Высокоэффективное решение для термического управления специальными трансформаторами обеспечивающее основные характеристики и продление срока службы оборудования
Ⅰ. Основная перспектива
Для решения проблем накопления тепла в специальных трансформаторах в условиях экстремальной эксплуатации предлагаются системные стратегии оптимизации теплоотвода и контроля температуры:
- Экстремальная нагрузка: Непрерывная перегрузка, ударные нагрузки.
- Высокий уровень гармонических искажений: Дополнительные потери, вызванные нелинейными нагрузками.
- Высокая температура окружающей среды: Открытые или закрытые пространства с устойчивой температурой окружающей среды ≥40°C.
II. Ключевые аспекты решения
(A) Точное термическое моделирование и оптимизация проектирования
- Термическая цифровая модель-близнец
- Использует программное обеспечение CFD (FloTHERM/Star-CCM+) для построения 3D-модели термо-гидравлического взаимодействия.
- Точно моделирует пути движения масла, распределение горячих точек обмоток и эффективность радиаторов.
- Предлагает оптимизированные решения: снижение температуры горячих точек на >15% за счет корректировки структуры теплоотвода.
(B) Проектирование системы охлаждения под заказ
|
Метод охлаждения |
Техническое решение |
Применимые сценарии |
|
Естественное охлаждение |
► Биомиметический дизайн радиатора (градиентное распределение плотности ребер) |
Стандартная нагрузка, низкая температура окружающей среды |
|
Принудительное воздушное охлаждение |
► Массив осевых вентиляторов с вихревым эффектом (класс защиты IP55) |
Высокогорные/жаркие условия, периодические перегрузки |
|
Принудительная циркуляция масла |
► Магнитолевитационный насос (энергопотребление <30% от обычных насосов) |
Трансформаторы дуговых печей, тяговые выпрямительные трансформаторы, морские трансформаторы |
|
Охлаждение с помощью тепловых труб |
► Встроенные сверхпроводящие тепловые трубы (теплопроводность >5000 Вт/м·К) |
Регионы с ограниченным пространством и высокой плотностью обмоток |
(C) Оптимизация управления потоком масла
- Усовершенствованное направление потока масла:
A[Вход масла] --> B[Каналы направления из кремниевой стали]
B --> C[Аксиальные каналы масла в обмотках]
C --> D[Форсунки усиленного орошения горячих точек]
D --> E[Выход масла сверху]
- Обеспечивает увеличение скорости потока масла в горячих точках на ≥300%, что приводит к снижению температуры на 8-12K.
(D) Интеллектуальная система контроля температуры
|
Функциональный модуль |
Техническая реализация |
|
Система мониторинга |
► Распределенная система оптического волокна для измерения температуры (±0.5°C точность) |
|
Стратегия управления |
► Бесступенчатое регулирование скорости вентиляторов/масляных насосов (PID, 20-100%) |
|
Умный IoT |
► Протокол связи IEC 61850 |
III. Целевые результаты и стандарты верификации
- Контроль температуры
- Температура горячих точек обмоток: ≤95°C (номинальная нагрузка) / ≤115°C (экстренная перегрузка на 2 часа)
- Повышение температуры верхнего масла: ≤45K (соответствие IEC 60076-7)
- Гарантия срока службы
- На основе правила 10°C (Правило Монтсинджера): L = L₀ × 2^[(98°C - T_горячей точки)/6]
- Обеспечивает старение изоляции менее 20% за 30-летний срок службы.
- Улучшение эффективности
- Снижение потерь холостого хода: 12% (низкоэдсивный дизайн)
- Энергопотребление системы охлаждения: <5% от общих потерь
IV. Типичные сценарии применения
|
Тип специального трансформатора |
Комбинация решений по управлению теплом |
|
Трансформаторы дуговых печей |
Принудительная циркуляция масла + водяное охлаждение + помощь тепловых труб |
|
Тяговые выпрямительные трансформаторы |
Принудительное воздушное охлаждение + интеллектуальное многоступенчатое регулирование скорости |
|
Трансформаторы для офшорных ветроэнергетических установок |
Закрытая система охлаждения с тепловыми трубами + тройное защитное покрытие (против коррозии/загрязнения/влаги) |
|
Трансформаторы из литого компаунда для центров обработки данных |
Управление группой вентиляторов + оптимизация воздушного потока на основе CFD |
