ユニット変電所変圧器のサプライヤーとして、私はこれらの変圧器に効果的な冷却方法がいかに重要であるかを直接見てきました。このブログでは、ユニット変電所変圧器の冷却方法がどのように機能するかを詳しく説明します。
なぜ冷却が必要なのか
冷却方法に入る前に、冷却がなぜそれほど重要なのかを理解しましょう。変圧器は動作中に熱を発生します。この熱は、主に巻線と磁気コアの抵抗により、変圧器内で発生する電気損失の副産物です。この熱が除去されないと、変圧器の温度が大幅に上昇する可能性があります。高温により変圧器の絶縁材が損傷し、寿命が短くなり、高額な故障が発生する可能性があります。
油浸冷却
ユニット変電所変圧器の最も一般的な冷却方法の 1 つは油浸冷却です。仕組みは次のとおりです。
冷却媒体としてのオイル
トランスのコアと巻線は特殊な絶縁油に浸されています。このオイルには主に 2 つの目的があります。まず、絶縁体として機能し、変圧器の異なる部分間の電気的破壊を防ぎます。第二に、それは優れた熱伝達媒体です。オイルはコアと巻線によって発生する熱を吸収します。
自然対流
小型の変圧器では、冷却に自然対流がよく使用されます。コアと巻線近くのオイルが加熱されると、密度が低くなり、上昇します。タンクの底から冷却されたオイルが移動して、その場所に移動します。これにより、変圧器タンク内にオイルの自然な循環が生じます。加熱されたオイルはタンクの上部に上昇し、そこでその熱がタンクの壁に伝わります。タンクの壁は、熱を周囲の空気に放射します。
強制油冷
大型の変圧器では、強制油冷却が使用されます。変圧器を通してオイルをより迅速に循環させるためにポンプが設置されています。オイルは、ラジエーターやクーラーなどの外部熱交換器を介してポンプで送られます。これらの熱交換器により、熱伝達に利用できる表面積が増加します。ファンは、多くの場合、ラジエーターと組み合わせて使用され、ラジエーター フィンに空気を吹き付け、冷却プロセスを強化します。
空冷
もう一つの冷却方法は空冷です。ユニット変電所変圧器で使用される空冷には、主に 2 つのタイプがあります。
自然空冷 (AN)
自然空冷変圧器では、コアと巻線によって発生した熱は周囲の空気に直接放散されます。変圧器は、効率的な熱伝達を可能にするために大きな表面積を持つように設計されています。熱はコアと巻線から変圧器の外側ケーシングに伝達され、その後自然対流によってケーシングから空気に伝達されます。この方法は、小型の変圧器や電力定格の低い変圧器に適しています。
強制空冷（AF）
大型の変圧器や高負荷で動作する変圧器の場合は、強制空冷が採用されます。ファンは、変圧器のコアと巻線に空気を吹き込むために使用されます。強制空気流により熱伝達率が増加し、変圧器がより多くの熱を放散できるようになります。この方法により、変圧器の電力処理能力を大幅に向上させることができます。
水冷
水冷はより高度な冷却方法であり、通常、非常に大型または高性能のユニット変電所変圧器で使用されます。
直接水冷
直接水冷では、水が変圧器内のチューブまたはチャネルを直接循環します。水はコアと巻線から熱を吸収します。ただし、この方法では、腐食や電気的問題を防ぐために非常に純度の高い水源が必要です。次に、水は外部の熱交換器を通ってポンプで送られ、そこでその熱が周囲の空気または別の冷却媒体に伝達されます。
間接水 - 冷却
間接水冷の方がより一般的なアプローチです。この方法では、熱伝達流体 (通常はオイル) を使用して、変圧器のコアと巻線からの熱を吸収します。加熱された流体は熱交換器を通って循環され、そこでその熱が水に伝達されます。その後、水は外部の冷却塔またはその他の冷却装置で冷却されます。
ハイブリッド冷却システム
一部のユニット変電所変圧器は、異なる冷却方法を組み合わせたハイブリッド冷却システムを使用しています。たとえば、変圧器は通常の動作では油浸冷却を使用し、負荷が増加したり周囲温度が上昇した場合には強制空冷または水冷に切り替えることがあります。これにより、変圧器は幅広い条件下で効率的に動作することができます。
監視とメンテナンスの重要性
使用する冷却方法に関係なく、変圧器の温度を定期的に監視することが重要です。温度センサーが変圧器に取り付けられており、オイル、巻線、コアの温度を測定します。温度が特定の制限を超える場合は、冷却システムまたは変圧器の過負荷に問題があることを示している可能性があります。
冷却システムの定期的なメンテナンスも重要です。これには、油浸変圧器の油レベルと品質のチェック、強制冷却システムのラジエーターとファンの洗浄、水冷システムのポンプとバルブの適切な動作の確認が含まれます。
結論
のサプライヤーとしてユニット変電所変圧器, ユニット変電所変圧器の信頼性の高い効率的な動作には、適切な冷却方法の選択が不可欠であることはわかっています。油浸、空冷、水冷、ハイブリッド システムのいずれの方式であっても、それぞれの方式に利点があり、さまざまな用途に適しています。
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参考文献
- 電力システムエンジニアリング、トゥラン・ゴネン著
- 電力システムの解析と設計：J. Duncan Glover、Mulukutla S. Sarma、Thomas J. Overbye