ГЛАВА ВОСЬМАЯ
СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выбор системы охлаждения трансформатора определяется многими факторами. Применение той или иной системы в первую очередь зависит от мощности трансформатора, а следовательно, от величины потерь энергии в нем. Ранее Выли указаны границы применения различных систем в зависимости от мощности трансформатора. Применение систем с принудительной циркуляцией масла осуществляется в различных вариантах. Мы уже останавливались на таком варианте, при котором охладители поочередно включаются в зависимости от повышения температуры масла или тока нагрузки трансформатора. Некоторые фирмы считают, наоборот, этот вариант экономически невыгодным и предпочитают одновременное включение всех охладителей в момент включения трансформатора. При этом они считают, что стоимость электроэнергии, необходимой для работы электродвигателей всех охладителей при неполной нагрузке трансформатора, покрывается меньшими потерями его при этой нагрузке.
Особое значение приобретает система с принудительной циркуляцией масла на подстанциях, не имеющих резервных трансформаторов. При выходе из строя одного из трансформаторов его охладители через систему трубопроводов присоединяются к работающему трансформатору, и тогда этот трансформатор может нести нагрузку, равную 150—175% его номинальной мощности. В этом случае отсутствие резервного трансформатора считается в ряде стран экономически выгодным [Л. 9 и 12].
В разных странах применяются различные системы охлаждения трансформаторов. В табл. 12 приведены применяемые системы охлаждения и их условные обозначения. Комбинированную систему охлаждения OA/FA; OA/FA/FA и др. применяют для повышения номинальной мощности трансформатора. Например, трансформатор при естественном охлаждении имеет мощность 120 МВА, при включении первой ступени дутьевого охлаждения 160 МВА и при включении второй ступени 200 МВА. Комбинированная система может также применяться для интенсивного охлаждения при повышенной температуре окружающего воздуха или для повышения мощности трансформатора лишь в периоды максимумов нагрузки. С ростом номинальной мощности охлаждающая поверхность растет медленнее, чем объем и потери трансформатора. Поэтому при больших мощностях естественная циркуляция масла становится недостаточной для охлаждения трансформатора, и необходимо применять принудительную циркуляцию масла при помощи насосов.
Большое значение в трансформаторостроении имеют уменьшение веса трансформаторов и их габаритов. В этом случае при возникновении вопроса о том, какую систему охлаждения применить для мощных трансформаторов (радиаторы с дутьем или воздушно-масляную с принудительной циркуляцией масла), предпочтение следует отдать последней.
Наименование систем охлаждения | СССР | Англия | Германия | США | Франция |
1. Естественное охлаждение | М | ON | S | OA | /N |
2. Естественное с дутьем | Д | OB | F | FA | /V |
3. Естественное с принудительной циркуляцией | + | OFN | SU | — | /FN |
4. Воздушно-масляное с принудительной циркуляцией масла | ДЦ | OFB | FU | FOA | /FV, /FA2 |
5. Водо-масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла | Ц | OFW | WU | FOW | /FE |
6. Естественное охлаждение с циркуляцией воздуха | +1 | — | _ | OW | /Е |
7. Естественное/естественное с дутьем ... | - | ON/OB | — | ' OA/FA | — |
8. Естественное/две ступени естественного с | _ | — | — | OA/FA/FA | - |
9. Естественное/естественное с принудительной | — | ON/OFN | — | — | - |
10. Естественное/воздушно-масляное с принудительной циркуляцией масла | - | ON/OFB | - | - | - |
1 В СССР некоторые системы не имеют условных обозначений. IFV—радиаторы; ZFA — воздушно-масляные охладители.
Например, для трансформатора мощностью 120 МВА необходимо такое количество радиаторов, которое невозможно разместить на баке, и их приходится объединять в «радиаторные батареи» и ставить отдельно от трансформатора. Применение же более эффективной и компактной воздушно-масляной системы позволяет значительно сократить площадь, занимаемую трансформатором, а также уменьшить его вес на 13% за счет уменьшения количества масла и стали, идущей на радиаторы.
С другой стороны, применение такой системы на трансформаторах «средних» мощностей 10—20 МВА нецелесообразно, так как мощности электродвигателей насосов и вентиляторов в данном случае будут соизмеримы с относительно небольшими потерями трансформатора. Затраты же на покрытие стоимости, потребляемой электродвигателями энергии, а также на стоимость оборудования будут совершенно не оправданы.
Поэтому применение воздушно-масляной системы охлаждения целесообразно на трансформаторах, имеющих мощности 40—60 МВА и выше или на специальных трансформаторах, например передвижных, установленных на железнодорожных платформах, так как такие трансформаторы должны иметь небольшие размеры по условиям вписывания в железнодорожный габарит.
Заграничные фирмы применяют системы воздушно- масляного охлаждения различных конструктивных исполнений, рассчитанные на отвод потерь, равный примерно от 40 до 250 кВт. Охладители бывают и с пластинчатым и с навивным оребрением труб. Трубы применяются стальные, медные и алюминиевые. На охладителе устанавливается от трех до двенадцати вентиляторов. Все охладители снабжаются бессальниковыми масляными насосами.
Воздушно-масляное охлаждение применяется только для трансформаторов наружной установки.
Водо-масляное охлаждение в России применяется для трансформаторов внутренней установки. Оно используется там, где по условиям эксплуатации затруднена циркуляция большого количества воздуха, например в электропечных установках, в закрытых подстанциях и там, где имеется достаточное количество охлаждающей воды. Водо-масляное охлаждение значительно дешевле воздушно-масляного.
За границей водо-масляная система применяется и для трансформаторов наружной установки в тех странах, где температура воздуха выше 0° С.
При выборе той или иной системы охлаждения, кроме вышеперечисленных факторов, имеет значение и такие, как, например, эффективность системы — количество тепла, отводимого с единицы поверхности при максимально допустимом превышении температуры масла над температурой воздуха; расход материала; трудоемкость изготовления; стоимость обслуживания и др.
Но везде, где это можно допустить по условиям охлаждения, предпочтение следует отдавать естественному охлаждению как наиболее дешевому, простому по обслуживанию и не требующему дополнительного оборудования. Следующая по своим преимуществам является система охлаждения естественная с дутьем. Главное ее преимущество состоит в том, что эта система при отключении вентиляторов дутья обеспечивает отвод значительной доли потерь трансформатора. Системы же с принудительной циркуляцией масла в случае отключения масляных насосов или вентиляторов дутья не смогут обеспечить охлаждение трансформатора даже при его работе без нагрузки.
ЛИТЕРАТУРА
Булгаков Н. И., Расчет трансформаторов, Госэнергоиздат, 1950.
Корицкий А. В., Конструирование трансформаторов, Госэнергоиздат, 1936.
Михеев М. А., Основы теплопередачи, Госэнергоиздат,
Сапожников А. В., Конструирование трансформаторов, Госэнергоиздат, 1952.
Сапожников А. В., Конструирование трансформаторов, Госэнергоиздат, 1959.
Тихомиров П. М., Расчет трансформаторов, Госэнергоиздат, 1962.
Шницер Л. М , Нагрузочная способность силовых трансформаторов, Госэнергоиздат, 1953.
Шницер Л. М., Основы теории и нагрузочная способность трансформаторов, Госэнергоиздат, 1959.
Энергетика за рубежом, «Трансформаторы», вып. 1, под ред. А. Г. Крайза, Госэнергоиздат, 1958.
Энергетика за рубежом, «Трансформаторы», вып. 2, под ред. П. Г. Грудинского, Госэнергоиздат, 1959.
Энергетика за рубежом, «Трансформаторы», вып. 3, под. ред. С. И. Рабиновича, Госэнергоиздат, 1960.
Энергетика за рубежом, «Трансформаторы», вып. 5, под ред. А. Г. Крайза, Госэнергоиздат, 1960.
1 На Электрозаводе проводились испытания с целью проверки эффективности дутья вентиляторами, установленными под углом
*Удельной теплоемкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг вещества на Г С. **Весовая скорость воздуха — количество воздуха, кг, проходящее через сечение, равное 1 м2, в течение I сек.
