Dönüştürücü Soğutma Sınıfları Açıklaması: ONAN, ONAF ve OFAF Derecelendirmeleri

Geçen yıl Johor'da bir veri merkezi müteahhidi bize sürekli olarak 10 MVA yük kapasitesi içeren bir yük çizelgesi gönderdi. Onun gelen yağlı dönüşüm dönüştürücüsü, nameplate üzerinde ONAN 8.000 kVA / ONAF 10.000 kVA yazısıyla geldi — bu dönüştürücü soğutma sınıfları her teklifte listelenen, ancak neredeyse kimse okumayan kodlardır — ve o, 11 kV kablosunu, anahtarlama donanımını ve koruma ayarlarını ikinci rakama göre boyutlandırmıştı. Devreye alınma sırasında fanlar çalıştı, yük yükseldi ve 33 °C sıcaklıkta bir öğleden sonra yağ üstü alarmı 96 °C’de devreye girdi.

Hiçbir şey arızalı değildi. Cihaz, satın alma siparişinde kimse tarafından belirtilmeyen koşullar altında, derecelendirme tablosunda belirtildiği gibi tam olarak çalışıyordu. Soğutma kodu ile gerçek kurulum arasında oluşan bu boşluk, dönüştürücü kapasite anlaşmazlıklarının çoğunun başlangıç noktasıdır.

Dönüştürücü Soğutma Sınıfları Kodunun Gerçekten Bildirdiği Bilgi

 

Dönüştürücü soğutma sınıfları iki şeyi aynı anda tanımlayan dört harfli bir kısaltmadır: sargılarla temas halindeki soğutma ortamı ve bu ortamdaki ısıyı dışarı taşıyan yöntem. İlk harf, iç ortamı belirtir (O: mineral yağ, K: alevlenme noktası 300 °C üzerinde olan mineral olmayan sıvı, L: alevlenme noktası 300 °C üzerinde sentetik ester); ikinci harf, sirkülasyon yöntemini gösterir (N: doğal, F: zorlamalı, D: yönlendirilmiş); son iki harf ise dış ortam — hava, su veya zorlamalı hava — için aynı mantığı tekrarlar.

Buna göre ONAN, yağ doğal, hava doğal anlamına gelir: yağ, termal sifon ile dolaşır; depo ve radyatörler, sistemde hiçbir yerde fan ya da pompa bulunmaksızın, hareketsiz havaya ısı verir. Radyatör bankasının üzerine hava üfleyen fanlar eklendiğinde ONaf, ONAF olur. OFAF, yağ pompaları ekler. ODAF ise yağ akışını sargı kanallarına yönlendirir; bu yöntem, büyük jeneratör yükseltme ünitelerinin sargı sıcaklık gradyanlarını kontrol altında tutmasında kullanılır.

Soğutma Sınıfı	Çalışıyor mu	Tipik kapasite kazancı	Nerede Kullanılır
Onan	Hiçbiri — yalnızca termal sifon	Temel derecelendirme	Dağıtım üniteleri, kırsal trafo merkezleri, yer seviyesinde monte edilen üniteler
ONAF (aşama 1)	Bir adet fan bankası	+25% ila +33% arası ONAN değerinin üzerinde	Şehir içi trafo merkezleri, tepe yüklerine sahip sanayi tesisleri
ONAF (aşama 2)	İkinci fan bankası	daha fazla +%15 ila +%20	Veri merkezleri, çelik ve çimento fabrikaları
OFAF	Fanlar artı yağ pompaları	+40% ila +60% arasında ONAN değerinin üzerinde	40 MVA ve üzeri güç transformatörleri
ODAF	Yönlendirilmiş yağ akışı artı fanlar	Verilen bir çerçeve için en yüksek değer	Jeneratör yükseltme, HVDC dönüştürücü üniteleri

Bu yüzde değerleri, tasarım ofisimizin bir derecelendirme tablosu oluştururken kullandığı aralıklardır. Bunlar herhangi bir standarttan kaynaklanan kurallar değildir — her üreticinin radyatör alanı, yağ hacmi ve fan seçimi farklı sonuçlar verir; ve tek geçerli sayı, garanti edilen teknik özelliklerinizde belirtilen sayıdır.

İkinci Derecelendirme Ücretsiz Kapasite Değildir

 

Burada çoğu alıcının gözden kaçırdığı kısım şudur. Bir ONAF transformatörü aynı ünitenin ONAN ile çalıştırılmasına kıyasla yalnızca daha fazla kapasiteye sahip değildir. Bu kapasite, yalnızca belirli koşulların tümü gerçek olduğunda var olur; ve bu koşulların her biri transformatörden bağımsız olarak arızalanabilir.

Fan bankı, yardımcı güç kaynağına ihtiyaç duyar. Kuzey Amerika'da gerçekleştirilen birkaç projede, istasyon hizmeti beslemesinin bir geçiş şemasıyla desteklenmemesi nedeniyle bağlantı çalışması kapsamında ONAF derecelendirmesinin faydalı yük tarafından reddedildiğini gördük — fanlar durduğunda ünite sessizce 10 MVA ayarlı korumaya rağmen 8 MVA'ya geri döner. Trafo değişmemiştir. Derecelendirme değişmiştir.

Fanlar da mevcut olmalıdır. 10 MVA soğutma bankı genellikle her biri yaklaşık 0.55 kW gücünde iki ila dört adet eksenel fan içerir; bunlara motor yatakları, kontaktörler, termostatlar ve üst-yağ sıcaklığına göre aşamaları devreye sokan bir kontrol devresi de eklenir. Bunların her biri sınırlı ömre sahip bir bakım öğesidir ve bir fan motorunun sıkışması, yazın pik yük sırasında bir soğutma aşamasını devre dışı bırakır. Bir ünite teklif ederken, empedansla aynı belgede fan aşaması kontrol felsefesini de teklif ederiz; çünkü derecelendirme, sadece sarım tasarımı değil, aynı zamanda bir kontrol sistemi davranışıdır.

Ardından ortam varsayımı gelir. Sıcaklık artış sınırları, tek bir öğleden sonra değil, bir gün ve bir yıl boyunca tanımlanan bir ortama göre belirlenir. Ortalama sargı sıcaklık artışı 65 K olarak garanti edilen bir ünite, belirtilen maksimum ortam sıcaklığı için garanti edilir; Johor'daki 33 °C'lik gün sorun değildi — sorun, fanların yalnızca birinci aşamada çalıştığı durumda 40 °C'de ne olacağını kimse sormamış olmasıydı. Bu, teknik özelliklerde gördüğümüz en yaygın hatadır. dönüştürücü soğutma sınıfları dört harf, bir veri sayfasından, bunları doğru kılan ortam koşulları belirtilmeden kopyalanır.

Sıcaklık Artışı: Kodun Arkasındaki Sayı

 

Harfler, ısıyun üniteden nasıl dışarıya taşındığını gösterir. sıcaklık Artışı ısı yalıtımının dayanabileceği sıcaklık artış miktarını gösterir. Sıvı ile soğutulan üniteler için önemli olan iki sınır, ortalama sargı sıcaklık artışı ve en sıcak nokta sıcaklık artışıdır; bu sınırlar IEEE C57.12.00 standardında belirlenmiştir; özet halinde C57.12.00-2021 için IEEE Standards Association sayfasında okuyabilirsiniz. IEEE Standards Association sayfası için C57.12.00-2021 65 K’lik ortalama sargı sıcaklık artışı tasarımı için — hâlâ Asya ve Orta Doğu’da en yaygın özellik — karşılık gelen en sıcak nokta izin verilen sıcaklık artışı 80 K’dir; bu da referans ortam sıcaklığına göre yaklaşık 110 °C’ye tekabül eder.

Bu 110 °C değeri, yalıtım ömrünün belirlendiği noktadır. 110 °C’de yaşlandırılan kağıt, bu noktanın üzerinde her 6–8 K artışta kalan ömrünü yarıya indirecek oranda çekme mukavemeti kaybeder; bu nedenle tasarım sıcaklığından 8 K daha yüksek çalışan bir ünite, yalnızca %8 daha hızlı yaşlanmaz. Bunun yerine birkaç kat daha hızlı yaşlanır ve rutin test raporunuzda furan değerleri yıllar sonra yükselmeye başlayana kadar size bunu bildirecek hiçbir şey bulunmaz.

 

 

İşte bu yüzden ısı deneyi, sertifikadan daha önemlidir. IEEE C57.12.90’e göre yapılan bir sıcaklık artışı deneyi, anma yükünde gerçek üst yağ ve sargı sıcaklık farklarını ölçer; bu, çizimde belirtilen radyatör alanı, yağ hacmi ve fan seçiminin aslında plakada belirtilen değerlere ulaştığının tek kanıtıdır. Bir ONAF transformatörü isınma çalışması iki kat önemlidir çünkü her fan kademesi, çıkarımla değil doğrudan doğrulanması gereken ayrı bir işletme noktasıdır.

Fanlar, Pompa ve Bakım Faturası

 

Soğutma kademeleri belirtmek için ucuzdur ancak sürdürmek için pahalıdır. Bir transformatöre eklenen her hareketli parça, planlı bir muayene, birinin deposundaki yedek parça ve beklenmedik bir kapasite düşüşüne neden olan (temiz bir devre kesilmesi yerine) bir arıza modu haline gelir.

Deneyimlerimize göre ONAF transformatörü filolarında arıza sıralaması kısa ve öngörülebilirdir: Önce fan motor yatakları kurur, sonra kontaktör bobinleri, ardından ikinci bankayı devreye sokan termostat. OFAF ünitelerindeki pompalar, şaft contaları ve yağ seviyesi düştüğünde yanlışlıkla devreye giren bir diferansiyel basınç kilidi ekler. Bunların hiçbiri egzotik değildir ve hepsi belirtme aşamasında önlenilebilir.

Belirtimlere şu nokta eklenmelidir: Soğutma aşaması başarısız olduğunda cihazın ne yapacağı. İkinci aşama başarısız olursa ve yük azaltılmazsa, sargı farkı enerjiyi emer. Sargı sıcaklığı kesmesi güvenli bir sonuçtur; ancak sargının sessizce bir sezon boyunca 120 °C’de çalışması öyle değildir.

Ortam Sıcaklığı, Rakım ve Kabin: Derecelendirmelerin Sessizce Küçüldüğü Yerler

 

İki derecelendirme düşürme faktörü, diğer tüm faktörlerden daha fazla projeyi etkiler: saha ortam sıcaklığı ve rakım. Tasarım çizelgelerimiz, derecelendirilen ortam sıcaklığının her derece Celcius üzerinde yaklaşık %1,0 ila %1,2 kapasite azaltması uygular; bu da 50 °C’lik çöl sahasında, 40 °C’ye derecelendirilmiş bir ünitenin, herhangi bir yük bağlanmadan önce adlandırılmış kapasitesinin önemli bir kısmını kaybetmesi anlamına gelir. 1.000 m üzeri rakımlarda azalan hava yoğunluğu, hava soğutmalı ısı atımını aynı şekilde etkiler ve düzeltme, dipnot değil, derecelendirme plakası hesaplamasında yer almalıdır.

Kapalı alan üçüncü faktördür. IEEE C57.12.28’e uygun olarak müdahaleye karşı korunaklı bir kapalı alanda yerleştirilmiş bir pad-mount ünite, açık bir trafo merkezi transformatörüyle aynı havayı solmaz; duvara dayalı ya da sınırlı hava akışına sahip bir çitli alanda kurulmuş bir ünite ise test odasında tahmin edilenden daha yüksek sıcaklıklarda çalışır. Körfez bölgesinde koyu renkli bir kapalı alana düşen güneş ışınımı eklenirse bu fark yalnızca teorik kalmaz.

Gürültü tam tersi mantıkla ilerler. Fanlar yaklaşık 5–8 dB(A) gürültü ekler; bu nedenle 58 dB(A) ONAN değerine sahip bir ünite, ikinci aşamada çalışırken gece saatlerinde 64 dB(A)’lik bir gürültü seviyesine ulaşır. Eğer saha için bir gürültü anlaşması varsa, komşuların duyacağı değer ONAF değeridir.

Veri Sayfasına Ne Yazılmalı

 

Mühendislerimiz bir çin’deki Yağla Soğutulan Transformatör Fabrikasında kısa liste için teknik şartnameyi incelediğinde, bu maddeleri yazılı olarak açıklayan belgeler en hızlı kabul edilir:

• Soğutma sınıfı ve aşama sayısı , sıralı biçimde (ONAN / ONAF1 / ONAF2) belirtilmeli; tek bir etiket olarak değil.

• Her aşamadaki kapasite , her değer için varsayılan ortam sıcaklığı ile birlikte verilmelidir.

• Yükseklik ve ortam düzeltmesi , uygulanır ve gösterilir; fabrikanın keşfetmesine bırakılmaz.

• Fan kontrol felsefesi : tetikleme sıcaklıkları, aşama gecikmeleri ve aşama arızasında davranış.

• Yedek Güç Kaynağı : voltaj, faz ve istasyonun DC'si veya bir aktarma düzeni tarafından desteklenip desteklenmediği.

• Her aşamadaki ses düzeyi , belirtilen ölçüm mesafesinde dB(A) cinsinden.

• Kayıp değerleri referans sıcaklığında; ABD dağıtım üniteleri için bu aynı zamanda 10 CFR Bölüm 431 Alt Bölüm K'deki verimlilik tablolarını da karşılamak zorundadır. , ABD Enerji Bakanlığı'nın uyumlu bir ünitenin ulaşması gereken minimum verimliliği belirleyen dağıtım transformatörü kuralı.

Tüm yedi uyum sorusuna iki sayfada cevap veren ve montaj sonrası tartışmayı (hangi plaka değerinin doğru olduğuna dair) önleyen bir spesifikasyon.

Nasıl Değerlendiriyor ve Test Ediyoruz, Ayrıca Ne Öneriyoruz

 

Denetim yapan alıcılar çin’deki Yağla Soğutulan Transformatör Fabrikasında genellikle sargı iletken sınıfıyla başlar ve soğutma ile biter; ancak bu yanlış sıradır. Kapasite iddiası aslında soğutma aşamasında yer alır. Jiangsu’daki tesisimiz, özel kapasiteli sıvı yalıtımlı her bir transformatör için ısı deneyini gerçekleştirir ve transformatörle birlikte gönderilen kapasite tablosu yalnızca garanti edilen değerler değil, ölçülen üst-yağ ve sargı sıcaklık farklarını da içerir. Bu durum, bir danışmanın aşırı yük çalışması veya bağlantı başvurusu gibi bir durumu savunması gerektiğinde önemlidir: çünkü bu rakamların arkasında bir test vardır.

Hem yağlı dönüşüm 120.000 m² alanda, portföyünde 37 adet patent bulunan şarj cihazları ve kuru tip üniteler ile 2023 yılından beri Eaton ortak girişimi ortağı olarak faaliyet gösteriyoruz — bu düzenleme, pazarlama dilinden ziyade belgeleme disiplininde kendini gösterir. UL, CSA ve IEC dosyaları, çizimler ve termal veriler tek bir paket halinde gelir.

Bir pratik not: Test raporundan yalnızca plaka adını değil, soğutma aşaması sırasını da isteyin — ünitenin enerjilendirilmesini yapan teknisyen, plakaya değil rapora bakar.

Johor ünitesi sonunda sorunsuz çalıştı. Fanları yeniden ayarlayarak ikinci bankanın 6 K daha erken devreye girmesini sağladık ve sahibi, kritik olmayan 1,2 MVA’lık yükü ikinci bir transformatöre aktardı — bu, değiştirme işleminden daha ucuz bir çözüm oldu ve yalnızca derecelendirme sayfasının bize ünitenin gerçek kapasitesini bildirmesi sayesinde mümkün oldu.

Dönüştürücü soğutma sınıfları tüm pakette en ucuz kapasite kararlarıdır ve ikinci derecelendirme, ortam sıcaklığı, yardımcı güç kaynağı ve bir fan yatağı sizinle anlaşmazlık gösterene kadar her zaman ücretsiz fazlalık gibi görünür olduğundan, yanlış alınmaları en kolay olanlardır. Şu anda sıvıya batırılmış bir ünite belirtiyorsanız, yük profili, saha ortam sıcaklığı ve rakımı bize gönderin. ryan-transformers.com — mühendislerimiz, aşama aşama derecelendirme ve bunun arkasındaki test verileriyle size geri dönecektir.

Yazar Hakkında: Ryan Electric mühendislik ekibi tarafından hazırlanmıştır; bu şirket, Çin'in Jiangsu eyaletinde bulunan, UL/CSA sertifikalı bir transformatör üreticisidir ve 2023 yılından beri Eaton ile ortak girişim kurmuştur. Ryan Electric, Kuzey Amerika, Güneydoğu Asya ve Orta Doğu'daki veri merkezi, şebeke ve endüstriyel projelere yağla soğutmalı, kuru tip ve direk montajlı transformatörler tedarik etmektedir.