Pentru inginerii de substație, contractorii EPC și administratorii de active electrice industriale, proiectarea sistemului de ventilație pentru o instalație interioară de transformator immers în ulei este o măsură principală de siguranță și performanță.
Transformatoarele de putere cu scufundare în ulei - care funcționează conform protocoalelor Oil Natural Air Natural (ONAN) sau Oil Natural Air Forced (ONAF) - generează căldură semnificativă din cauza pierderilor de cupru în înfășurări și a pierderilor de fier din miez. Dacă încăperea interioară a stației nu reușește să disipeze această sarcină termică cumulativă, temperatura ambiantă va crește exponențial.
Conform standardelor termice IEC 60076-2, căldura excesivă accelerează degradarea izolației din hârtie celulozică și a uleiului dielectric al transformatorului, reducând direct durata de viață a acestuia și crescând riscul de explozie la suprapresiune sau de incendiu.
1. Cuantificarea pierderilor termice și calculele fluxului de aer
Un sistem de ventilație conform nu poate fi proiectat folosind presupuneri; trebuie calculat direct din datele de disipare termică maximă ale transformatorului (Pierderi totale la 75 de grade Celsius, reprezentând Pierderi în gol plus Pierderi de sarcină).
Pentru a menține temperatura ambientală a camerei substației în limitele standard de funcționare sigure (asigurându-vă, de obicei, că temperatura aerului ambiant nu depășește 40 de grade Celsius, cu o limită de creștere a temperaturii camerei de 10 până la 15 grade Celsius peste aerul de admisie exterior), debitul volumetric minim trebuie să îndeplinească ecuații termodinamice stricte.
Ca regulă generală de inginerie standard în condiții nominale la nivelul mării, pentru fiecare 1 kilowatt (kW) de pierdere totală de putere a transformatorului, este necesar un debit minim de aer de ventilație de aproximativ 4 până la 5 metri cubi pe minut (m3/min) sau 240 până la 300 metri cubi pe oră (m3/h). De exemplu, un transformator de distribuție de dimensiuni medii cu 15 kW de pierderi totale combinate de miez și cupru necesită un schimb de aer continuu de cel puțin 3600 de metri cubi pe oră.
2. Design de ventilație naturală: Dimensionarea fantelor de admisie și de evacuare
Ventilația naturală utilizează efectul termodinamic al coșului de fum, în care aerul rece intră din deschiderile din pereți de la nivel scăzut, absoarbe căldura radiată de rezervorul transformatorului, se extinde și iese prin acoperișul înalt sau orificiile de aerisire din peretele superior.
Poziţionarea jaluzelelor: Orificiul de admisie a aerului proaspăt (admisia) trebuie să fie poziționat cât mai jos posibil, aproape de nivelul podelei încăperii și, în mod ideal, direct în fața aripioarelor radiatorului transformatorului. Orificiul de evacuare a aerului cald (ieșire) trebuie plasat pe peretele opus în cel mai înalt punct posibil sub tavan pentru a maximiza înălțimea efectivă a coșului termic.
Cerințe privind zona geometrică: Datorită rezistenței la fluxul de aer introdusă de plasele de sârmă de protecție, plasele de insecte și jaluzele de intemperii, suprafața netă liberă a deschiderilor este semnificativ mai mică decât dimensiunile decupării fizice. Ca o bază inginerească standard, aria de evacuare la nivel înalt ar trebui să fie proiectată astfel încât să fie cu aproximativ 10% până la 15% mai mare decât fanta de admisie de nivel scăzut, pentru a ține cont de volumul de dilatare termică a aerului cald care iese.
3. Constrângeri de ventilație mecanică forțată
Atunci când ventilația naturală nu poate îndeplini volumele obligatorii de schimb de aer - cum ar fi substațiile subterane adânci, zonele tropicale cu medii înalte sau când geometriile camerelor compacte limitează dimensiunea fizică a jaluzelelor de perete - ventilația mecanică forțată folosind ventilatoare industriale antiexplozive este nenegociabilă.
Selectarea ventilatorului și presiunea statică: Ventilatoarele de ventilație trebuie selectate atât pe baza capacității volumetrice totale (m3/h) cât și a presiunii statice (exprimată în Pascals sau mm WG) pentru a depăși rezistența structurală a conductelor de aer, jaluzelelor și clapetelor antifoc.
Integrare termostatică: Ventilatoarele mecanice de evacuare trebuie controlate automat prin intermediul termostatelor de mediu digitale reglabile. Declanșatorul de pornire a ventilatorului ar trebui să fie setat în mod obișnuit când aerul ambiental din camera transformatorului traversează 35 de grade Celsius, cu un semnal de declanșare de urgență conectat la întrerupătorul principal de medie tensiune din amonte dacă temperatura camerei depășește 55 de grade Celsius.
Direcționalitatea fluxului de aer: Extracția mecanică trebuie să asigure că aerul este atras direct prin banca de radiatoare a transformatorului, evitând zonele moarte sau pungile de aer cald stagnante din partea superioară a rezervorului transformatorului sau a cutiilor de borne ale cablurilor.
4. Criterii critice de securitate și mediu în inginerie
Clapete de incendiu și de fum: Deoarece transformatoarele imersate în ulei conțin fluide dielectrice combustibile, toate deschiderile de ventilație care se îndreaptă spre camerele de distribuție adiacente sau coridoarele publice trebuie să fie echipate cu clapete de incendiu automate. Aceste clapete trebuie să se închidă automat prin legături fuzibile sau semnale electronice dacă temperatura aerului ambiant atinge 70 de grade Celsius, izolând complet încăperea.
Reducerea umidității și a prafului: Prizele de aer din exterior trebuie să prezinte jaluzele specializate pentru a preveni pătrunderea ploii puternice, a zăpezii abundente sau a resturilor suflate de vânt. Acumularea mare de praf pe radiatoarele transformatoarelor acționează ca o pătură termică, reducând sever eficiența transferului de căldură și forțând ciclurile de întreținere timpurii.
5. Corelație tehnică cu tehnologiile de transformare a uleiului Hongheng
Selectarea unui transformator proiectat cu dinamică avansată a fluidelor și eficiență centrală reduce semnificativ cerințele structurale și de cheltuieli de capital impuse sistemelor de ventilație ale unității dumneavoastră. La Hongheng, linia noastră completă de transformatoare de putere cu scufundare în ulei este proiectată pentru a optimiza managementul termic:
Transformatoare cu scufundare în ulei din seria S11-M și S13: Aceste unități de distribuție trifazate utilizează o structură de rezervor ondulată complet etanșată. Aripioarele ondulate se extind și se contractă elastic odată cu fluctuațiile de temperatură, maximizând zona de răcire a suprafeței. La implementarea modelelor S13 în substații interioare standard, profilul lor scăzut de pierderi de sarcină reduce în mod natural rata de schimb totală necesară a fluxului de aer din încăpere cu până la 20% în comparație cu configurațiile vechi.
Seria S22 10kV Transformatoare de eficiență energetică: Proiectată pentru a satisface cele mai recente standarde de infrastructură ecologică cu pierderi ultra-scăzute, seria S22 utilizează miezuri de oțel siliconic premium orientate spre cereale. Scăderea masivă a pierderilor de fier din miez minimizează generarea de căldură la starea de echilibru, făcând din acest model alegerea principală pentru substațiile municipale compacte, unde spațiul de ventilație naturală este strâns restrâns.
Transformatoare de putere trifazate din seria SZ11-M și SZ11-35KV: Proiectate pentru distribuția industrială grea și trepte de rețea de utilități, aceste unități de mare capacitate dispun de comutatoare de reglaj sub sarcină (OLTC) și matrice de aripioare de radiatoare pentru sarcini grele. Pentru aplicații industriale interioare, aceste unități sunt pre-proiectate cu zone de montare dedicate pentru ansambluri secundare de ventilatoare de răcire cu aer forțat (conversie ONAF) pentru a eficientiza integrarea cu platformele HVAC SCADA la nivelul întregii clădiri.
Matricea de referință pentru ventilația substației
| Capacitate nominală a transformatorului | Mod de răcire tipic | EST. Pierdere termică totală (kW) | Debitul minim de aer recomandat (m3/h) |
| 500 kVA (de exemplu, seria S13) | ONAN (Aer natural) | 5,5 kW - 6,5 kW | 1.600 m3/h Continuu |
| 1000 kVA (de exemplu, seria S22) | ONAN (Aer natural) | 9,0 kW - 10,5 kW | 2.800 m3/h Continuu |
| 1600 kVA (de exemplu, seria SZ11) | Conversie ONAN / ONAF | 14,0 kW - 16,5 kW | 4.200 m3/h Continuu |
| 2500 kVA (de exemplu, clasa de putere 35 kV) | ONAF (Forced Air Ready) | 22,0 kW - 26,0 kW | 6.800 mc/h Forţat mecanic |
Concluzie: parteneriat cu Hongheng pentru optimizarea amenajărilor termice ale substațiilor
Stăpânirea cerințelor precise de ventilație pentru instalarea unui transformator de ulei asigură siguranța structurală, atenuează pericolele de incendiu și blochează timpul de funcționare a echipamentului pe un ciclu de viață operațional standard de 30 de ani. Atunci când aprovizionați cu energie primară, proiectarea transformatorului și a amenajării camerei simultan este semnul distinctiv al unei implementări de succes.
Pentru o evaluare personalizată a diagramei cu o singură linie (SLD), seturi de date exacte privind pierderile termice pentru autorizarea utilității locale sau cotații competitive directe din fabrică pentru instalații de alimentare cu energie immersă în ulei, conforme cu IEC, contactați biroul de inginerie al stației la adresaCabinet de comutare Hongheng (Zhejiang Gangheng Electric Company Limited)astăzi.