변압기 냉각 시스템에 대한 가장 완벽한 설명

1. 냉각 방법의 표현

변압기의 냉각 방식은 일반적으로 왼쪽에서 오른쪽으로 다음과 같이 표시되는 네 가지 코드의 조합으로 나타냅니다.

예를 들어, ONAN은 오일 침지식 자냉각을 의미하며, 즉 내부 오일이 자연적으로 순환하고 외부 공기도 자연적으로 순환하는 방식입니다.

둘째, 변압기의 냉각 방식

유입식 전력 변압기의 냉각 방식은 용량에 따라 유입식 자냉식, 유입식 공랭식, 강제유류 순환 공랭식, 강제유류 순환 수랭식 등으로 나눌 수 있다.

1. 오일 침지형 자냉식

유입식 자냉 시스템은 별도의 냉각 장비가 필요 없으며, 변압기 내부에서 오일이 자연적으로 순환하면서 철심과 권선의 열이 오일의 대류에 의해 탱크 벽이나 방열판으로 전달됩니다. 변압기 용량에 따라 세 가지 구조로 나눌 수 있습니다.

1.1. 매끄러운 박스 벽면. 소용량 변압기는 이러한 구조를 채택하며, 박스 외피는 강판으로 용접되어 박스 벽면이 완전히 매끄럽습니다.

1.2. 냉각 리브형 박스 벽. 매끄러운 박스 벽에 열 방출 리브를 용접하여 공기와 접촉하는 면적을 넓히는 방식으로, 용량이 약간 더 큰 변압기에 적합합니다.

1.3. 히트 파이프 또는 라디에이터 냉각. 대용량 변압기의 경우, 연료 탱크의 냉각 표면적을 늘리기 위해 연료 탱크 외부에 여러 개의 라디에이터를 설치합니다. 라디에이터는 상부 및 하부 헤더가 있는 열 방출 파이프 세트입니다. (부품 제거)

그림 1은 히트 파이프가 장착된 유입식 자냉형 변압기의 오일 흐름 경로를 보여줍니다. 변압기가 운전 중일 때, 오일 탱크 내부의 오일은 철심과 권선의 발열로 인해 가열됩니다. 뜨거워진 오일은 오일 탱크 상단으로 상승한 후, 방열관 상단 입구를 통해 방열관으로 유입되어 냉각됩니다. 차가운 오일은 방열관을 따라 하강한 후, 방열관 하단을 통해 변압기 탱크 하부로 흐르면서 오일 흐름을 자동으로 순환시켜 변압기 철심과 권선을 효과적으로 냉각합니다.

유입식 자냉 냉각 시스템은 구조가 간단하고 신뢰성이 높아 10,000kVA 미만 용량의 변압기에 널리 사용됩니다.

그림 1. 유입식 자냉 변압기의 오일 흐름 경로

1 - 연료 탱크; 2 - 철심 및 권선; 3 - 냉각 파이프

2. 오일 침지형 공랭식

유입식 공랭 냉각 시스템은 유입 자연 순환식 또는 강제 공랭식 냉각 시스템이라고도 합니다. 이 시스템은 변압기 오일 탱크의 각 방열판 옆에 하나 이상의 팬을 설치하여 공기의 자연 대류를 강제 대류로 전환함으로써 방열판의 열 방출 능력을 향상시키는 방식입니다. 자냉식 시스템과 비교하여 냉각 효과를 150%~200%까지 향상시킬 수 있으며, 이는 변압기 출력 용량을 20%~40% 증가시키는 것과 같은 효과를 가져옵니다.

부하가 작을 때는 팬을 정지시켜 변압기를 자체 냉각 모드로 운전할 수 있습니다. 부하가 정격 부하의 70%와 같은 특정 값을 초과하면 팬이 자동으로 작동됩니다. 이러한 냉각 방식은 10,000kVA 이상의 중용량 변압기에 널리 사용됩니다.

3. 강제 오일 순환 공랭식

대용량 변압기용 강제유류순환 공랭식 냉각 시스템. 이 냉각 시스템은 유입식 공랭 방식을 기반으로 하며, 연료탱크의 주 케이스와 팬이 장착된 라디에이터(쿨러라고도 함)를 연결하는 배관에 수중유 펌프가 설치되어 있습니다. 유 펌프가 작동하면 강제유류탱크의 오일이 상부에서 라디에이터로 흡입된 후 변압기 하부에서 다시 오일탱크로 유입되어 강제유류순환을 발생시킵니다. 냉각 효과는 오일의 순환 속도에 비례합니다. 그림 2는 대형 변압기에 사용되는 강제유류순환 공랭식 냉각 시스템의 냉각 구조를 보여줍니다.

4. 강제 오일 순환식 수냉

강제유류순환수냉식 시스템은 수중유 펌프, 오일 쿨러, 오일 배관, 냉각수 배관 등으로 구성됩니다. 작동 시 변압기 상부의 오일은 오일 펌프에 의해 흡입되어 가압됩니다. 오일이 오일 쿨러를 통과할 때 냉각수가 오일을 냉각하는 데 사용됩니다. 따라서 이 냉각 시스템에서는 철심과 권선의 열이 먼저 오일로 전달되고, 오일의 열이 다시 냉각수로 전달됩니다. 이 냉각 방식은 효과적이지만 변압기의 밀폐 요구 조건이 매우 높고, 냉각 과정 동안 오일 압력이 냉각수 압력보다 높아야 합니다. 강제유류순환수냉식 시스템의 구조는 그림 3에 나타나 있습니다.