Když je transformátor zatížen, energetické ztráty v magnetickém jádru a vinutí se mění na teplo, které může poškodit izolaci. Je důležité bedlivě sledovat teplotu uvnitř zařízení, aby nedošlo k přehřátí a případnému požáru v rozvodnách. Hlavní součástí chlazení transformátoru je v tomto případě transformátorový olej. Výstup tepla z vinutí a jádra je pozvolný: od horkého kovu k oleji a poté do okolí.

Proces chlazení transformátoru lze rozdělit na dvě složky: vnitřní a vnější chlazení. Každá součást vyžaduje vlastní technickou implementaci. V prvním případě je celý systém (trubky, kanály atd.) umístěn uvnitř transformátoru a zvenčí neviditelný. V druhém případě jsou všechny prvky (filtry, ventilátory, čerpadla atd.) umístěny externě a lze je systematicky udržovat.

Způsoby chlazení transformátoru

• Transformátory do 16000 KVA jsou chlazeny přirozeným olejovým chlazením. Nádrže těchto transformátorů jsou hladké, s chladicími trubkami a trubkovými radiátory. Olej přenáší teplo z jádra a cívek do okolí.

Přirozený pohyb kapaliny je způsoben rozdílem hustoty při vyšších a nižších teplotách, který řídí proces konvekce. Teplo soustředěné v horní části radiátoru je odváděno externě částečně sáláním a částečně konvekcí vzduchu.

Maximální teplota oleje při jmenovitém zatížení nesmí překročit +95oC.

Olejový ohřev s nuceným tahem a nuceným oběhem oleje se používá u transformátorových jednotek pracujících na vyšší napětí.

Systém obsahuje externí radiátorové trubky s chlazením vzduchem z ventilátorů instalovaných na stěnách nádrže transformátoru. Ventilátory nasávají vzduch zespodu a směřují jej do horní části trubic, čímž ochlazují horký olej.

Pokud je jmenovité zatížení nižší než 100 %, může tento chladicí systém fungovat s vypnutými ventilátory. V tomto případě je hlavní podmínkou udržení teploty pod 55 oC, když je venkovní teplota nad nulou, a pod 45 oC, když je teplota pod nulou.

Toto uspořádání lze použít pro chlazení transformátoru do 100 000 KVA.

• Další metodou používanou u transformátorů od 63 000 KVA a výše je chlazení transformátoru nuceným tahem a nuceným oběhem oleje přes vzduchové chladiče.

Systém je založen na vzduchových chladičích oleje. Skládají se z tenkých žebrovaných trubek s elektrickými pumpami. Čerpadla tlačí kapalinu podél potrubí vysokou rychlostí. Díky nucenému proudění vzduchu a velké ploše jsou tyto chladiče kompaktní a vysoce účinné.

• U vysokonapěťových transformátorů se používá řízená cirkulace, kdy je olej přiváděn trubkami do nejteplejších částí vinutí.

Systém lze ovládat manuálně i automaticky, s možností zapojení systému současně s transformátorem, pro zintenzivnění procesu chlazení připojením pomocného chladiče (při dosažení jmenovité zátěže) nebo záložního chladiče (v případě poruchy primárního systému).

• Posledním způsobem je olejo-vodní chlazení s nuceným oběhem oleje. Systém je poměrně složitý a používá se v transformátorech pracujících na 160 000 KVA a více. Tento systém je z hlediska designu velmi podobný dříve popsanému. Rozdíl je v tom, že trubky chladiče obsahují vodu a mezi trubicemi je olej.

Určitou komplikací je velké množství vody nutné pro funkci systému.

V chladném období je možné vypouštění vody a ohřev, aby se zabránilo zamrznutí.

Systém je také vybaven snímači teploty, průtoku oleje a tlaku kapalin a také zvukovými alarmy.

Olejovo-vodní chlazení transformátoru dokáže udržet teplotu vrchních olejových vrstev na 50-55 oC. Přívod vody se zastaví při poklesu teploty na 10 oC.

Požadované parametry transformátorového oleje

Transformátorový olej není pouze chladicí činidlo transformátoru, ale také dielektrikum. Jeho čistota a kvalita musí odpovídat předpisům.

Hlavní kvalitativní parametry transformátorového oleje jsou:

• Nepřítomnost síry a kyseliny, protože mohou poškodit izolaci transformátoru;
• Efektivní odvod tepla z jádra a vinutí. Olej musí mít vysokou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost. Důležitá je také viskozita oleje. Mění se s teplotou. Vysoce výkonné transformátory jsou naplněny typy oleje, které mohou rychle měnit viskozitu s měnící se teplotou;
• Vysoká dielektrická pevnost. Dielektrická pevnost vzduchu je běžně 30 kV/cm, ale pro transformátorový olej je tento parametr 150 kV/cm. Dielektrická pevnost je ovlivněna obsahem vlhkosti. Olej musí být co nejsušší. Prach a jiné nečistoty, jako jsou plyny, mohou také snížit dielektrickou pevnost oleje;
• Vysoký bod vzplanutí oleje, výrazně vyšší než bezpečná provozní teplota transformátoru, aby se zabránilo vznícení. Spodní hranice zapalování transformátoru je 150oC. Dielektrická kapalina pak musí mít bod vzplanutí alespoň 180 oC. Transformátorový olej je hořlavý materiál, proto je nutné přijmout protipožární opatření.

Metody čištění a regenerace transformátorového oleje

Olej v nádrži transformátoru musí být čas od času vyměněn, aby plnil hlavní funkci jako dielektrikum a médium pro chlazení transformátoru. I nový olej je však kvůli nesprávnému skladování nebo přepravě nasycen kyslíkem, vlhkostí a pevnými částicemi.

Moderní průmyslové technologie umožňují čištění, sušení a odplyňování oleje, a to jak použitého, tak nového oleje, před jeho použitím v elektrických zařízeních.

GlobeCore vyvíjí zařízení pro čištění transformátorového oleje k odstranění pevných částic a jiných nečistot, jako je vlhkost, plyny, pryskyřice atd.

Jednou z takových jednotek je mobilní jednotka na zpracování ropy CMM-0.6. Skládá se z vakuové komory, olejové a vakuové pumpy, ohřívače a filtrační části s jednorázovými filtračními vložkami. Primárním účelem stroje je čistit olej pomocí vakua, ale může také přečerpávat olej z jedné nádrže do druhé a ohřívat jej.

Po zpracování s CMM-0,6 olej má dielektrickou pevnost 60 kV a neobsahuje žádné pevné částice větší než 5 mikronů.

Jednotka je kompaktní a mobilní pro použití na místě. Je napájen z běžného zdroje 220V.

Jednotka je uvedena do provozu specialisty GlobeCore, kteří také instruují klienta od okamžiku nákupu až po uvedení do provozu. Jednotka je vyrobena z vysoce kvalitních komponent pro spolehlivost a dlouhou životnost.

Jednotka GlobeCore bude přínosem pro společnosti zabývající se servisem a údržbou transformátorů.