Transformatorių aušinimo klasės paaiškintos: ONAN, ONAF ir OFAF reitingai

Praeitais metais Johore veikiantis duomenų centro rangovas mums išsiuntė apkrovos grafiką, kuriame buvo tik vienas skaičius: 10 MVA, nuolatinė. oležiuje esantis transformatorius buvo pristatytas su etikete, kuriame nurodyta: ONAN 8 000 kVA / ONAF 10 000 kVA – tai transformatorių aušinimo klasės kurias kiekvieno pasiūlymo sąraše pateikia, bet beveik niekas neskaitytų – ir jis parinko 11 kV kabelį, jungiamąją įrangą bei apsaugos nustatymus remdamasis antruoju skaičiumi. Įdiegimo metu ėmė veikti ventiliatoriai, apkrova padidėjo, o aukščiausios temperatūros alerštas įsijungė esant 96 °C viršutinio sluoksnio alyvoje 33 °C dienos metu.

Nieko nebuvo sugenda. Įrenginys veikė tiksliai taip, kaip nurodyta jo techninėje charakteristikoje – sąlygomis, kurios nebuvo įtrauktos į pirkimo užsakymą. Šis tarpas tarp aušinimo kodų ir faktinės įrengimo sąlygų yra daugumos transformatorių galios ginčų pradžia.

Ką iš tikrųjų reiškia transformatorių aušinimo klasės kodas

 

Transformatorių aušinimo klasės yra keturraštinis santrumpos žymėjimas, kuris vienu metu apibūdina dvi dalykas: aušinimo terpę, su kuria liečiamasi vijos, ir būdą, kuriuo šiluma pašalinama iš tos terpės. Pirmasis raidė reiškia vidinę terpę (O – mineralinės naftos, K – ne mineralinės skystosios terpės su užsiliepsnojimo temperatūra virš 300 °C, L – sintetinio esterio su užsiliepsnojimo temperatūra virš 300 °C), antrasis – cirkuliacijos būdą (N – natūralus, F – priverstinis, D – nukreiptas), o paskutiniosios dvi raidės pakartoja tą pačią logiką išorinei terpei – orui, vandeniui arba priverstiniam orui.

Taigi ONAN reiškia „aliejus natūralus, oras natūralus“: aliejus cirkuliuoja dėl šiluminio sifono, o bakas ir radiatorių blokai šilumą atiduoda nejudančiam orui – sistemoje nėra nei ventiliatorių, nei siurblių. ONaf tampa ONAF, kai ventiliatoriai pučia orą per radiatorių bloką. OFAF prideda aliejaus siurblius. ODAF nukreipia aliejaus srautą į vijų kanalus – taip didelės galios generatorių pakėlimo transformatoriuose kontroliuojami vijų temperatūrų gradientai.

Aušinimo klasė	Kas veikia	Tipiškas galios padidėjimas	Naudojimo vieta
ONAN	Nieko – tik šiluminis sifonas	Pagrindinė vertė	Platinos vienetai, kaimo transformatorinės pastotės, žemėje įrengti vienetai
ONAF (1-asis etapas)	Viena ventiliatorių grupė	+25 % iki +33 % daugiau nei ONAN	Miesto transformatorinės pastotės, pramonės įmonės su viršūniniomis apkrovomis
ONAF (2-asis etapas)	Antra ventiliatorių grupė	dar +15 % iki +20 %	Duomenų centrai, plieno ir cemento gamyklos
OFAF	Ventiliatoriai ir alyvos siurbliai	+40 % iki +60 % virš ONAN	Galios transformatoriai nuo 40 MVA ir didesni
ODAF	Kryptininis alyvos cirkuliavimas ir ventiliatoriai	Aukščiausias tam tikram korpusui	Generatorių pakėlimo transformatoriai, aukštos įtampos nuolatinės srovės keitimo įrenginiai

Šie procentai – tai diapazonai, kuriais mūsų projektavimo skyrius remiasi sudarydamas techninių charakteristikų lentelę. Tai nėra jokio standarto taisyklė – kiekvieno gamintojo radiatorių plotas, alyvos tūris ir ventiliatorių parinktis skiriasi, o vienintelis svarbus skaičius yra tas, kuris nurodytas jūsų garantuotose techninėse charakteristikose.

Antrasis naudingumo režimas nėra papildoma galia

 

Štai ta dalis, kurią dažniausiai praleidžia pirkėjai. A ONAF transformatorius turi ne tik didesnę galios našumą nei tas pats įrenginys, veikiantis ONAN režimu. Jo galios našumas egzistuoja tik tuo metu, kol vyrauja tam tikros sąlygos, o kiekviena iš šių sąlygų gali nepavykti nepriklausomai nuo transformatoriaus.

Ventiliatorių grupė reikalauja papildomos elektros energijos. Keliose Šiaurės Amerikos projektuose matėme, kad tiekimo įmonė atsisakė ONAF galios našumo vertės tarpjungimo tyrimo metu, nes stoties patikimosios maitinimo sistemos neįdiegta perjungimo schema – jei ventiliatoriai sustoja, įrenginys tyliai grįžta prie 8 MVA galios našumo, tuo tarpu apsaugos nustatymai vis dar yra 10 MVA. Transformatorius nepasikeitė. Pasikeitė jo galios našumo vertė.

Ventiliatoriai taip pat turi būti ten. 10 MVA aušinimo įrenginių grupėje paprastai įrengiami du–keturi ašiniai ventiliatoriai, kurių galia apie 0,55 kW kiekvienam, o taip pat – variklių guoliai, kontaktoriai, termostatai ir valdymo grandinė, kuri perjungia aušinimo etapus priklausomai nuo viršutinio aliejaus temperatūros. Kiekvienas iš šių komponentų reikalauja techninės priežiūros ir turi ribotą tarnavimo trukmę; užstrigęs ventiliatoriaus variklis pašalina vieną aušinimo etapą kaip tik vasaros apkrovos viršūnės metu. Kai pateikiame pasiūlymą dėl įrenginio, ventiliatorių etapų valdymo principą nurodome tame pačiame dokumente kaip ir impedansą, nes nominalioji galia yra valdymo sistemos veiksmo rezultatas, o ne tik apvijos projektavimo parametras.

Tada yra aplinkos temperatūros prielaida. Temperatūros pakilimo ribos nustatomos remiantis aplinkos temperatūra, kuri apibrėžiama per parą ir per metus, o ne tik vieną popietę. Įrenginys, kuriam garantuojama 65 K vidutinė apvijos temperatūros pakilimo riba, garantuojamas nurodytai maksimaliai aplinkos temperatūrai, todėl Johore užfiksuota 33 °C diena nebuvo problema – problema buvo tai, kad niekas neklausė, kas nutiktų esant 40 °C aplinkos temperatūrai, kai ventiliatoriai veikia tik pirmuoju etapu. Tai dažniausia klaida, kurią pastebime. transformatorių aušinimo klasės techniniai duomenys: keturi raidės yra kopijuojami iš techninės dokumentacijos be aplinkos sąlygų, kurios juos padaro tikrais.

Temperatūros kilimas: skaičius už koduojančių raidžių

 

Raides nurodo, kaip šiluma palieka įrenginį. karščio padidėjimas skaičius nurodo, kiek šilumos izoliacija gali ištverti. Skystybe panardintiems įrenginiams svarbiausios dvi ribos – vidutinis vijų temperatūros kilimas ir karščiausios vietos temperatūros kilimas, kurios nustatytos IEEE C57.12.00 standarte, kurio santrauką galima perskaityti „ IEEE Standards Association“ puslapio C57.12.00-2021 skyriuje . 65 K vidutinio vijų temperatūros kilimo projektavimo atveju – tai vis dar dažniausiai naudojama specifikacija Azijoje ir Viduriniuose Rytuose – atitinkamas karščiausios vietos leidžiamas kilimas yra 80 K, kas atitinka maždaug 110 °C nuorodinėje aplinkos temperatūroje.

Ši 110 °C temperatūra nusako izoliacijos tarnavimo trukmę. Popierius, senėjantis 110 °C temperatūroje, praranda tempimo stiprumą taip, kad kiekvienas 6–8 K šiltesnis nei šis taškas padvigubina jo likusią tarnavimo trukmę, todėl vienetas, veikiantis 8 K karštesnis nei numatyta projektu, nesistiprina tik 8 % greičiau. Jis senėja kelis kartus greičiau, o įprastinio bandymo ataskaitoje nieko neįspės apie tai, kol po kelių metų nepradės kilti furano rodikliai.

 

 

Todėl šiluminis bandymas svarbesnis nei sertifikatas. Pagal IEEE C57.12.90 standartą atliekamas temperatūros kilimo bandymas matuoja tikrąsias viršutinio alyvos sluoksnio ir apvijų temperatūros gradientus nominaline apkrova; tai vienintelis įrodymas, kad brėžinyje nurodytos radiatorių plotų, alyvos tūrio ir ventiliatorių parinkties reikšmės iš tikrųjų atitinka technines charakteristikas. Prie ONAF transformatorius šiluminis bandymas yra dvigubai svarbesnis, nes kiekvienas ventiliatoriaus etapas yra atskiras eksploatacijos režimas, kurį reikia patikrinti, o ne tik spėti.

Ventiliatoriai, siurbliai ir techninės priežiūros sąskaita

 

Aušinimo etapai yra pigūs nurodyti, bet brangūs palaikyti. Kiekvienas judantis transformatoriaus elementas tampa planuojamu patikrinimu, atsarginės dalies sandėlyje ir gedimo režimu, kuris pasireiškia neplanuotu galios sumažėjimu, o ne švariu išsijungimu.

Mūsų patirtis su ONAF transformatorius parkais rodo, kad gedimų sąrašas yra trumpas ir numanomas: pirmiausia išdžiūna ventiliatorių variklių guoliai, po to kontaktorių ritės, tada termostatas, kuris įjungia antrąją aušinimo pakopą. OFAF vienetų siurbliai prideda ašies sandarinimus ir skirtukinio slėgio tarpininkavimą, kuris gali klaidingai išsijungti, jei alyvos lygis nukrenta. Nieko čia nėra eksotiško, ir viskas tai galima išvengti jau specifikacijos etape.

Vienas punktas turi būti įrašytas į specifikaciją: kaip vienetas elgsis, kai sugenda viena iš aušinimo pakopų. Jei sugenda antroji pakopa, o apkrova nesumažėja, apvijos absorbuoja skirtumą. Apvijos temperatūros išsijungimas yra saugus rezultatas; tačiau apvija, kuri tyliai veikia 120 °C temperatūroje visą sezoną, – ne.

Aplinkos temperatūra, aukštis virš jūros lygio ir korpusas: kur vertės tyliai mažėja

 

Du deratavimo veiksniai sužlugdo daugiau projektų nei bet kurie kiti: vietovės aplinkos temperatūra ir aukštis virš jūros lygio. Mūsų projektavimo lentelėse apytiksliai taikoma 1,0–1,2 % galios sumažėjimo kiekvienam laipsniui Celsijaus aukščiau nustatytos aplinkos temperatūros, todėl 50 °C dykumų vietovėje 40 °C nustatyto vieneto naudingoji galia žymiai sumažėja dar prieš prijungiant bet kokią apkrovą. Virš 1000 m aukščio sumažėjusi oro tankis taip pat neigiamai veikia oru aušinamą šilumos šalinimą, o šis pataisymas turi būti įtrauktas į techninės charakteristikos lentelės skaičiavimus, o ne tik paaiškinimuose.

Korpusas yra trečiasis veiksnys. Pagal IEEE C57.12.28 standartą ant pamato sumontuotas vienetas, esantis apsauginiame korpuso, neturi to paties oro srauto kaip atviras transformatorius elektros skirstymo pastate, o vienetas, sumontuotas prie sienos arba aptvertame teritorijoje su ribotu oro cirkuliavimu, veiks karščiau nei numatyta bandymų kameroje. Pridėkite saulės šilumos įsisavinimą tamsiame korpuso Golfo regione – skirtumas nėra teorinis.

Garsas veikia ta pačia logika atvirkščia kryptimi. Ventiliatoriai prideda maždaug 5–8 dB(A), todėl vienetas, kurio triukšmo lygis nurodytas kaip 58 dB(A) ONAN, naktį su įjungta antrąja pakopa tampa 64 dB(A) triukšmo lygio įrenginiu. Jei objekte galioja triukšmo sutartis, kaimynai išgirs ONAF reikšmę.

Ką rašyti techninėje dokumentacijoje

 

Kai mūsų inžinieriai peržiūri specifikaciją, skirtą kinijoje esančio aliejuje panardinto transformatoriaus gamyklos kandidatų sąrašui, greičiausiai uždaromos tos dokumentacijos, kuriose šie klausimai aiškiai nurodyti raštu:

• Aušinimo klasė ir pakopų skaičius , nurodyti kaip seka (ONAN / ONAF1 / ONAF2), o ne vienu žymėjimu.

• Galios naudingoji vertė kiekvienoje pakopoje , kartu nurodant aplinkos temperatūrą, kurios atžvilgiu pateikiamos šios vertės.

• Aukštis virš jūros lygio ir aplinkos temperatūros korekcija , taikyta ir pateikta dokumentuose, o ne paliekama gamyklos specialistams nustatyti.

• Ventiliatoriaus valdymo filosofija : aktyvinimo temperatūros, etapų delšai ir elgsena atveju, kai vienas iš etapų nepavyksta.

• Pagalbinė maitinimo sistema : įtampa, fazė ir tai, ar ji yra aprūpinama stoties nuolatinės srovės šaltiniu ar perjungimo schema.

• Garso lygis kiekviename etape , dB(A) nurodytuose matavimo atstumuose.

• Nuostolių skaičiai nuorodinėje temperatūroje, kuri JAV paskirstymo transformatoriams taip pat turi atitikti efektyvumo lentelę 10 CFR 431 skyrius K , t. y. JAV energijos departamento taisyklė dėl paskirstymo transformatorių, nustatanti minimalų efektyvumą, kurį privalo pasiekti atitinkantis įrenginys.

Specifikacija, kuri visus septynis reikalavimus išvardija dviejose puslapio pusėse ir neleidžia komisijos paleidimo metu ginčytis dėl to, kurio gamintojo techninės charakteristikos buvo teisingos.

Kaip mes įvertiname ir išbandome įrenginį bei ką rekomenduojame

 

Pirkėjai, kurie audituoja kinijoje esančio aliejuje panardinto transformatoriaus gamyklos dažniausiai pradeda nuo apvijų laidininko klasės ir baigia auštinimu – tai neteisinga tvarka. Būtent auštinimo etape nustatomas galios rodiklis. Mūsų gamykla Dziansu atlieka šiluminį bandymą kiekviename specialiai įvertintame skystybe panardintame transformatoriuje, o prie transformatoriaus pridedamas įvertinimo lapas, kuriame nurodyti išmatuoti aukščiausios temperatūros alyvos ir apvijų skirtumai, o ne tik garantuotos vertės. Tai svarbu, kai konsultantas turi pagrįsti perkrovos tyrimą arba prijungimo prie tinklo paraišką: šie skaičiai remiasi realiais bandymais.

Mes gaminame tiek oležiuje esantis transformatorius serijas, tiek sausosios tipų transformatorius 120 000 m² ploto vietoje, turėdami 37 patentus savo portfelyje; nuo 2023 m. veikiame kaip Eaton bendroji įmonė – šis susitarimas daugiausia pasireiškia dokumentų tvarkos srityje, o ne rinkodaros kalboje. UL, CSA ir IEC dokumentai, brėžiniai bei šiluminiai duomenys pateikiami kaip vienas komplektas.

Viena praktinė pastaba: prašykite šaldymo etapų sekos bandymų ataskaitoje, o ne tik pavadinimo lentelėje – technikas, kuris įjungia įrenginį, skaito ataskaitą, o ne lentelę.

Džohoro vienetas galiausiai veikė tinkamai. Mes pakartotinai sukonfigūravome ventiliatorius, kad antrasis ventiliatorių blokas būtų įjungiamas 6 K anksčiau, o klientas perkėlė 1,2 MVA nekritinės apkrovos į antrą transformatorių – tai pigesnis sprendimas nei įrenginio keitimas ir buvo įmanomas tik todėl, kad naudingumo lentelė parodė, ką vienetas iš tikrųjų gali atlikti.

Transformatorių aušinimo klasės yra pigiausias galios parinkimo sprendimas visoje sistemoje ir lengviausias suklysti, nes antrasis naudingumo rodiklis visada atrodo kaip nemokama papildoma galia, kol aplinkos temperatūra, pagalbinė maitinimo sistema ir ventiliatoriaus guolis su jumis nesutinka. ryan-transformers.com – mūsų inžinieriai pateiks jums etapinį naudingumo rodiklį bei jam pagrindžiančius bandymų duomenis.

Apie autorių: Parašyta Ryan Electric inžinerijos komandos, UL/CSA sertifikuoto transformatorių gamintojo Dziansu provincijoje, Kinijoje, kuris nuo 2023 m. yra Eaton bendradarbiavimo partneris ir tiekia alyva panardinamus, saususius bei ant pamato montuojamus transformatorius duomenų centrų, energetikos ir pramonės projektams Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje ir Viduriniuose Rytuose.