sản xuất bộ chuyển đổi trước khi hoàn thiện mô hình tổn thất.

Hình dạng cuộn dây kiểm soát cả tổn thất và lưu lượng dầu

Kích thước dây dẫn không thể được chọn chỉ từ mật độ dòng điện. Kích thước hướng tâm và trục ảnh hưởng đến trường rò rỉ, tổn thất xoáy và độ bền cơ học. Các ống làm mát phải cho phép dầu tiếp cận những vị trí thực sự tạo ra nhiệt. Nếu một ống dẫn bị thu hẹp do lớp cách điện, sự dịch chuyển của miếng đệm hoặc biến dạng kẹp quá mức thì đường dẫn dòng chảy được tính toán có thể không tồn tại trong cuộn dây được chế tạo.

Trong quá trình xem xét thiết kế, chúng tôi kiểm tra mối quan hệ giữa phân bổ tổn thất cuộn dây, bố trí ống dẫn và hỗ trợ cơ học. Tăng ống dẫn không tự động là một sự cải tiến; nó làm thay đổi kích thước cuộn dây, điện kháng rò rỉ và lực ngắn mạch. Thiết kế nhiệt và cơ khí phải được giải quyết cùng nhau. Đây cũng là lý do tại sao yêu cầu thay đổi trở kháng muộn có thể yêu cầu xem xét lại nhiệt khác thay vì chỉnh sửa bản vẽ đơn giản.

Sự sắp xếp lõi, cuộn dây và đường dẫn dầu xác định nơi nhiệt có thể tích tụ.

Phân bổ tổn thất quan trọng hơn một con số tổng tổn thất

Tổn thất tải được đảm bảo rất quan trọng đối với hiệu quả và sinh nhiệt, tuy nhiên tổng tổn thất tải không cho thấy lượng nhiệt đó tập trung ở đâu. Tổn thất cuộn dây DC được phân bố rộng rãi. Tổn hao xoáy trong dây dẫn và tổn hao tản lạc trong các bộ phận kết cấu có thể cục bộ. Dây dẫn, đầu cuộn dây, thành bể, kẹp và tấm chắn từ tính đòi hỏi phải chú ý đến các thiết kế lớn hơn hoặc dòng điện cao.

Tổng tổn thất thấp hơn không tự động chứng tỏ điểm nóng thấp hơn. Điều quan trọng là liệu kích thước dây dẫn, chuyển vị, đường dẫn che chắn và làm mát có phù hợp với phân bố tổn hao đã tính toán hay không. Để có thông tin cơ bản hữu ích về cách sản xuất và kiểm soát bộ phận hoạt động, hãy xem lại bài viết của chúng tôi về hướng dẫn giám sát máy biến áp ngâm dầu và bảo trì dự đoán . Khi tải công nghiệp thúc đẩy thiết kế, nhóm dự án cũng nên so sánh hệ số thiết kế máy biến áp phân phối công nghiệp so với biểu đồ phụ tải.

Bộ tản nhiệt và làm mát cưỡng bức phải được kiểm tra như một hệ thống

Diện tích bề mặt bộ tản nhiệt, đầu tuần hoàn dầu, kích thước đường ống, luồng khí của quạt và khoảng cách giữa các thiết bị phối hợp với nhau. Việc thêm quạt vào hệ thống tuần hoàn tự nhiên yếu có thể không khắc phục được tình trạng hạn chế dòng dầu bên trong bộ phận hoạt động. Tương tự như vậy, một máy biến áp chạy qua mỗi quạt hoạt động có thể có ít khả năng phục hồi hoạt động nếu không có một nhóm quạt.

Một điểm mà chúng tôi sớm làm rõ là mối quan hệ giữa định mức máy biến áp và chế độ làm mát: công suất định mức dựa trên ONAN hay ONAF, có bao nhiêu giai đoạn làm mát được cung cấp, giai đoạn nào là bình thường và liệu có cần phải hoạt động hết công suất khi một nhóm quạt không hoạt động hay không. Các điểm tiếp xúc báo động và cắt, điện áp nguồn động cơ, lựa chọn cục bộ/từ xa và các điểm đặt điều khiển tự động nằm trong lịch trình giao diện.

Chất béo tăng nhiệt độ có thể và không thể chứng minh được điều gì

Thử nghiệm độ tăng nhiệt độ có giá trị vì nó kiểm tra bộ phận lắp ráp như một hệ thống nhiệt. Nó có thể cho thấy hiệu suất bộ tản nhiệt không đủ, vòng quay quạt không chính xác, lỗi nối dây điều khiển, tổn thất toàn bộ không mong muốn hoặc biên độ nhiệt độ kém. Nó không tái tạo mọi điều kiện của trang web. Do đó, môi trường thử nghiệm, phương pháp bơm tổn thất, thiết bị làm mát và tính toán nghiệm thu cần phải được ghi lại rõ ràng.

Xem lại trình tự kiểm tra trước ngày chứng kiến

Quy trình thử nghiệm được phê duyệt phải xác định tiêu chuẩn áp dụng, phương pháp kết nối, dụng cụ đo, đo nhiệt độ môi trường, tổn thất đưa vào, cấu hình làm mát, tiêu chí ổn định, trình tự tắt máy và thời gian đo điện trở. Nếu nhiệt độ cuộn dây được xác định từ điện trở thì thời gian sau khi tắt máy là rất quan trọng. Chuỗi kết quả đo bị chậm hoặc không đầy đủ có thể làm cho phép ngoại suy không đáng tin cậy.

Đối với các thiết bị có nhiều giai đoạn làm mát, quy trình phải nêu rõ mức đánh giá và chế độ làm mát nào đang được xác minh. Dòng điện của quạt và bơm, trạng thái vận hành và trình tự điều khiển phải được ghi lại. Nếu dự án yêu cầu thử nghiệm độ tăng nhiệt ở một vị trí vòi cụ thể thì điều kiện đó phải được thống nhất trước khi thử nghiệm vì vị trí vòi sẽ ảnh hưởng đến tổn thất và có thể ảnh hưởng đến kết quả nhiệt.

Sự chấp nhận nhiệt phải tương ứng với định mức, chế độ vòi và chế độ làm mát được chỉ định.

Kiểm tra các chỉnh sửa thay vì chỉ đọc dòng cuối cùng

Báo cáo FAT hữu ích sẽ lưu giữ các phép đo thô cũng như các phép tính cuối cùng. Xem lại các chỉ số xung quanh, nhiệt độ dầu, dòng điện, điện áp, công suất đầu vào, điện trở cuộn dây, trạng thái thiết bị làm mát và dấu thời gian. Xác nhận cách hiệu chỉnh tổn hao đo được theo điều kiện tham chiếu yêu cầu và cách điều chỉnh nhiệt độ khi tổn hao thử nghiệm khác với tổn hao đảm bảo.

Báo cáo chỉ chứa 'đạt' sẽ loại bỏ bằng chứng cần thiết để xem xét kỹ thuật. Độ tăng của lớp dầu trên cùng và độ tăng trung bình của cuộn dây đo được phải được theo dõi trong hồ sơ thiết bị. Nếu giá trị điểm nóng được tính toán, báo cáo sẽ xác định mô hình hoặc hệ số điểm nóng được sử dụng. Nếu chỉ định cảm biến sợi quang thì vị trí cảm biến và kênh hợp lệ phải được thỏa thuận trước khi chế tạo cuộn dây chứ không phải sau khi bộ phận hoạt động đã được lắp ráp.

Điều kiện hiện trường có thể đánh bại kết quả tốt của nhà máy

Cài đặt trang web thay đổi luồng không khí. Một máy biến áp được đặt sát tường, bên trong vỏ bọc thông gió kém hoặc bên cạnh nguồn nhiệt khác có thể hoạt động nóng hơn thiết bị FAT trong không gian phòng thí nghiệm mở. Bộ tản nhiệt cần giải phóng mặt bằng để đối lưu tự nhiên. Quạt xả không nên tuần hoàn không khí nóng. Đối với hệ thống lắp đặt trong nhà, tính toán thông gió trong phòng phải bao gồm tổn thất máy biến áp ở chế độ vận hành thực tế.

Ô nhiễm cũng có vấn đề. Bụi, sợi hoặc cặn dầu trên bề mặt tản nhiệt làm giảm khả năng truyền nhiệt. Công tắc tơ quạt bị hỏng, bộ làm mát bị chặn, mức dầu thấp hoặc lựa chọn chế độ điều khiển không chính xác có thể loại bỏ biên nhiệt mà không có lỗi về điện. Việc vận hành thử phải xác minh mức dầu, vị trí van, hoạt động của bộ làm mát, hướng quạt, dụng cụ đo nhiệt độ và các tiếp điểm báo động trước khi duy trì tải trọng.

Cài đặt nhiệt độ phải phù hợp với triết lý bảo vệ. Chỉ báo nhiệt độ cuộn dây có thể bao gồm hình ảnh nhiệt dựa trên dòng điện, trong khi màn hình điện tử có thể tính toán nhiệt độ từ nhiệt độ dầu và tải. Số đọc của chúng không nhất thiết phải khớp với cảm biến sợi quang cục bộ. Nhóm EPC nên xác định giá trị nào được sử dụng cho cảnh báo, ngắt, hiển thị SCADA và xu hướng vận hành.

Dữ liệu mua sắm cần thiết cho bảo đảm nhiệt có thể phòng thủ

Người mua không cần thực hiện tính toán nhiệt của nhà sản xuất nhưng yêu cầu phải cung cấp các điều kiện biên chính xác. Tối thiểu, gửi lịch tải, hồ sơ môi trường xung quanh, độ cao, bố trí lắp đặt, dữ liệu thông gió trong phòng hoặc bao vây, thông tin hài hòa, yêu cầu dự phòng làm mát và các giao diện cảnh báo/ngắt cần thiết.

Nêu rõ các bài kiểm tra cần thiết và điểm chứng thực trong đơn đặt hàng. Thử nghiệm tăng nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian trong phòng thử nghiệm và kế hoạch sản xuất, do đó nó không được coi là nhận xét về kiểm tra muộn. Để so sánh rộng hơn về công nghệ máy biến áp và đặc tính nhiệt của chúng, hãy sử dụng hướng dẫn lựa chọn máy biến áp công nghiệp.

Hiệu suất nhiệt phụ thuộc vào cả thiết kế được phê duyệt và tính nhất quán trong sản xuất.

Zisheng Electric kiểm tra những gì trước khi xác nhận thiết kế

Đối với thiết bị ngâm trong dầu, chúng tôi thường yêu cầu bảng dữ liệu, sơ đồ một đường, hồ sơ tải, thông tin hài hòa, dữ liệu môi trường xung quanh địa điểm, độ cao, triết lý làm mát và các yêu cầu giám sát. Sau đó, các kỹ sư của chúng tôi sẽ kiểm tra tổn thất điện từ, cách bố trí cuộn dây, đường dẫn dầu bên trong, công suất của bộ tản nhiệt, xếp hạng phụ kiện và phạm vi FAT dưới dạng một gói. Mục tiêu không phải là thêm thiết bị mà không có lý do. Nó nhằm loại bỏ sự không chắc chắn khỏi nhiệm vụ nhiệt trước khi đồng được quấn và cắt thép.

Vật tư điện Zisheng máy biến áp điện ngâm dầu cho các trạm biến áp , máy biến áp phân phối và điện, các thiết bị loại khô và các thiết bị trạm biến áp liên quan. Nếu dự án của bạn đang đánh giá nhiệt độ điểm nóng của máy biến áp , hãy gửi bảng dữ liệu máy biến áp, lịch tải, điều kiện môi trường xung quanh, yêu cầu làm mát và thông số kỹ thuật FAT. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ xem xét các yêu cầu và trả lời các câu hỏi của dự án trong vòng 24 giờ.