Je transformator koel houden: Een duik in de koelmethodes van transformatoren

Ik heb vele jaren met elektriciteit gewerkt. Eén ding dat ik heb geleerd is dat warmte een groot probleem is voor een transformator. Deze verbazingwekkende machines die onze wereld van energie voorzien, produceren veel warmte wanneer ze werken. Als er niet goed voor die warmte wordt gezorgd, kan dat grote problemen veroorzaken. Deze problemen kunnen variëren van slecht werken tot helemaal kapot gaan. Daarom is het zo belangrijk om te weten hoe transformatoren worden gekoeld. In dit artikel laat ik je alle verschillende manieren zien waarop we deze hardwerkende machines koel houden zodat ze goed blijven werken. We zullen kijken naar eenvoudige manieren zoals het gebruik van lucht om dingen af te koelen. We kijken ook naar moeilijkere manieren waarbij olie en water worden gebruikt. Als je klaar bent met lezen, zul je begrijpen waarom een goed koelsysteem een transformator helpt om lang mee te gaan en goed te werken.

Waarom is koeling zo belangrijk voor een transformator?

Laten we beginnen met de simpele feiten. Een transformator heeft als taak elektriciteit van de ene plaats naar de andere te verplaatsen. Dit proces is niet perfect. Sommige stroom wordt omgezet in warmte. Deze warmte ontstaat in de kern en de wikkelingen van de transformator. Als deze warmte niet wordt afgevoerd, loopt de temperatuur van de transformator op. Dit kan veel schade veroorzaken. Hoge temperaturen kunnen ervoor zorgen dat de speciale coatings in de transformator kapot gaan. Dit kan kortsluiting of zelfs een volledig defect veroorzaken.

Je kunt het zien als de motor in je auto. Die produceert veel warmte. Als het koelsysteem niet meer werkt, wordt de motor te heet en raakt hij beschadigd. Hetzelfde geldt voor een transformator. Een goed koelsysteem is erg belangrijk. Het zorgt ervoor dat de transformator op een veilige temperatuur blijft werken. Dit zorgt ervoor dat hij lang meegaat en probleemloos werkt. Een koelsysteem heeft één hoofdtaak. Het moet de warmte van de transformator afvoeren. Het verplaatst de warmte naar de lucht of het water eromheen.

Wat zijn de hoofdtypen transformatoren en hun koelbehoeften?

We kunnen transformatoren in twee hoofdgroepen indelen: droogtransformatoren en oliegedompelde transformatoren. Je zou kunnen raden wat dit betekent op basis van de namen. Het grote verschil is wat ze gebruiken om te koelen. Droogtransformatoren worden gekoeld door lucht. Oliegedompelde transformatoren gebruiken een speciale olie. Welk type transformator je moet gebruiken, hangt af van een paar dingen. Deze dingen zijn het vermogen, de functie en de locatie.

Droogtransformatoren worden veel binnenshuis gebruikt. Je vindt ze op plaatsen zoals kantoorgebouwen en ziekenhuizen. Ze worden als veiliger beschouwd omdat ze geen olie bevatten die vlam kan vatten. Oliegedompelde transformatoren komen veel voor. Je ziet ze in elektriciteitscentrales in de open lucht en voor klussen waar veel vermogen nodig is. Dit komt omdat olie een beter koelmiddel is dan lucht. Elk type transformator heeft zijn eigen koelmethoden, die we hierna zullen bekijken.

Hoe blijven droge transformatoren koel?

Droogtransformatoren koelen met lucht. De eenvoudigste manier is Natuurlijke lucht (AN) koeling. Bij deze methode beweegt de lucht rond de transformator rond de wikkelingen en de kern. Dit gebeurt vanzelf en wordt natuurlijke convectie genoemd. Als de transformator warm wordt, wordt de lucht eromheen warm, stijgt op en wordt vervangen door koelere lucht van onderaf. Deze natuurlijke luchtverplaatsing helpt om de warmte kwijt te raken. Deze manier is goedkoop en werkt goed voor kleinere transformatoren die niet veel warmte produceren.

Voor grotere droge transformatoren is natuurlijke luchtkoeling misschien niet voldoende. Dit is waar Geforceerde lucht (AF) koeling wordt gebruikt. Deze methode maakt gebruik van ventilatoren of blazers om lucht over de kern en wikkelingen van de transformator te blazen. Hierdoor wordt de warmte veel sneller afgevoerd. Door deze geforceerde luchtcirculatie kan de transformator meer vermogen aan zonder te heet te worden. Soms gebruikt een transformator beide manieren om af te koelen. Dit wordt AN/AF genoemd. De ventilatoren gaan pas werken als de temperatuur een bepaald niveau bereikt.

Wat is de ONAN-koelmethode bij oliegedompelde transformatoren?

Nu gaan we het hebben over olie-ingedompelde transformatoren. De eenvoudigste koelmethode hiervoor is Olie Natuurlijk Lucht Natuurlijk (ONAN). In een ONAN transformator zitten de kern en de wikkelingen in een tank die gevuld is met transformatorolie. Deze olie heeft twee functies. Het voorkomt dat elektriciteit naar plaatsen gaat waar dat niet zou moeten. Het helpt ook de transformator te koelen. Als de transformator werkt, verplaatst de warmte van de wikkelingen en de kern zich naar de olie.

De hete olie is lichter en gaat daarom naar de bovenkant van de transformatortank. Wanneer het afkoelt, wordt het zwaarder en zakt het terug naar de bodem. Hierdoor beweegt de olie uit zichzelf. We noemen dit proces natuurlijke convectie. De warmte verplaatst zich dan van de transformatortank naar de buitenlucht. Om de koeling te verbeteren, wordt de tank vaak gemaakt met een groter buitenoppervlak. Dit wordt gedaan door koelbuizen of radiatoren toe te voegen. De ONAN-methode is eenvoudig, werkt goed en wordt veel gebruikt voor kleine tot middelgrote transformatoren.

Wanneer is geforceerde lucht nodig? De ONAF-methode begrijpen

Voor grotere transformatoren die meer warmte produceren, is de ONAN-koeling misschien niet voldoende. In deze situaties moeten we het koelproces een beetje helpen. Dan gebruiken we de Olie Natuurlijke Lucht Gedwongen (ONAF) methode. Het ONAF-systeem is als het ONAN-systeem, maar met een extra hulp. De olie beweegt nog steeds uit zichzelf in de transformator door convectie. Maar er worden ventilatoren toegevoegd aan de buitenkant van de transformator, meestal dicht bij de radiatoren.

Deze ventilatoren blazen lucht over de buitenkant van de transformatortank en de radiatoren. Hierdoor verdwijnt de warmte veel sneller. Deze geforceerde luchtverplaatsing helpt om de olie beter te koelen. Hierdoor kan de transformator grotere klussen aan. De ventilatoren worden meestal aangestuurd door een instrument dat de temperatuur controleert. Ze gaan alleen aan als de olie te heet wordt, waardoor stroom wordt bespaard. De ONAF-methode wordt vaak gebruikt en is een goede keuze voor het koelen van middelgrote tot grote vermogenstransformatoren.

Wat gebeurt er als je zowel olie als lucht forceert? De OFAF-methode

Als we het hebben over zeer krachtige transformatoren, is zelfs de ONAF-methode misschien niet sterk genoeg om de temperatuur veilig te houden. Voor deze grotere transformatoren hebben we een sterkere manier nodig om ze te koelen. Dit is waar de Olie Gedwongen Lucht (OFAF) methode wordt gebruikt. Bij dit systeem wachten we niet gewoon tot de olie uit zichzelf beweegt. In plaats daarvan wordt een speciale pomp gebruikt om de olie door de transformator en het koelsysteem te duwen.

Deze geforceerde beweging van de olie zorgt ervoor dat de warmte zeer snel en op een goede manier van de kern en de wikkelingen wordt afgevoerd. Bovenop de geforceerde oliebeweging worden ventilatoren gebruikt om lucht over de radiatoren te blazen. Dit is net als bij de ONAF-methode. Door zowel geforceerde olie als geforceerde lucht te gebruiken, krijgen we een zeer goed koelsysteem. Het kan de grote hoeveelheid warmte van zeer grote transformatoren aan.

Kan water worden gebruikt om een transformator te koelen?

Ja, in sommige situaties wordt water gebruikt als koelvloeistof voor transformatoren. Dit wordt vaak gedaan op plaatsen waar je makkelijk aan water kunt komen, zoals in elektriciteitscentrales die water gebruiken om elektriciteit te maken. De methode heet Olie Gedwongen Water Gedwongen (OFWF). In dit systeem wordt de hete transformatorolie door een warmtewisselaar gepompt.

In de warmtewisselaar verplaatst de warmte zich van de hete olie naar koel water. Dit water beweegt door een andere set pijpen. Dit is een zeer goede manier om dingen te koelen omdat water veel meer warmte kan opnemen dan lucht. Het OFWF koelsysteem wordt meestal gebruikt voor zeer grote transformatoren. Voor deze transformatoren zou luchtkoeling niet goed genoeg zijn of niet goed genoeg werken.

Hoe helpen radiatoren en warmtewisselaars bij het koelen?

Radiatoren en warmtewisselaars zijn zeer belangrijke onderdelen van het koelsysteem voor oliegedompelde transformatoren. De belangrijkste taak van een radiator is om meer buitenruimte te geven zodat warmte van de transformatorolie naar de lucht eromheen kan bewegen. Denk maar aan de radiator in je auto. Een transformatorradiator werkt op dezelfde manier. De hete olie van de transformator beweegt door de radiator. De radiator bestaat uit vele lamellen of panelen. Dit grote buitenoppervlak zorgt ervoor dat de warmte sneller wordt afgevoerd.

Een warmtewisselaar is een instrument dat warmte verplaatst van de ene vloeistof naar de andere. De vloeistoffen raken elkaar niet aan. In een OFWF-koelsysteem verplaatst de warmtewisselaar warmte van de hete transformatorolie naar het koele water. Zowel radiatoren als warmtewisselaars hebben een belangrijke taak. Ze zorgen ervoor dat het koelsysteem van de transformator de warmte kan afvoeren die wordt geproduceerd terwijl de transformator werkt.

Wat is een transformatorkoelklasse en waarom is deze van belang?

Om alle koelmethoden gemakkelijk te begrijpen, wordt een systeem van koelklassen gebruikt. Deze klassen worden weergegeven met een vierletterige code. Deze code vertelt je wat er wordt gebruikt voor koeling en hoe het beweegt voor zowel het binnen- als het buitenkoelsysteem. Hier is een tabel die uitlegt wat de letters betekenen:

Bijvoorbeeld, ONAN betekent Oil Natural Air Naturaal. ONAF betekent Oil Natural Air Forced. Het is belangrijk om deze koelklassen te begrijpen. Dit geldt voor iedereen die helpt bij het plannen, gebruiken of repareren van transformatoren. Het helpt ervoor te zorgen dat het juiste koelsysteem wordt gekozen voor de klus.

Welke koelmethode is geschikt voor welke transformator?

Het kiezen van de juiste koelmethode hangt af van een paar dingen. Deze dingen zijn de grootte en het vermogen van de transformator, waar hij voor gebruikt wordt, de luchttemperatuur eromheen en hoeveel hij kost. Hier volgt een eenvoudige handleiding:

• Droogtransformatoren:
  • AN (Air Natural): Goed voor kleinere transformatoren. Ze moeten in schone binnenruimten staan met veel frisse lucht.
  • AF (Air Forced): Gebruikt voor grotere droge transformatoren. Ook gebruikt op plaatsen met hetere luchttemperaturen om meer koelvermogen toe te voegen.
• Oliegeïsoleerde transformatoren:
  • ONAN (Olie Natuurlijk Lucht Natuurlijk): Een veelgebruikte en goedkope manier voor kleine tot middelgrote transformatoren.
  • ONAF (Oil Natural Air Forced): Gebruikt voor middelgrote tot grote stroomtransformatoren die extra koeling nodig hebben.
  • OFAF (Oil Forced Air Forced): Gebruikt voor transformatoren met zeer hoog vermogen. Deze hebben zowel geforceerde olie als geforceerde lucht nodig om goed af te koelen.
  • OFWF (Oil Forced Water Forced): Een zeer goede methode die wordt gebruikt voor zeer grote transformatoren. Het wordt vaak gebruikt in energiecentrales waar veel water is.

Samengevat

Een transformator koel houden is niet zomaar een goed idee. Het is heel belangrijk voor hoe goed hij werkt, hoe veilig hij is en hoe lang hij meegaat. Er zijn veel verschillende koelmethoden. Ze gaan van de eenvoudige natuurlijke luchtbeweging van een droge transformator tot de sterke geforceerde olie- en watersystemen van grote vermogenstransformatoren. Elke methode is gemaakt voor een ander soort werk. Door deze methoden te begrijpen, kunnen we ervoor zorgen dat deze belangrijke onderdelen van ons elektriciteitssysteem jarenlang goed blijven werken.

Dit zijn de belangrijkste dingen om te onthouden:

• Hitte is een groot probleem voor transformatoren. Het kan speciale coatings ruïneren en defecten veroorzaken.
• Transformatoren worden in twee hoofdgroepen onderverdeeld: droge transformatoren (gekoeld door lucht) en olie-ingedompelde transformatoren.
• Transformatoren van het droge type gebruiken natuurlijke lucht (AN) of geforceerde lucht (AF) om te koelen.
• Olie-ingedompelde transformatoren gebruiken methoden zoals ONAN, ONAF, OFAF en OFWF.
• Radiatoren en warmtewisselaars zijn erg belangrijk voor het afvoeren van de warmte in oliegedompelde transformatoren.
• Welke koelmethode je kiest, hangt af van de grootte, het vermogen en de functie van de transformator.