وصف
يعد نظام التبريد للمحول مكونًا أساسيًا لضمان التشغيل الآمن والموثوق والطويل-. وتتمثل مهمتها الرئيسية في تبديد الحرارة المتولدة أثناء تشغيل المحول بشكل فعال (فقد النحاس وفقدان الحديد) إلى البيئة المحيطة، وبالتالي الحفاظ على درجة حرارة مكونات المحول ضمن الحدود المسموح بها ومنع المواد العازلة من التقادم السريع أو التلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
1. لماذا يعتبر التبريد ضروريا؟
أثناء تشغيل المحول، تولد اللفات والقلب كمية كبيرة من الحرارة بسبب الفقد (فقد المقاومة، فقدان التيار الدوامي، وما إلى ذلك)، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. المواد العازلة (مثل الزيت والورق) حساسة للغاية لدرجة الحرارة. وفقًا لـ "قاعدة 6 درجات" أو "قاعدة 8 درجات" الكلاسيكية، فإن عمر المواد العازلة ينخفض إلى النصف تقريبًا لكل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 6-8 درجات. ولذلك، فإن التبريد الفعال هو المفتاح لإطالة عمر المحول.
2. تصنيف وأكواد طرق التبريد
عادةً ما يتم تمثيل طريقة تبريد المحول برموز حروف، وفقًا للمعايير الدولية (على سبيل المثال، IEC 60076)، وتتكون من 2-4 أحرف، تمثل:
وسط التبريد: يشير الحرف الأول إلى وسط التبريد الداخلي الملامس للملفات.
O: زيت معدني أو سائل عازل اصطناعي ذو نقطة وميض أقل من أو يساوي 300 درجة.
K: Insulating liquid with a flash point >300 درجة .
L: سائل عازل ذو نقطة وميض غير قابلة للقياس (مثل بعض الاسترات الاصطناعية).
ز: الغاز (مثل الهواء).
و: الماء.
طريقة التدوير: الحرف الثاني يمثل طريقة التدوير لوسط التبريد الداخلي.
N: الحمل الحراري الطبيعي (يرتفع الزيت الساخن، وينزل الزيت البارد، مدفوعًا باختلاف درجات الحرارة).
F: التدوير القسري (غير -موجه)، يتم تدوير الزيت بواسطة مضخة.
د: الدوران القسري الموجه، حيث تقوم المضخة بتوجيه الزيت مباشرة إلى قنوات محددة داخل اللفات، مما يوفر كفاءة تبريد أعلى.
وسط التبريد الخارجي: الحرف الثالث يشير إلى وسط التبريد الخارجي.
ج: الهواء.
و: الماء.
طريقة تداول وسط التبريد الخارجي: يشير الحرف الرابع إلى طريقة تداول وسط التبريد الخارجي.
N: الحمل الحراري الطبيعي (مثل دوران الهواء الطبيعي).
F: الدوران القسري (مثل -الهواء القسري للمروحة).
3. شرح تفصيلي لطرق التبريد الشائعة
1. زيت-المحولات المغمورة
هذه هي طريقة التبريد الأكثر شيوعًا لمحولات الطاقة. يتم تعبئة المحول بزيت المحولات، والذي يعمل كوسيط عازل ووسيط تبريد رئيسي.
أونان (زيت الهواء الطبيعي الطبيعي)
- المبدأ: يعتمد على الحمل الطبيعي للزيت. الحرارة الناتجة عن اللفات والقلب تسخن زيت المحولات. يرتفع الزيت الساخن إلى أعلى خزان الزيت ويطلق الحرارة في الهواء من خلال مشعات (زعانف أو أنابيب تبريد)، بينما ينزل الزيت المبرد إلى قاع الخزان، مشكلاً دورة طبيعية.
- الخصائص: هيكل بسيط، موثوق، خالي من الضوضاء، -خالي من الصيانة-.
- التطبيق: محولات التوزيع الصغيرة (مثل تلك المستخدمة في المناطق السكنية أو المباني).
ONAF (قوة الهواء الطبيعي بالنفط)
- المبدأ: تتم إضافة مروحة إلى المبرد الخاص بمحول ONAN. عندما يزيد حمل المحول وترتفع درجة الحرارة، يقوم جهاز التحكم في درجة الحرارة بتشغيل المروحة تلقائيًا، مما يجبر تدفق الهواء على تسريع تبريد الرادياتير.
- الخصائص: قدرة تبريد محسنة بشكل كبير، مع مراوح يمكن تشغيلها وإيقافها تلقائيًا بناءً على الحمل/درجة الحرارة، وتوفير الطاقة-.
- التطبيق: محولات الطاقة المتوسطة والكبيرة، وتستخدم على نطاق واسع.
OFAF/ODAF (القوات الجوية بالنفط / القوات الجوية الموجهة بالنفط)
- المبدأ: بالإضافة إلى إضافة مروحة، يتم أيضًا إضافة مضخة زيت. تجبر المضخة زيت المحولات على الدوران بشكل أسرع عبر المشعات. تأخذ تقنية ODAF (الموجهة) هذا الأمر إلى أبعد من ذلك من خلال توجيه الزيت بدقة إلى القنوات الشعرية داخل اللفات، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة التبريد في النقاط الأكثر سخونة (داخل اللفات).
- الخصائص: قدرة تبريد قوية للغاية، هيكل معقد نسبيًا.
- التطبيق: محولات الجهد العالي-الكبيرة، والمحولات الرئيسية في محطات توليد الطاقة ذات السعة الكبيرة-.
OFWF/ODWF (إجبار النفط على الماء)
- المبدأ: يتم استخدام مبادل حراري بين الزيت-و-الماء (المبرد) بدلاً من المبرد-المبرد بالهواء. يتم ضخ زيت المحول الساخن إلى المبرد حيث يتم نقل الحرارة إلى مياه التبريد المتدفقة. ثم يعود الزيت المبرد إلى المحول.
- المميزات: كفاءة تبريد عالية جداً، لا تتأثر بدرجة الحرارة المحيطة. ومع ذلك، فهو يتطلب نظامًا موثوقًا لتدوير المياه (المضخات، والأنابيب، والصمامات، وما إلى ذلك)، وله تكلفة عالية ومتطلبات صيانة، وينطوي على خطر اختلاط الماء بالزيت- وتسربه.
- التطبيق: محولات كبيرة جدًا- موجودة في المناطق التي بها مياه وفيرة (مثل محطات الطاقة الكهرومائية) أو المناطق التي تمنع فيها قيود المساحة تبريد الهواء (مثل المحطات الفرعية تحت الأرض).
2. محولات النوع - الجافة
تستخدم المحولات من النوع الجاف- الهواء (أو العزل الصلب مثل راتنجات الإيبوكسي) كوسيط تبريد داخلي، وطريقة تبريدها بسيطة نسبيًا.
AN (تبريد الهواء الطبيعي)
- المبدأ: يعتمد على الحمل الطبيعي للهواء والتبريد الإشعاعي من غلاف المحول.
- التطبيق: محولات من النوع الجاف -صغيرة السعة-.
AF (تبريد الهواء القسري)
- المبدأ: قم بتركيب مراوح أسفل أو حول جسم المحول لدفع الهواء البارد عبر الممرات بين اللفات، مما يؤدي إلى التخلص من الحرارة.
- الميزات: عادة ما تكون مجهزة بالتحكم الذكي. تبدأ المراوح تلقائيًا عندما يكون معدل التحميل مرتفعًا، مما يسمح بزيادة سعة إخراج المحول بنسبة 40%-50%.
- التطبيق: محولات من النوع الجاف -ذات سعة متوسطة إلى كبيرة-، شائعة الاستخدام في المحطات الفرعية الداخلية، والمباني، ومترو الأنفاق، وغيرها من الأماكن التي تتطلب متطلبات عالية للسلامة من الحرائق.
ملخص
يعد نظام التبريد للمحول جزءًا مهمًا من تصميمه، مما يؤثر بشكل مباشر على قدرة خرج المحول والكفاءة التشغيلية وعمر الخدمة. إن اختيار طريقة التبريد المناسبة هو نتيجة لموازنة التكلفة والموثوقية وتعقيد الصيانة وبيئة التثبيت.
