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蒸发冷却变压器技术简介



蒸发冷却技术:

蒸发冷却技术是当今工业三大前沿冷却技术(蒸发冷却、气膜冷却、发汗冷却)之一。从热学原理上蒸发冷却是利用冷却介质蒸发时的汽化潜热带走主体设备的热量,由于冷却介质的汽化潜热比冷却介质的比热大百倍以上,所以蒸发冷却的效率远远优于常规散热方式。 

    显    热——其传热效率决定于温差,决定于冷却介质的比热容。传热方式:对流、传导、辐射 
    潜    热——其传热效率决定于相变:液态≒汽态,决定于冷却介质的蒸发热容。

 

变压器所用冷却介质传热参数对比:

变压器油:比热容 1892   J/kg. K

   气:比热容 1005   J/kg. K

SF6 气体:比热容 645    J/kg. K

AOF:蒸发热 126000 J/kg. K


蒸发冷却变压器

用一种低沸点、不燃的新型液态绝缘材料,取代变压器油作为变压器的绝缘冷却介质,并通过自身气液相变对变压器进行高效冷却,这种新型变压器称之为蒸发冷却变压器。


蒸发冷却变压器特征:

1、改变了传统变压器显热冷却方式,利用冷却介质汽化时的潜热带走变压器热量,提高变压器冷却效率,使变压器运行温升比油变国家标准降低20K以上。

2、利用冷却介质沸点钳制变压器最高运行温度,使变压器运行温升达到限值后,不再随着负荷的增加而增加。

3、改变了变压器绝缘冷却介质AOF,使变压器无油化。冷却介质不燃不爆并具有灭火的特性,使蒸发冷却变压器同样具有不燃防爆的特点。

4、采用非均相式蒸发冷却,变压器器身全部浸泡于绝缘冷却介质AOF中,冷却均匀,无局部过热。

5、采用非均相冷却系统,介质蒸汽冷凝空间大,使蒸发冷却变压器内部保持在微压力状态≤20kpa

6、冷却介质蒸发—冷凝循环靠变压器自身热耗推动,无需外界动力。

 

运行温度对变压器的影响

 

1、运行效率的影响: 

降低运行温度有助于提高变压器运行效率。

目前提高变压器效率、降低变压器能耗的主要策略是降低变压器空载损耗,主要是因为磁性材料取得了较大的发展,如提高硅钢片导磁率,减小硅钢片厚度,使用新型导磁材料非晶合金等。而几十年来铜的导电率改进仅仅只提高了3% ,如果要降低负载损耗,则必须大幅度增加铜线的使用,这样就导致成本增加,变压器体积增大。变压器负载损耗基本是空载损耗的10倍,因此降低负载损耗所带来的节能效果会更突出,更能极大的提高变压器运行效率。

实践证明,变压器的负载损耗与其运行温度有着直接的关系。因为负载损耗主要是变压器绕组的铜耗,绕组铜材的电阻率会随着温度的升高而增大,从而导致铜耗增加。计算与测试都表明,变压器的运行温度每升高10℃,变压器的负载损耗将增大4%左右,使变压器的运行效率大大降低。

所以,降低变压器负载损耗的有效方法不是增加铜线的用量,而是应用更先进的冷却手段降低绕组的运行温度。在同等用铜量的可比条件下,运行温度越低,其负载损耗越小。

 

2、运行寿命的影响: 

降低运行温度有助于提高变压器使用寿命。

构成变压器的材料有金属材料和绝缘材料两大类,金属材料一般能承受较高温度而不损坏,但绝缘材料在温度超过某一定值后会很快老化而损坏,所以,运行温度是影响变压器安全运行和绝缘寿命的主要因素。电力变压器的允许温升通常与其绝缘材料耐热等级有关,按照绝缘寿命的6℃法则,变压器绕组热点温度每升高6K,其绝缘材料的老化速度就要增加1倍,导致使用寿命大大缩短。

 

3、过负荷能力的影响: 

降低运行温度、钳制变压器运行温升有助于提高变压器过负荷能力。

变压器过负荷时,变压器运行温升急剧上升,导致变压器内绝缘材料老化速率加快,因此变压器对过负荷大小、过负荷时间有明确的规定,防止变压器缩减使用寿命或导致变压器运行故障。

采用蒸发冷却技术,可防止变压器局部过热,当变压器运行温度达到变压器介质沸点时,介质沸点可以钳制变压器温度使其不再升高,大大提高了变压器过负荷能力。

 

在电力变压器中应用更加先进的冷却技术—蒸发冷却,可以提高变压器的安全可靠性、提高运行效率、增加变压器使用寿命、增强变压器过负荷能力、减小变压器体积,更加绿色环保,综合提高变压器整体性能。

 

蒸发冷却变压器的基石—绝缘冷却介质AOF

1、使用的安全性

无闪点,不燃并具有灭火性能,无毒、无腐蚀。

 

2、环境的可接受性

温室效应低

高热性能,400℃不分解,寿命到期后便于回收再利用

 

3、 性能的适用性

汽化潜热大、粘度小(流动性好),冷却效果好。

气、液两相的介电强度高,介质损耗小,耐电弧

物化性能稳定,与变压器材料的相容性良好

超低凝固点: -130℃,无需担心低温环境介质凝固。

 

 
    新型绝缘介质消防(不燃)、环保、生化、老化性能已通过相关国家权威机构检测 
    不燃——经国家消防装备质量监督检验中心检测 
    环保——经信息产业部专用材料质量监督检验中心检测 
    安全——经上海化工研究院检测中心检测 
    稳定——经机械工业电工材料产品质量监督检测中心检测

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