Elektrische Transformatoren die Sie sehen, sind so konzipiert und entwickelt, dass sie Megawatt Elektrizität regulieren. Sie regulieren Elektrizität mit einer beträchtlichen Effizienz, haben jedoch einen Nachteil: Sie erzeugen viel Abwärme, während sie Elektrizität für unsere sichere Nutzung herunter- oder hochtransformieren. Mit diesem Konzept begann die Kühlung von Transformatoren, aber warum ist die Kühlung von Transformatoren notwendig?
Elektrischen Transformator Kühlung ist der Prozess, bei dem die Abwärme, die an der Transformatorwicklung erzeugt wird, entfernt und sicher in die umliegende Umwelt übertragen/entsorgt wird. Wenn wir diese Abwärme nicht sicher und effizient in die Umgebung entfernen, kann die Isolierung der Transformatorwicklung schmelzen und es können Kurzschlüsse verursacht werden. von Übermäßige Wärme kann dazu führen, dass der Transformator explodiert.
Es werden mehrere Transformator-Kühlarten entwickelt, die auf Ihrem Transformator-Design, der Größe, der Kapazität und den industriellen Standards oder Anforderungen basieren. Alle diese Methoden sind speziell ausgelegt und funktionieren nur für einen bestimmten Transformator und erfüllen spezifische Standards.
Verschiedene Transformator-Kühlmethoden
Es gibt insgesamt sechs verschiedene Transformator-Kühlmethoden, die entwickelt wurden und weltweit eingesetzt werden. Jede Methode wurde entwickelt, um Ihren spezifischen Bedürfnissen gerecht zu werden und wird nur für einen bestimmten Typ, Größe und Kapazität Ihres Transformators verwendet.
1. Natürliche Luftkühlung (AN)
Die natürlichen Luft-Kühlmethoden für Transformatoren entfernen Wärme aus unserer Transformatorwicklung durch die natürliche Konvektion von Wärme in die umgebende Luft. Es handelt sich um eine der Trockentransformator-Kühlmethoden, und es gibt keinen mechanischen oder speziellen Wärmeübertragungsmechanismus, um Wärme zu entfernen.
Die bei der Transformatorwicklung erzeugte Wärme wird durch den Prozess der freien Konvektion an die umgebende Luft übertragen. Die Luft nutzt dann den natürlichen Luftstrom, um die Wärme von der Transformatorwicklung abzuleiten.
Dieses Kühlverfahren für Transformatoren eignet sich nur für Ihre kleinen Transformatoren mit geringer Kapazität, die nicht viel Wärme erzeugen. Die Wärme, die in diesen Transformatorwicklungen erzeugt wird, ist niemals hoch genug, um Isolierung zu schmelzen, Kurzschlüsse zu verursachen oder Brände und Explosionen auszulösen.
2. 
Gekühlte Luft(AF)
Die gekühlte Luft basierende Kühlmethode für Transformatoren funktioniert sehr ähnlich wie die natürliche Luftkühlungsmethode. Sie ist auch eine unserer Trockentransformator-Kühlmethoden. Es gibt nur einen Unterschied, nämlich dass die Luft auf die Transformatorwicklung gedrückt wird, um sie zu entfernen.
Diese Methode folgt ebenfalls den Konvektionsmethoden, um Wärme von der Transformatorwicklung abzuleiten, jedoch erfolgt die Konvektion gezwungen, und diese Methoden entfernen viel mehr Wärme und viel schneller.
Ein Transformatorlüfter wird normalerweise am Transformator installiert, der die Luft zwingt, durch den Kanal und auf die Transformatorwicklung zu strömen. Je schneller der Luftstrom über der Wicklung ist, desto mehr Wärme wird entfernt, und desto größer ist der Kühleffekt.
Diese Art der Transformatorenkühlung wird in unseren kleinen bis mittelgroßen Transformatoren verwendet, bei denen die erzeugte Wärme ausreicht, um die Isolation zu schmelzen, wenn sie nicht entfernt wird. Die Wärme hier ist nicht hoch genug, um sofort Feuer oder Explosionen zu verursachen, benötigt jedoch eine forcierte Entfernung für eine effiziente Funktionsweise.
3. Ölbasierte Kühlsysteme
Es gibt zwei Haupttypen von Transformatoren, abhängig davon, wie sie gekühlt werden. Der eine ist Trockenart-Transformatoren wobei keine Flüssigkeit zur Kühlung verwendet wird, und dann gibt es Öltyp-Transformatoren bei denen ein Transformatorenkühlöl zur Kühlung verwendet wird.
In unseren ölgetränkten Transformatoren wird die Transformatorwicklung immer im ölgetränkten Zustand gehalten, das als Medium für den Wärmeübergang fungiert. Die Wicklung befindet sich im Transformatorbehälter, und dann wird der Behälter bis zum Rand mit Transformatorenkühlöl gefüllt.
Die während des Betriebs in der Transformatorwicklung erzeugte Wärme wird zuerst vom Transformatorenkühlöl aufgenommen, das erhitzte Öl überträgt dann diese Wärme auf den Transformatorbehälter, der Transformatorenkühlrippen hat. Normalerweise wird dann freie oder forcierte Konvektion verwendet, um Wärme aus dem Transformatorbehälter zu entfernen.
3.1. Öl natürliche Luft natürliche (ONAN)
In der Kategorie der ölgetränkten Transformatoren ist die, ölbasierte natürliche Luftkühlungsmethode die erste Art, die Wärme von der Transformatorwicklung durch freie Konvektionsmethoden entfernt. Die Wärme, die in Ihrer Transformatorwicklung erzeugt wird, wird zuerst vom Transformatoröl aufgenommen.
Öl absorbiert Wärme nach dem Prinzip der freien Konvektion und überträgt dann diese Wärme auf den Transformatorbehälter unter Verwendung derselben freien Konvektionsmethode des Wärmeübergangs. Der Transformatorbehälter verfügt über speziell gestaltete Transformatorenkühlrippen, die den Wärmeübergang vom Transformatorbehälter zur umgebenden Atmosphäre erleichtern können.
Hier erfolgt der Wärmeübergang erneut durch die freie Konvektionsmethode, bei der die Wärme vom Transformatorbehälter auf die umgebende Luft übertragen wird. Aus diesem Grund wird diese Methode als ölbasierte natürliche Luftkühlungsmethoden bezeichnet, da die gesamte Kühlung natürlich erfolgt, ohne dass ein mechanischer Mechanismus für die forcierte Konvektion erforderlich ist.
Diese Methode zur Kühlung von Transformatoren wird nur auf Transformatoren angewendet, die in ihren Wicklungen niedrige Wärme erzeugen. Diese Wärme ist höher als bei der natürlichen Luftkühlung von Transformatoren, aber nicht hoch genug, um eine forcierte Konvektion erforderlich zu machen. Dennoch ist die hier erzeugte Wärme ausreichend, um Feuer zu verursachen, wenn nicht genügend Transformatorenkühlöl im Transformatorbehälter vorhanden ist.
3.2. Öl natürliche Luft zwangsweise (ONAF)
Die zweite Methode in unseren ölgetränkten Transformatorenkühlungssystemen ist die ölbasierte natürliche Luftmethoden. In diesen Methoden absorbiert das Öl Wärme von der Transformatorwicklung nach dem Prinzip der freien Konvektion. Das Öl, das hoch genug erhitzt wurde, beginnt, diese Wärme an den Transformatorbehälter zu übertragen.
Der Transformatorbehälter ist speziell mit Transformatorenkühlrippen gestaltet, um den Wärmeübergang von Transformatorenkühlöl zum Behälter zu erleichtern, indem das Prinzip der freien Konvektion verwendet wird. Sobald die Wärme auf den Behälter übertragen wird, wird die Wärme von dort an die umgebende Luft unter Anwendung eines Forcierungsmethoden weitergeleitet.
Bei der erzwungenen Konvektion wird Luft mit hoher Geschwindigkeit über den Tankkörper und die Kühlrippen des Transformators gezwungen, wodurch die Wärme schnell vom Tankkörper entfernt wird. Ein Kühlventilator für den Transformator wird eingesetzt, um Luft auf den Tankkörper und die Kühlrippen zu leiten. Bei dieser erzwungenen Konvektion gilt: Je höher die Geschwindigkeit der Luft, die über den Körper und die Kühlrippen des Transformators strömt, desto mehr Wärme wird entfernt und desto größer ist der Kühlungseffekt.
Diese Art der natürlichen Luftzirkulation zur Kühlung von Transformatoren wird für Transformatoren mit geringer bis moderater Kapazität und Wärmeproduktion eingesetzt. Die in diesen Transformatoren erzeugte Wärme ist immer hoch genug, um in den Wicklungen des Transformators Feuer oder Explosionen zu verursachen, wenn sie nicht ordnungsgemäß und schnell entfernt wird.
3.3. Öl zwangsweise Luft zwangsweise (OFAF)
Der dritte Typ unserer ölgekühlten Transformatorensysteme ist das ölgestützte Luftsystem zur Kühlung des Transformators. In diesem System werden zwei verschiedene mechanische Mechanismen verwendet, um das flüssige Öl und die Luft zu bewegen, um Wärme von den Wicklungen des Transformators durch das Prinzip der erzwungenen Konvektion abzuleiten.
Zuerst wird die Wärme, die in der Wicklung des Transformators erzeugt wird, durch das Öl in der Wicklung durch den Modus der erzwungenen Konvektion entfernt. Kühlöl für Transformatoren im Transformatorbehälter wird entweder in kreisförmiger Bewegung oder in einem begrenzten Weg durch eine leistungsstarke Ölpumpe bewegt. Das sich bewegende Öl, das über die Wicklung des Transformators strömt, absorbiert Wärme, und basierend auf dem Prinzip der erzwungenen Konvektion: Je höher die Geschwindigkeit des Öls, desto mehr Wärme wird entfernt.
Das Öl, nachdem es Wärme aus der Wicklung des Transformators aufgenommen hat, überträgt diese durch dasselbe Prinzip der erzwungenen Konvektion auf den Tankkörper. Der Tankkörper des Transformators ist speziell mit Rippen gestaltet, um die Übertragung von Wärme zum und vom Tankkörper zu erleichtern.
Die einmal an den Transformatorbehälter übertragene Wärme wird erneut durch den Modus der erzwungenen Konvektion auf die Umgebung übertragen. Ein Kühlventilator für den Transformator wird verwendet, um Luft über den Körper und die Kühlrippen des Transformatorbehälters zu leiten, wodurch die gesamte Wärme entfernt wird. Dasselbe Prinzip: Je höher der Luftstrom, desto mehr Wärme wird entfernt, gilt hier.
Aufgrund des Vorhandenseins des dualen Kühlsystems für einen einzelnen Transformator ist die Menge der entfernten Wärme bei diesen Methoden höher als bei den vorherigen zwei ölgekühlten Transformatoren. Diese Methode wird in allen Arten von Hochleistungs-Transformatoren eingesetzt, bei denen die erzeugte Wärme immer hoch genug ist, um ernsthafte Feuer und Explosionen zu verursachen, wenn der gesamte Transformator nicht ordnungsgemäß gekühlt wird.
3.4. Öl zwangsweise Wasser zwangsweise (OFWF)
Der vierte und fortschrittlichste Typ des ölgekühlten Transformatorsystems ist die Kombination von ölgestützten wassergeführten Kühlmethoden. In dieser Methode wird die Öl- und Wasserkühlung anstelle der Luftkühlung kombiniert. Diese Methode verwendet, wie die vorherigen Methoden, das Prinzip der erzwungenen Konvektion, um Wärme von der Wicklung in die äußere Atmosphäre zu übertragen.
Zunächst wird die in der Wicklung des Transformators erzeugte Wärme durch das Öl anhand des Prinzips der erzwungenen Konvektion absorbiert. Das Öl wird von einer großen Ölpumpe innerhalb des Transformatorbehälters bewegt. Je schneller sich das Öl bewegt, desto mehr und schneller wird es Wärme aus der Wicklung des Transformators absorbieren.
Nachdem das Öl Wärme aus der Wicklung aufgenommen hat, wird es gezwungen, durch einen separaten, speziell gestalteten Wärmetauscher zu strömen. In diesem Wärmetauscher wird Wasser gereinigt durch entionisiertes Wasserbehandlungssysteme wird als wärmeübertragendes Fluid verwendet und absorbiert die gesamte Wärme aus dem Öl durch den Prozess der erzwungenen Konvektion.
Der Wärmetauscher ist in der Regel ein Wärmetauscher vom Typ Schale und Rohr, bei dem heißes Öl in Rohren des Wärmetauschers bewegt wird, während Wasser, das sich in der Schale befindet, die ölführenden Rohre umgibt. Wärme wird vom Öl zu den Rohren, zu Wasser, zur Schale und in die äußere Atmosphäre durch den Prozess der erzwungenen Konvektion übertragen.
Dieser Typ von Kühlsystem wird in speziell entworfenen Transformatoren für spezifische Anwendungen verwendet, bei denen Leistung und Systemzuverlässigkeit oberste Priorität haben. Dieses Verfahren bietet zwar eine höhere Effizienz und Leistung bei der Kühlung von Transformatoren, hat jedoch hohe Wartungs- und Betriebskosten. Wärmetauscher müssen regelmäßig inspiziert und kontinuierlich gewartet werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
Faktoren, die die Auswahl der Kühlmethoden beeinflussen
Jeder Transformator ist anders und so auch der Anwendungsbereich. Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Auswahl der Kühlmethoden für jeden Transformator beeinflussen.
Transformator Typ und Kapazität
Die Kühlmethode Ihres Transformators hängt stark von der Art und Kapazität des Transformators ab. Ob Sie einen Trockenhaustransformator oder einen Ölanbetransformator benötigen und welche Leistungseinstellkapazität Sie von Ihrem Transformator benötigen. Je mehr Regelungsleistung vom Transformator benötigt wird, desto größer wird seine Größe, desto mehr wird seine Kapazität sein und desto mehr Wärme wird beim Transformatorenwickeln erzeugt. Um mehr Wärme abzuführen, benötigt der Transformator ein angemessenes Kühlsystem.
Umweltbedingungen
Ein zweiter wichtiger Faktor hier sind die Umweltbedingungen, unter denen Ihr Transformator installiert ist. Wenn ein Transformator in einer kalten Umgebung installiert ist, in der die Temperatur das ganze Jahr über sehr niedrig bleibt, dann benötigt dieser Transformator kein großes, effizientes Kühlsystem. Im Gegensatz dazu benötigt selbst ein kleiner Transformator, der in einer Region installiert ist, in der die Temperatur das ganze Jahr über hoch bleibt, ein angemessenes Kühlsystem, um Feuer oder Explosionen zu vermeiden.
Haushaltsbeschränkungen
Die Installation eines speziellen Kühlsystems für einen spezifischen Transformator erhöht die Kosten des Transformators. Daher hängt es stark von Ihren Budgetbeschränkungen für ein Projekt oder dem Marktwert eines bestimmten Transformators ab, welches Kühlsystem für den Transformator installiert wird.
Fazit
Eine effektive Kühlung von Transformatoren ist entscheidend für eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit des Transformatorbetriebs. Je nach der vom Transformatorenwickeln erzeugten Wärme wird entweder ein luftgekühltes oder ein ölgekühltes System verwendet. Beide Systeme können entweder im freien Konvektions- oder im erzwungenen Konvektionsmodus verwendet werden, abhängig von den Anforderungen des Transformators. Die Auswahl eines bestimmten Kühlsystems für Transformatoren hängt von der Größe, der Kapazität, den Umweltbedingungen und dem Budget des Transformators ab. Durch die Bewältigung von Herausforderungen und die Annahme fortschrittlicher Lösungen kann die Zuverlässigkeit und Effizienz von Transformatoren erheblich gesteigert werden.
Nachverfolgung
Eine effiziente Kühlung von Transformatoren ist ein solch kritischer Faktor für eine zuverlässige Leistung der Transformatoren. Bei Daelim Transformer bieten wir hochwertige Kühlsysteme für Transformatoren aller Art an. Wir können Ihnen einen Transformator jeder Größe, Kapazität, Leistungsbewertung und mit jedem Trocken- oder Nasskühlsystem liefern.
Bei Daelim Transformer halten wir alle nationalen und internen Standards für die Herstellung und Sicherheit von Transformatoren ein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ANSI, IEEE, CSA, AS, GOST, IEC, EU und DIN/VDE. Wir haben voll funktionsfähige Vertriebs- und Betriebszentren und eine starke Kundenbasis in den USA, Europa, Kanada, Australien und überall sonst auf der Welt.
Wenn Sie eine Frage zu Transformatorenwicklungen haben, einfach Kontaktieren Sie uns und wir werden Sie durch den Prozess führen.
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