Какова рабочая температура сухого трансформатора

发布时间：16 июня 2025 08:06:23

В энергосистеме сухие трансформаторы играют жизненно важную роль в обеспечении стабильной и надежной поддержки питания различных типов электрооборудования. Его рабочая температура, как ключевой параметр, не только напрямую влияет на производительность трансформатора, но и тесно связана со сроком службы и безопасностью оборудования. Понимание рабочей температуры сухого трансформатора, связанные с этим знания, для обеспечения эффективной и стабильной работы энергосистемы имеет большое значение.

Нормальный диапазон рабочих температур сухого трансформатора

Нормальный диапазон рабочих температур сухого трансформатора не является фиксированным, а определяется целым рядом факторов, среди которых решающую роль играет класс термостойкости изоляционного материала. При различном уровне теплостойкости изоляционных материалов максимальная температура может выдерживаться по-разному. В настоящее время в области производства сухих трансформаторов распространены изоляционные материалы класса жаростойкости A, E, B, F, H и C.

Изоляция класса A: Предельная рабочая температура составляет 105°C, а максимальное повышение температуры не должно превышать 60 K. Это означает, что на практике температура обмоток трансформатора не должна превышать 85°C (25°C + 60 K) при температуре окружающей среды 25°C.

Изоляция класса EПредельная рабочая температура составляет 120°C, а максимальное повышение температуры не должно превышать 75 K. Если предположить, что температура окружающей среды также составляет 25°C, то температура обмотки не должна превышать 100°C (25°C + 75 K).

Изоляция класса BПредельная рабочая температура составляет 130°C, а максимальное повышение температуры не должно превышать 80 K. В соответствии с указанной выше температурой окружающей среды температура обмотки должна контролироваться ниже 105°C (25°C + 80 K).

Изоляция класса FПредельная рабочая температура составляет 155°C, а максимальное повышение температуры не должно превышать 100 К. В этом случае температура обмотки не должна быть выше 125°C (25°C + 100 К) при температуре окружающей среды 25°C.

Изоляция класса HМаксимальное повышение температуры не должно превышать 125 К. Если температура окружающей среды составляет 25°C, температура обмотки должна поддерживаться в пределах 150°C (25°C + 125 К).

Изоляция класса CМаксимальное повышение температуры не должно превышать 150 К. При температуре окружающей среды 25 °C допустима температура обмотки 175 °C (25 °C + 150 К).

На практике большинство сухих трансформаторов имеют изоляцию класса F или H. Поэтому, как правило, нормальная рабочая температура сухих трансформаторов не должна превышать 155 °C (класс F) или 180 °C (класс H). Однако с точки зрения продления срока службы трансформатора и обеспечения стабильности работы более желательно поддерживать рабочую температуру на относительно низком уровне. Например, для сухих трансформаторов с изоляционными материалами класса H поддержание температуры в пределах 120-130 °C во время нормальной работы может эффективно замедлить старение изоляционных материалов и повысить надежность оборудования.

Факторы, влияющие на рабочую температуру сухих трансформаторов

Размер нагрузки: Нагрузка является одним из ключевых факторов, влияющих на рабочую температуру сухих трансформаторов. Когда нагрузка на трансформатор увеличивается, соответственно увеличивается и ток через обмотку. Согласно закону Джоуля, при прохождении тока через проводник выделяется тепло (Q = I²Rt, где Q - тепло, I - ток, R - сопротивление и t - время). При увеличении тока в обмотках выделяется больше тепла, что приводит к повышению температуры трансформатора. Например, когда трансформатор работает с полной нагрузкой, его температура обычно на 20-30°C выше, чем при работе с малой нагрузкой. При длительной работе с перегрузкой температура трансформатора будет продолжать расти, и в серьезных случаях она может превысить допустимый предел изоляционного материала, ускорить старение изоляции и даже привести к выходу ее из строя.

температура окружающей среды: Температура окружающей среды, в которой работает трансформатор, оказывает непосредственное влияние на его температуру. При высокой температуре окружающей среды условия теплоотдачи трансформатора ухудшаются. Из-за высокой температуры окружающей среды разница температур между трансформатором и окружающей средой уменьшается, эффективность теплоотдачи снижается, поэтому тепло, образующееся внутри трансформатора, трудно эффективно вывести наружу, что приводит к повышению температуры. Например, летом, когда температура окружающей среды достигает 35 ℃ - 40 ℃, рабочая температура сухого трансформатора значительно повышается по сравнению с весенним и осенним сезонами (температура окружающей среды около 20 ℃ - 25 ℃). Если температура окружающей среды слишком высока и держится в течение длительного времени, может потребоваться принятие дополнительных мер по охлаждению, таких как усиленная вентиляция, установка кондиционера и т.д., чтобы обеспечить работу трансформатора в пределах нормального температурного диапазона.

тепловое состояние: Хорошие тепловые условия необходимы для контроля рабочей температуры сухих трансформаторов. Теплоотдача трансформатора осуществляется в основном за счет естественной конвекции, излучения и принудительного воздушного охлаждения и других способов. Если место установки трансформатора плохо проветривается, например, он размещен в небольшом замкнутом пространстве, воздух не может эффективно циркулировать, эффект естественного конвективного охлаждения будет значительно снижен. Кроме того, слишком большое количество пыли и грязи, скопившейся на поверхности трансформатора, также повлияет на его способность к радиационному теплоотводу. Некоторые сухие трансформаторы большой мощности обычно оснащены системой принудительного воздушного охлаждения, когда температура превышает определенный порог, автоматически включается вентилятор, ускоряя поток воздуха для отвода тепла. Однако, если вентилятор выходит из строя или воздушный канал заблокирован, эффект принудительного воздушного охлаждения не сможет нормально работать, что приведет к повышению температуры трансформатора.

Опасности, связанные с высокими рабочими температурами сухих трансформаторов

Ускоренное старение изоляции: Изоляционные материалы являются важной частью сухих трансформаторов, и их работа напрямую связана с безопасной эксплуатацией трансформатора. Когда рабочая температура слишком высока, молекулярная структура изоляционного материала будет меняться, что приводит к ухудшению его физических и химических свойств, ускоряет процесс старения изоляции. Исследования показали, что при повышении рабочей температуры сухого трансформатора на 8 ℃ - 10 ℃, старение изоляционного материала ускоряется примерно в два раза. Старение изоляции приведет к ухудшению изоляционных свойств изоляционных материалов, таких как снижение сопротивления изоляции, ослабление диэлектрической прочности и т.д., увеличивая вероятность короткого замыкания обмотки, заземления и других отказов, серьезно влияя на срок службы трансформатора. Например, срок службы сухого трансформатора, который может использоваться в течение 20 лет при нормальной рабочей температуре, может сократиться до 10 лет или даже меньше, если он будет долгое время работать в условиях высокой температуры.

Снижение операционной эффективности: При повышении рабочей температуры трансформатора сопротивление обмоток увеличивается. Согласно закону Ома (I = U / R, где I - ток, U - напряжение, а R - сопротивление), увеличение сопротивления приведет к уменьшению тока, если напряжение остается постоянным. Выходная мощность трансформатора P = UI (U - напряжение, I - ток), уменьшение тока означает уменьшение выходной мощности, что приводит к уменьшению рабочего КПД трансформатора. В то же время из-за увеличения сопротивления тепло, выделяемое обмоткой, еще больше возрастает, образуя замкнутый круг. Это не только приводит к нерациональному использованию энергии, но и может повлиять на качество электроснабжения энергосистемы и не удовлетворить спрос нагрузки на электроэнергию.

создавать потенциальную угрозу безопасности: Повышенная рабочая температура может вызвать ряд проблем с безопасностью. Если температура продолжает расти сверх допустимого предела для изоляционного материала, изоляция может быть нарушена, что приведет к короткому замыканию в обмотке. Ток короткого замыкания мгновенно выделит большое количество тепла, что может привести к возгоранию, представляя серьезную угрозу безопасности окружающего оборудования и персонала. Кроме того, высокая температура может вызвать расширение и деформацию внутренних частей трансформатора, что приведет к плохому контакту, ослаблению и другим проблемам, еще больше увеличивая риск выхода из строя. В некоторых важных энергетических объектах, таких как подстанции и центры обработки данных, сухие трансформаторы приведут к серьезным экономическим потерям и социальным последствиям в случае инцидента с нарушением техники безопасности.

Контроль и управление рабочей температурой сухого трансформатора

Методы контроля температуры

метод термометра: Это более распространенный и интуитивно понятный метод контроля температуры. В обмотке сухого трансформатора или сердечника и других ключевых частей установки термометров, таких как термопара термометр, RTD термометр и так далее. Эти термометры могут измерять температуру измеряемой части в режиме реального времени, преобразовывать температурный сигнал в электрический сигнал на выходе и считывать значение температуры непосредственно через дисплей прибора. Например, термопары термометры используют термоэлектрический эффект двух различных металлических материалов, когда температура меняется, термопары концы будут производить тепловой потенциал, путем измерения размера теплового потенциала может быть известно значение температуры.

метод термостата: Термостат - это интеллектуальная система контроля и управления температурой. Обычно он состоит из датчика температуры, контроллера и исполнительного механизма. Датчик температуры устанавливается внутри трансформатора, собирает данные о температуре в режиме реального времени и передает их в контроллер. Контроллер анализирует и обрабатывает собранные данные в соответствии с заданным температурным порогом, и когда температура превышает установленное значение, контроллер выдает команду для приведения в действие исполнительного механизма, например, запускает вентилятор для отвода тепла, посылает сигналы тревоги и так далее. В настоящее время контроллеры температуры на рынке становятся все более мощными, они не только могут осуществлять мониторинг и контроль температуры в режиме реального времени, но и обладают функцией регистрации данных, удаленной связи и т.д., что удобно для эксплуатационного и технического персонала для осуществления удаленного мониторинга и управления состоянием работы трансформатора.

Меры по контролю температуры

Естественное воздушное охлаждение: Для некоторых сухих трансформаторов с небольшой мощностью и относительно низкой рабочей температурой естественное воздушное охлаждение является простым и эффективным способом рассеивания тепла. Благодаря разумному проектированию формы трансформатора и вентиляционных каналов, естественная конвекция воздуха будет использоваться для отвода тепла, образующегося внутри трансформатора, в окружающую среду. Например, установите радиатор на кожухе трансформатора, чтобы увеличить площадь рассеивания тепла и способствовать естественной конвекции воздуха. В то же время убедитесь, что место установки трансформатора хорошо проветривается, и вокруг нет препятствий, блокирующих воздушный поток, чтобы улучшить эффект естественного воздушного охлаждения.

Принудительное воздушное охлаждениеКогда нагрузка на сухой трансформатор велика или рабочая температура окружающей среды высока, естественное воздушное охлаждение не может удовлетворить требованиям по отводу тепла, поэтому необходимо использовать систему принудительного воздушного охлаждения. Система принудительного воздушного охлаждения в основном состоит из вентилятора, воздуховода и системы управления. Когда температура трансформатора поднимается до определенной степени (например, температура обмотки достигает 100 ℃ - 110 ℃), контроллер температуры выдает команду на запуск вентилятора. Вентилятор через воздуховод будет дуть холодным воздухом на обмотку трансформатора, сердечник и другие горячие части, ускоряя распределение тепла. В процессе принудительного воздушного охлаждения необходимо регулярно проверять рабочее состояние вентилятора, чтобы убедиться, что он работает нормально и воздушный канал не перекрыт. Кроме того, в зависимости от фактической работы трансформатора можно регулировать скорость вращения вентилятора, чтобы контролировать интенсивность теплоотдачи и добиться энергосберегающего режима работы.

Регулировка нагрузки: Разумная регулировка нагрузки сухих трансформаторов также является одной из важных мер по контролю рабочей температуры. Контролируя и анализируя нагрузку энергосистемы, можно оптимизировать распределение нагрузки, чтобы избежать длительной работы трансформатора в режиме перегрузки. Например, в период пикового потребления электроэнергии нагрузку на трансформатор тока можно снизить, переведя часть некритичных нагрузок на другие трансформаторы, чтобы снизить его рабочую температуру. В то же время для некоторых сезонных или периодических нагрузок время запуска и остановки оборудования может быть разумно организовано в соответствии с фактическим спросом, так что трансформатор может работать в высокоэффективном и низкотемпературном режиме.

Улучшение операционной среды: Улучшение условий эксплуатации сухого трансформатора также важно для снижения температуры. Во-первых, убедитесь, что место установки трансформатора хорошо проветривается, путем установки вентиляционного оборудования, такого как вытяжной вентилятор, вентилятор и т.д., чтобы усилить циркуляцию воздуха, отвести тепло. Во-вторых, контролируйте температуру и влажность рабочей среды. В сезон высоких температур можно использовать кондиционеры и другое холодильное оборудование для снижения температуры окружающей среды; в условиях повышенной влажности можно установить оборудование для осушения воздуха, чтобы сохранить его сухим. Кроме того, необходимо регулярно очищать рабочую среду трансформатора, чтобы предотвратить накопление пыли, грязи и других загрязнений на поверхности трансформатора, влияющих на эффект теплоотдачи.

Понимание знаний, связанных с рабочей температурой сухих трансформаторов, и принятие эффективных мер по мониторингу и контролю - это ключ к обеспечению их безопасной, стабильной и эффективной работы. Благодаря разумному выбору изоляционных материалов, оптимизации условий теплоотвода, мониторингу температуры в реальном времени, своевременной корректировке рабочих параметров и другим средствам можно эффективно контролировать рабочую температуру трансформатора, продлевая срок службы оборудования и повышая надежность энергосистемы. На практике персонал по эксплуатации и обслуживанию энергосистем должен уделять пристальное внимание изменениям температуры сухого трансформатора, строго соблюдая соответствующие стандарты и нормы эксплуатации и обслуживания, чтобы обеспечить безопасную и стабильную работу энергосистемы.