Transformatoru dzesēšanas klases skaidrojums: ONAN, ONAF un OFAF reitings

Datu centra uzņēmuma pārvaldītājs no Džohora mums pagājušogad nosūtīja slodzes grafiku ar vienu skaitli: 10 MVA, nepārtraukti. Viņa ieejas eļļas pildīts transformators bija ieradusies ar uzlīme, kurā bija norādīts ONAN 8000 kVA / ONAF 10 000 kVA — transformatoru dzesēšanas klases kuras katrs piedāvājums norāda un kuras gandrīz neviens neskatās — un viņš bija izvēlējies 11 kV kabeli, slēdžierīcības aprīkojumu un aizsardzības iestatījumus, balstoties uz otro skaitli. Ieslēgšanas laikā darbojās ventilatori, slodze pieauga un augšējā eļļas temperatūras brīdinājums ieslēdzās 96 °C temperatūrā 33 °C dienā.

Nekas nebija bojāts. Ierīce darbojās tieši tā, kā to paredzēja tās reitings — apstākļos, kuri netika norādīti iepirkuma pasūtījumā. Šis atstarpe starp dzesēšanas kodu un reālo uzstādīšanu ir vieta, kur sākas lielākā daļa transformatoru jaudas strīdu.

Ko faktiski norāda transformatoru dzesēšanas klasu kods

 

Transformatoru dzesēšanas klases ir četrusimbolu saīsinājums, kas vienlaikus apraksta divas lietas: dzesēšanas vidi, kas saskaras ar tinumiem, un metodi, kā siltumu izvada no šīs vides. Pirmais burts apzīmē iekšējo vidi (O — minerāleļļa, K — neminerāla šķidrums ar uguns punktu virs 300 °C, L — sintētisks esters ar uguns punktu virs 300 °C), otrais burts — cirkulācijas metodi (N — dabiskā, F — piespiedu, D — virzītā), bet pēdējie divi burti atkārto to pašu loģiku attiecībā uz ārējo vidi — gaisu, ūdeni vai piespiedu gaisu.

Tātad ONAN nozīmē eļļa dabiskā veidā, gaiss dabiskā veidā: eļļa cirkulē pateicoties termiskajam sifonam, bet tvertne un radiatoru bloks zaudē siltumu nekustīgajam gaisam — sistēmā nav ne ventilatoru, ne sūkņu. ONaf kļūst par ONAF, kad ventilatori pūš gaisu caur radiatoru bloku. OFAF pievieno eļļas sūkņus. ODAF virza eļļas plūsmu iekšā tinumu kanālos — tieši tā lieli ģeneratoru augstināšanas transformatori kontrolē tinumu temperatūras gradientus.

Dzesēšanas klase	Kas darbojas	Tipiskais jaudas pieaugums	Kur tiek izmantots
ONAN	Nekas — tikai termiskais sifons	Pamata reitings	Izplatības vienības, lauku transformatoru apakšstacijas, uz zemes novietotas vienības
ONAF (1. posms)	Viens ventilatoru bloks	+25 % līdz +33 % virs ONAN	Pilsētu transformatoru apakšstacijas, rūpnieciskās iekārtas ar maksimālo slodzi
ONAF (2. posms)	Otrais ventilatoru bloks	vēl +15 % līdz +20 %	Datubāzes centri, tērauda un cementa rūpnīcas
OFAF	Ventilatori plus eļļas sūkņi	+40% līdz +60% virs ONAN	Spēktransformatori no 40 MVA un vairāk
ODAF	Vadīta eļļas plūsma plus ventilatori	Augstākais dotajam korpusam	Ģeneratora paaugstināšanas transformatori, HVDC pārveidotāju vienības

Šie procenti ir diapazoni, ar kuriem mūsu konstruktors strādā, izstrādājot tehniskās raksturlielumu tabulas. Tie nav nekāda standarta noteikums — katrs ražotājs izvēlas citu radiatora virsmas laukumu, eļļas tilpumu un ventilatorus, un vienīgais būtiskais skaitlis ir tas, kas norādīts jūsu garantētajos tehniskajos parametros.

Otrais reitings nav bezmaksas jauda

 

Šeit ir tā daļa, ko lielākā daļa pircēju nepamanīs. A ONAF transformators ne vienkārši ir lielāka jauda nekā tāda pati ierīce, kas darbojas režīmā ONAN. Tās jauda pastāv tikai tad, kad ir izpildīti noteikti nosacījumi, un katrs no šiem nosacījumiem var neatbilst neatkarīgi no transformatora.

Ventilatoru blokam nepieciešama palīgdzīvošana. Vienos Ziemeļamerikas projektos esam redzējuši, ka elektroenerģijas piegādātājs noraidījis ONAF jaudas vērtību savienojuma pētījumā, jo stacijas ekspluatācijas barošanas avots netika nodrošināts ar pārslēgšanas shēmu — ja ventiliatori apstājas, ierīce klusējoši atgriežas pie 8 MVA jaudas, kamēr aizsardzība joprojām ir iestatīta 10 MVA vērtībai. Transformators nemainījās. Mainījās tikai jaudas vērtība.

Ventilatori arī jābūt klāt. 10 MVA dzesēšanas blokam parasti ir divi līdz četri assimetriski ventilatori, kuru jauda ir aptuveni 0,55 kW katrs, kā arī motoru bultskrūvju savienojumi, kontaktori, termostati un vadības ķēde, kas pārslēdz dzesēšanas posmus atkarībā no augšējā eļļas temperatūras. Katrs no šiem komponentiem ir apkopjams elements ar ierobežotu kalpošanas laiku, un bloķēts ventilatora motors izslēdz vienu dzesēšanas posmu tieši vasaras maksimālās slodzes laikā. Kad mēs piedāvājam transformatoru, mēs vienlaikus norādām ventilatoru posmu vadības filozofiju tajā pašā dokumentā kā impedanci, jo nominālā jauda ir vadības sistēmas darbības raksturlielums, nevis tikai tinumu konstrukcijas parametrs.

Tad ir vides temperatūras pieņēmums. Temperatūras paaugstinājuma robežas ir atsaistītas uz vidi, kura definēta gan diennakts, gan gada laikā, nevis tikai vienā pēcpusdienā. Transformators, kuram garantēta vidējā tinumu temperatūras paaugstināšanās 65 K, ir garantēts noteiktai maksimālai vides temperatūrai, un Johorā reģistrētā 33 °C diena nebija problēma — problēma bija tāda, ka neviens nebija jautājis, kas notiek 40 °C temperatūrā, ja ventilatori darbojas tikai pirmajā posmā. Tas ir visbiežākais kļūdas veids, ko mēs redzam. transformatoru dzesēšanas klases specifikācijas: četri burti tiek kopēti no datu lapas bez vides pamata, kas padara tos patiesus.

Temperatūras paaugstinājums: skaitlis aiz koda

 

Burti norāda, kā siltums izkļūst no ierīces. temperatūras pieaugums norāda, cik daudz siltuma izolācija var izturēt. Šķidrumā iegremdētām ierīcēm divi būtiskie robežlielumi ir vidējais tinumu temperatūras paaugstinājums un karstākās vietas temperatūras paaugstinājums, un tie noteikti IEEE C57.12.00 standartā, kuru var izlasīt kopsavilkuma veidā uz IEEE Standards Association lappuses par C57.12.00-2021 . 65 K vidējā tinumu temperatūras paaugstinājuma projektējumam — kas joprojām ir visizplatītākā specifikācija Āzijā un Vidusrietumu reģionā — atbilstošais karstākās vietas pieļaujamais paaugstinājums ir 80 K, kas atbilst aptuveni 110 °C references vides temperatūrai.

Šis 110 °C lielums ir tas, kas nosaka izolācijas kalpošanas laiku. Papīrs, kas vecojas 110 °C temperatūrā, zaudē savu stiepšanās izturību tādā tempā, ka katrs papildu 6–8 K virs šī punkta samazina atlikušo kalpošanas laiku uz pusi; tāpēc vienība, kas darbojas par 8 K karstāk nekā projektēts, ne vienkārši vecojas par 8 % ātrāk. Tā vecojas vairākas reizes ātrāk, un nekas rutīnā veiktajā testa ziņojumā jūs nepabrīdinās, kamēr gadiem vēlāk nesāks pieaugt furāna rādītāji.

 

 

Tāpēc siltuma tests ir svarīgāks nekā sertifikāts. Temperatūras pieauguma tests saskaņā ar IEEE C57.12.90 mēra faktiskos augšējā eļļas un tinumu temperatūras gradientus nominālajā slodzē; tas ir vienīgais pierādījums, ka rasējumā norādītā radiatora platība, eļļas tilpums un ventilatora izvēle patiesībā atbilst uzrakstītajiem parametriem. Uz ONAF transformators siltuma tests ir divreiz svarīgāks, jo katrs ventilatora posms ir atsevišķs darbības punkts, ko nepieciešams pārbaudīt, nevis tikai secināt.

Ventilatori, sūkņi un apkopēs iztērētās summas

 

Dzesēšanas posmi ir lēti norādīt, bet dārgi uzturēt. Katrs transformatoram pievienotais kustīgais elements kļūst par grafikā paredzētu pārbaudi, rezerves daļu kāda cilvēka krājumos un kļūdas režīmu, kas izpaužas kā neparedzēta jaudas samazināšana, nevis skaidra izslēgšanās.

Mūsu pieredze ar ONAF transformators autoparkiem liecina, ka kļūdu rindas ir īsas un prognozējamas: vispirms izžūst ventilatora dzinēja bultiņas, tad kontaktoru spoles, pēc tam termostats, kas aktivizē otro bloku. OFAF vienībās uzstādītie sūkņi pievieno vārpstas blīves un starpspiediena drošinātāju, kas var izraisīt nepamatotu izslēgšanos, ja eļļas līmenis nokrīt. Neviens no šiem faktoriem nav eksotisks, un visu to var izvairīties specifikācijas stadijā.

Viena lieta jāiekļauj specifikācijā: ko vienība dara, ja dzesēšanas posms atsakās. Ja atsakās otrais posms un slodze netiek samazināta, tinumā tiek absorbēts starpības lielums. Tinuma temperatūras izslēgšanās ir droša iznākuma varianta; tinums, kas klusībā darbojas 120 °C temperatūrā visu sezonu, tāds nav.

Vide, augstums virs jūras līmeņa un korpusa veids: kur nominālvērtības klusībā samazinās

 

Divas atvēršanas koeficientu faktoru dēļ tiek ietekmēti vairāk projektu nekā jebkuru citu: vietnes apkārtējā temperatūra un augstums virs jūras līmeņa. Mūsu konstrukcijas lapās aptuveni tiek piemērots 1,0 % līdz 1,2 % jaudas samazinājums par katru paaugstināto grādu pāri nominālajai apkārtējai temperatūrai, kas nozīmē, ka 50 °C karstumā esošā tuksneša vietnē 40 °C nominālajai vienībai zaudējas būtisks daļa no tās nominālās jaudas pat pirms kāda slodzes pieslēgšanas. Augstumā virs 1000 m samazinātā gaisa blīvums rada līdzīgu ietekmi uz gaisa dzesēšanu, un šo korekciju jāiekļauj reitinga plāksnītes aprēķinos, nevis piezīmē.

Korpusa veids ir trešais faktors. Pamatā novietota vienība, kas atrodas IEEE C57.12.28 standarta prasībām atbilstošā pretizlaušanas korpusā, neatdus tādu pašu gaisu kā atvērtā transformatoru apakšstacijā, un vienība, kas uzstādīta pret sienu vai ierobežotas gaisa cirkulācijas aplokā ar aizsargrežģi, darbosies karstāk nekā to paredzēja testēšanas kamera. Pievienojot saules starojuma ietekmi tumšā korpusā Ziemeļu Persijas līča reģionā, šī atšķirība nav tikai teorētiska.

Skaņa darbojas pretējā virzienā pēc tās pašas loģikas. Ventilatori pievieno aptuveni 5–8 dB(A), tāpēc ierīce, kuras skaņas līmenis ir norādīts kā 58 dB(A) ONAN režīmā, naktī ar darbojošos otrā posma režīmu kļūst par 64 dB(A) ierīci. Ja vietnei ir noteikts skaņas līmeņa ierobežojums, tad kaimiņi dzirdēs ONAF vērtību.

Ko ierakstīt tehniskajā datu lapā

 

Kad mūsu inženieri izskata specifikāciju par ķīnas eļļas imerzijas transformatoru rūpnīcā kandidātu sarakstu, ātrāk tiek apstiprināti dokumenti, kas rakstiski atbild uz šiem jautājumiem:

• Dzesēšanas klase un posmu skaits , norādīts kā secība (ONAN / ONAF1 / ONAF2), nevis kā viens vienīgs apzīmējums.

• Jauda katrā posmā , kopā ar apkājējās vides temperatūru, kuru katrs skaitlis pieņem.

• Augstuma un apkājējās vides korekcija , piemērota un redzama, nevis atstāta rūpnīcai noskaidrot.

• Ventilatora vadības filozofija : aktivizācijas temperatūras, posmu novēlotāji un uzvedība posma atteices gadījumā.

• Papildu barošana : spriegums, fāze un vai tā ir nodrošināta ar stacijas līdzstrāvas avotu vai pārslēgšanas shēmu.

• Skaņas līmenis katrā posmā , dB(A) norādītajā mērīšanas attālumā.

• Zaudējumu rādītāji at reference temperatūrā, kuru ASV sadalīšanas transformatoriem arī jāatbilst efektivitātes tabulām 10 CFR 431. nodaļa K , ASV Enerģētikas departamenta noteikumi par sadalīšanas transformatoriem, kas nosaka minimālo efektivitāti, kuru atbilstošam vienībai jāsasniedz.

Specifikācija, kas atbild uz visiem septiņiem kritērijiem divās lapaspusēs un novērš komisijas argumentāciju par to, kuras ražotāja marķējums bija pareizs.

Kā mēs vērtējam un testējam to un ko mēs ieteicam

 

Pircēji, kas auditē ķīnas eļļas imerzijas transformatoru rūpnīcā parasti sāk ar vadītāja klases noteikšanu un beidz ar dzesēšanu, kas ir nepareiza secība. Dzesēšanas posmā patiesībā atrodas jaudas deklarācija. Mūsu rūpnīca Dzjanšu veic siltuma testu katram pielāgotajam šķidrumā iegremdētajam transformatoram, un transformatoram piegādātajā jaudas datu lapā norādīti izmērītie augšējā eļļas un vadītāju temperatūras gradienti, nevis tikai garantētās vērtības. Tas ir būtiski, kad konsultants ir jāaizstāv pārslodzes analīze vai pieslēguma pieteikums: skaitļiem ir testa rezultāti aiz muguras.

Mēs ražojam abus eļļas pildīts transformators diapazoni un sausās tipa vienības 120 000 m² lielā teritorijā ar 37 patentiem portfelī, un kopš 2023. gada mēs darbojamies kā Eaton kopuzņēmuma partneris — šī sadarbība galvenokārt ietekmē dokumentāciju, nevis tirgus komunikāciju. UL, CSA un IEC faili, zīmējumi un termiskie dati tiek piegādāti kā viens pakalpojums.

Viens praktisks padoms: pārbaudes ziņojumā prasiet atsevišķi norādīt dzesēšanas posmu secību, ne tikai uzlīmes nosaukumu — tehniskais speciālists, kurš ieslēdz ierīci, lasa ziņojumu, nevis uzlīmi.

Džohoru vienība beigās bija kārtībā. Mēs pārkārtojām ventilatorus, lai otrās ventilatoru grupas ieslēgšanās notiktu par 6 K agrāk, un objekta īpašnieks pārvietoja 1,2 MVA netikšanās slodzi uz otro transformatoru — lētāka risinājuma nekā aizvietošana, kas bija iespējama tikai tāpēc, ka jaudas lapā bija norādītas reālās ierīces iespējas.

Transformatoru dzesēšanas klases ir zemākās izmaksas jaudas izvēle visā komplektā un vienkāršākā kļūda, jo otrā reitings vienmēr izskatās kā bezmaksas rezerve, līdz vides temperatūra, palīgdzesētāja barošana un ventilatora gultnis ar jums nesaskan. Ja šobrīd norādāt šķidrumā iegremdētu transformatoru, nosūtiet mums slodzes profilu, vietējo vides temperatūru un augstumu virs jūras līmeņa caur ryan-transformers.com — mūsu inženieri atbildēs ar posmu pa posmam noteiktu reitingu un tam pievienotajiem testa datiem.

Par autoru: Sastādījis Ryan Electric inženieru kolēģija — UL/CSA sertificēts transformatoru ražotājs Dzjansu provincē, Ķīnā, un Eaton kopuzņēmuma partners kopš 2023. gada, kas piegādā eļļā iegremdētus, sausos un uz pamatnes montējamus transformatorus datu centriem, komunālajiem un rūpnieciskajiem projektiem Ziemeļamerikā, Dienvidaustrumāzijā un Vidusrietumu reģionā.