كيف تؤثر كفاءة التبريد للمحول المنغمس في الزيت على قدرته على التحميل؟

كيف يمكن أن تكون بكفاءة محول محول الزيت تبدد الحرارة؟ يكمن هذا السؤال في قلب تحديد قدرته التشغيلية الآمنة والموثوقة. على الرغم من أن لوحات المحولات تشير إلى KVA مصنفة ، إلا أن الحمل المستمر الفعلي الذي يمكن للوحدة معالجته يتأثر بشكل عميق بفعالية نظام التبريد الخاص به. يعد فهم هذه العلاقة أمرًا بالغ الأهمية لمديري الأصول والمهندسين الكهربائيين الذين يسعون إلى تحسين استخدام المحولات دون المساس طول العمر أو السلامة.

المبادئ الأساسية: توليد الحرارة والتبديد
تتحمل المحولات خسائر متأصلة في الطاقة أثناء التشغيل ، وخاصة خسائر النحاس (I2R) في اللفات والخسائر الأساسية. هذه الخسائر تظهر كما الحرارة. داخل المحولات المملوءة بالزيت ، يتم نقل هذه الحرارة من اللفات والنواة إلى الزيت العازلة المحيطة. ثم يدور الزيت الساخن - إما بشكل طبيعي (Onan) أو القسري (OFAF ، ODAF) - ينقل الحرارة إلى المشعات أو المبردات ، حيث يتم تبديده أخيرًا إلى الهواء المحيط.

توليد الحرارة ∝ load2: تزيد خسائر النحاس مع مربع التيار الحمل. مضاعفة الحمولة رباعية الحمل الحرارة الناتجة في اللفات.
كفاءة التبريد = معدل تبديد الحرارة: يتم تحديد ذلك بعوامل مثل جودة الزيت ومساحة سطح المبرد/فعالية المروحة (إذا كان التبريد القسري) ودرجة الحرارة المحيطة والنظافة.
التأثير المباشر لكفاءة التبريد على سعة التحميل
يحتوي نظام عزل المحول (في المقام الأول على الورق/الزيت) إلى أقصى درجة حرارة التشغيل المسموح بها ، وخاصة في أكثر البقعة الساخنة داخل اللفات. إن تجاوز درجة الحرارة هذه يسرع بشكل كبير من تدهور العزل (الشيخوخة) ، وتقصير حياة المحولات بشكل كبير وزيادة خطر الفشل.

قانون موازنة درجة الحرارة: تنتج درجة حرارة تشغيل الحالة المستقرة للمحول من التوازن بين الحرارة المولدة داخليًا والحرارة التي تبددها نظام التبريد. الحمل الأعلى يولد المزيد من الحرارة. يمكن لنظام التبريد عالي الكفاءة تبديد هذه الحرارة بفعالية ، مع الحفاظ على درجات حرارة التعويذة (وخاصة النقطة الساخنة) ضمن حدود آمنة ، مما يتيح التحميل المستمر العالي.
تأثير عنق الزجاجة: على العكس من ذلك ، يعمل نظام التبريد غير الفعال كقائد. لا يمكن تبديد الحرارة بسرعة كافية. حتى في الأحمال بشكل كبير أقل من تصنيف اللوحات ، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة الداخلية بشكل مفرط إذا كان التبريد ضعيفًا (على سبيل المثال ، المشعات المسدودة ، والزيت المتدهور ، والمراوح الفاشلة ، ودرجات الحرارة المحيطة المرتفعة).
تحديد السعة المستمرة الفعلية: معايير مثل IEEE C57.91 و IEC 60076-7 تحدد النماذج الحرارية وأدلة التحميل. هذه تمثل تصميم المحول ونوع التبريد وظروف التبريد السائدة لحساب التحميل المسموح به يحافظ على درجات حرارة نقطة الساخنة ضمن حدود محددة. كفاءة نظام التبريد هي مدخلات أولية لهذه الحسابات.
مثال: قد يقتصر محول مع تبريد Onan بشكل مثالي على 70 ٪ من اللوحات في يوم صيفي حار. قد تحمل نفس الوحدة ذات التبريد التشغيلي لشركة OFAF بأمان 100 ٪ أو حتى أحمال أعلى (ضمن الحدود الحرارية) في نفس اليوم. كفاءة التبريد هي العامل المميز الذي يتيح الحمل الأعلى.
العوامل الرئيسية التي تؤثر على كفاءة التبريد
عدة عوامل تملي مدى جودة المحول الذي يبرز الزيت على نفسه:

نوع التبريد والتصميم: Onan (الزيت الطبيعي ، الهواء الطبيعي) هو الأقل كفاءة. توفر OFAF (الزيت القسري ، والهواء القسري) و ODAF (تدفق الزيت الموجه ، والهواء القسري) معدلات تبديد حرارة أعلى بكثير ، ودعم طبيعتها قدرات الحمل الأعلى في ظل ظروف التصميم.
درجة الحرارة المحيطة: ارتفاع درجات الحرارة المحيطة بشكل كبير من قدرة نظام التبريد على نقل الحرارة إلى البيئة ، مما يقلل من الحمل المسموح به. ترتبط كفاءة التبريد بطبيعتها بـ Delta-T (اختلاف درجة الحرارة) بين الزيت/المشعات الساخنة والهواء المحيط.
حالة الرادياتير/البرودة: الزعانف المسدودة (الغبار ، الحطام ، الحشرات ، الطلاء) ، الأنابيب التالفة ، أو مسارات تدفق الهواء المحظورة تعرقل بشدة كفاءة نقل الحرارة.
جودة ومستوى الزيت: الزيت المتدهور (المؤكسد ، الرطوبة العالية ، الجسيمات) قد قلل من إمكانات نقل الحرارة وانخفاض الموصلية الحرارية. انخفاض مستوى الزيت يقلل من وسط نقل الحرارة ويمكن أن يعرض اللفات.
أداء المروحة والمضخة (التبريد القسري): فاشلة المشجعين أو المضخات أو الضوابط على الفور تشل سعة تبريد وحدات OFAF/ODAF ، مما قد يعيدهم إلى سعة مكافئة أقل بكثير.
التوافقيات: تنشئ الأحمال غير الخطية التيارات التوافقية التي تزيد من خسائر اللف (وخاصة خسائر الدوامة) بما يتجاوز خسائر التردد الأساسية ، مما يولد المزيد من الحرارة حتى يتم التعامل مع نظام التبريد.
تحسين التبريد لتحسين قدرة الحمل
تعد الإدارة الاستباقية لكفاءة التبريد هي المفتاح لزيادة استخدام المحولات الآمنة:

التفتيش والصيانة المنتظم: جدول تنظيف المشعات/المبردات. تأكد من تشغيل المشجعين والمضخات والضوابط لوحدات التبريد القسري. تحقق من مستويات الزيت والجودة من خلال الاختبارات العادية (DGA ، الرطوبة ، الحموضة). استبدل الزيت المتدهور على الفور.
المراقبة الحرارية: استخدم مقاييس درجة حرارة الزيوت العلوية ، وبشكل حاسم ، شاشات درجة حرارة نقطة الساخنة المتعرجة (إذا تم تثبيتها). يوفر توجيه درجات الحرارة هذه نظرة مباشرة على أداء التبريد بالنسبة للتحميل.
الإدارة البيئية: تأكد من التهوية الكافية حول المشعات/المبردات. النظر في الظروف المحيطة عند التخطيط لفترات التحميل العالية. تجنب تحديد موقع المحولات بالقرب من مصادر الحرارة الخارجية العالية.
إدارة الحمل: فهم القدرة الحرارية للمحول بناءً على ظروف التبريد الحالية ودرجة الحرارة المحيطة ، باستخدام أدلة التحميل. تجنب الأحمال الزائدة المستمرة دون تأكيد كفاية التبريد. إدارة الأحمال التوافقية.
ترقيات نظام التبريد: في بعض الحالات ، يمكن تقييم إعادة التعديل التحديثي للمشعات الإضافية أو ترقية المعجبين على أنظمة التبريد القسري (توجيهات الشركة المصنعة) لزيادة قدرة تبديد الحرارة.

اللوحة KVA من محول محول الزيت ليس حدًا ثابتًا. تحكم قدرتها الحقيقية والمستدامة بشكل ديناميكي لفعالية نظام التبريد الخاص بها في إدارة الحرارة الناتجة عن الخسائر. يعمل التبريد غير الفعال كقيد صعب ، مما يجبر على التخلص من التصنيف حتى أسفل اللوحة. تعد كفاءة التبريد المثلى ، التي تحققت من خلال التصميم والصيانة والمراقبة الدؤوبة ، العامل التمكين الأساسي الذي يفتح إمكانات المحول الكاملة ، مما يسمح له بدعم الأحمال الكهربائية الأعلى مع ضمان عقود من الخدمة الموثوقة. إن تحديد أولويات نظام التبريد ليس مجرد صيانة ؛ إنه استثمار استراتيجي في زيادة استخدام المحولات وقيمة الأصول.