Hướng dẫn toàn diện về Hệ thống làm mát máy biến áp: Phương pháp, phân loại và tiêu chí lựa chọn

Máy biến áp là then chốt trong các hệ thống năng lượng điện, tạo điều kiện cho việc truyền và phân phối điện hiệu quả. Tuy nhiên, hoạt động của chúng tạo ra nhiệt do tổn thất vốn có, đòi hỏi các cơ chế làm mát hiệu quả để duy trì hiệu suất, an toàn và tuổi thọ. Hướng dẫn này đi sâu vào các phương pháp làm mát máy biến áp khác nhau, phân loại của chúng và các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn của họ.

Hiểu làm mát máy biến áp

Máy biến áp hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng điện từ mức điện áp này sang mức điện áp khác. Trong quá trình này, tổn thất xảy ra dưới dạng nhiệt trong lõi và cuộn dây. Nếu không được quản lý đầy đủ, sức nóng này có thể dẫn đến:

• Giảm hiệu quả : Nhiệt độ tăng cao làm tăng sức đề kháng, dẫn đến tổn thất năng lượng cao hơn.

• Suy thoái cách nhiệt : Nhiệt quá mức có thể làm giảm vật liệu cách nhiệt, có khả năng gây ra lỗi.

• Tuổi thọ rút ngắn : Quá nóng liên tục tăng tốc hao mòn, làm giảm tuổi thọ hoạt động của máy biến áp.

• Các mối nguy hiểm an toàn : Máy biến áp quá nóng gây ra nguy cơ hỏa hoạn hoặc vụ nổ, đặc biệt là trong các đơn vị công suất cao.

Phương pháp làm mát máy biến áp

Phương pháp làm mát được phân loại dựa trên môi trường làm mát (không khí, dầu, nước) và chế độ lưu thông (tự nhiên hoặc bắt buộc). Dưới đây là một tổng quan toàn diện:

1. Máy biến áp kiểu khô (làm mát bằng không khí)

• Không khí tự nhiên (AN) : Sử dụng sự đối lưu tự nhiên của không khí để tiêu tan nhiệt. Thích hợp cho các máy biến áp nhỏ với xếp hạng công suất thấp.

• Không khí cưỡng bức (AF) : Sử dụng quạt hoặc máy thổi để tăng cường lưu thông không khí, cải thiện sự tản nhiệt. Lý tưởng cho máy biến áp cỡ trung bình.

2. Máy biến áp ngâm dầu

• Dầu tự nhiên tự nhiên (ONAN) : Máy biến áp được ngâm trong dầu; Nhiệt được truyền vào dầu, lưu thông tự nhiên và nhiệt bị tiêu tan thông qua đối lưu không khí tự nhiên.

• Không khí tự nhiên dầu bị ép buộc (ONAF) : Tương tự như Onan, nhưng với lưu thông không khí bắt buộc sử dụng quạt để tăng cường tản nhiệt.

• Dầu buộc không khí cưỡng bức (OFAF) : Liên quan đến sự lưu thông cưỡng bức của cả dầu (thông qua máy bơm) và không khí (thông qua quạt), cung cấp làm mát hiệu quả cho các máy biến áp công suất cao.

• Dầu buộc nước cưỡng bức (OFWF) : Các tính năng bắt buộc lưu thông dầu và nước, với dầu đi qua các bộ trao đổi nhiệt được làm mát bằng nước, thích hợp cho các máy biến áp có công suất rất cao.

• Dầu cưỡng bức không khí tự nhiên (OFAN) : Kết hợp lưu thông dầu cưỡng bức với làm mát không khí tự nhiên, mang lại sự cân bằng giữa hiệu quả và độ phức tạp.

• Nước tự nhiên tự nhiên (WNA) : Sử dụng sự đối lưu tự nhiên của nước và không khí để làm mát, thường là trong các ứng dụng chuyên dụng.

• Nước cưỡng bức không khí tự nhiên (WFAN) : Liên quan đến lưu thông nước cưỡng bức với làm mát không khí tự nhiên, cung cấp sự tản nhiệt tăng cường.

• Dầu ép buộc nước cưỡng bức (WFOF) : Các tính năng bắt buộc lưu thông của cả nước và dầu, với dầu đi qua các bộ trao đổi nhiệt được làm mát bằng nước, thích hợp cho máy biến áp công suất cao.

• Nước bắt buộc không khí cưỡng bức (WFOA) : Liên quan đến sự lưu thông cưỡng bức của cả nước và không khí, cung cấp sự làm mát hiệu quả cho các máy biến áp lớn.

Phân loại làm mát

Phân loại làm mát được tiêu chuẩn hóa để chỉ ra mức tăng nhiệt độ tối đa cho phép trên nhiệt độ môi trường:

• Lớp A : Nhiệt độ tối đa tăng 55 ° C.

• Lớp B : Tăng nhiệt độ tối đa 65 ° C.

• Lớp C : Tăng nhiệt độ tối đa 80 ° C.

• Lớp F : Tăng nhiệt độ tối đa 105 ° C.

• Lớp H : Nhiệt độ tối đa tăng 125 ° C.

Những phân loại này giúp xác định phương pháp làm mát và vật liệu thích hợp để đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của máy biến áp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp làm mát

Chọn phương pháp làm mát thích hợp phụ thuộc vào một số yếu tố:

• Xếp hạng máy biến áp : Máy biến áp công suất cao hơn yêu cầu các phương pháp làm mát hiệu quả hơn.

• Nhiệt độ môi trường xung quanh : Môi trường nóng hơn có thể cần phải tăng cường hệ thống làm mát.

• Vị trí lắp đặt : Lắp đặt trong nhà có thể được hưởng lợi từ các máy biến áp kiểu khô, trong khi các thiết lập ngoài trời có thể chứa các loại ngâm dầu.

• Cân nhắc chi phí : Các phương pháp làm mát nâng cao như OFWF đắt hơn nhưng cung cấp hiệu suất vượt trội.

• Quy định về an toàn và môi trường : Trong một số ngành công nghiệp, mối quan tâm về an toàn về các mối nguy hiểm hỏa hoạn hoặc các quy định môi trường có thể chỉ ra việc sử dụng các hệ thống làm mát kiểu khô hoặc ít nguy hiểm hơn.

Phần kết luận

Làm mát hiệu quả là tối quan trọng cho hiệu suất và an toàn của máy biến áp. Hiểu các phương pháp làm mát và phân loại khác nhau cho phép lựa chọn hệ thống phù hợp nhất cho các ứng dụng cụ thể, đảm bảo hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy.