Bobină spirală de transformator de 100 kVA cu trecere longitudinală a uleiului

A Bobină spirală de transformator de 100 kVA cu trecere longitudinală a uleiuluicu serpentină LV înfăşurată în spirală şi conducte longitudinale de ulei de 5 mm reduce acel punct fierbinte cu 9-12°C. Verificat prin senzori de fibră optică încorporați în timpul funcționării termice din fabrică. Fabricat de Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd.

Problema măsurată: Gradientul de temperatură în transformatoarele de 100 kVA înfăşurate în strat

Date de testare din fabrică de la 12 unități S11 standard de 100 kVA (înfăşurat în strat, fără conducte interne) produse de Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. între ianuarie și decembrie 2024:

• Temperatura superioară a uleiului la 100% încărcare: 76-80°C
• Temperatura stratului de înfășurare exterior: 82-88°C
• Temperatura stratului de înfăşurare interior: 98-108°C
• Diferența de temperatură (interior spre exterior): 16-22°C
• Locația punctului fierbinte: strat interior, 1/3 superioară din înălțimea înfășurării

Folosind curbele de viață a izolației IEEE C57.91: la 108°C continuu, durata de viață estimată este de 10-12 ani. La 96°C, durata de viață estimată se dublează la 20-24 de ani. Această diferență de 12 °C este ținta de inginerie pentru proiectarea bobinei spiralate.

spirală + trecere longitudinală a uleiului: cum scade temperatura punctului fierbinte

Această bobină spirală de transformator de 100 kVA cu trecere longitudinală a uleiului înlocuiește bobina convențională LV cu bobinaj stratificat cu un design spiralat. Două modificări de inginerie funcționează împreună pe baza producției reale la Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. (înființată în 2007, fabrică de 40.000 m²).

Schimbarea 1: Geometria înfășurării în spirală

Strat de înfășurare stive 20-40 de spire în fiecare strat orizontal. Căldura de la turele interioare trebuie să treacă prin mai multe straturi de cupru și hârtie înainte de a ajunge la ulei. Înfășurarea în spirală înfășoară o tură pe strat într-un model elicoidal. Fiecare tură este expusă direct uleiului pe trei părți (sus, jos și lateral). Suprafața de contact cu uleiul crește cu aproximativ 35% în comparație cu înfășurarea stratului pe baza calculelor interne de inginerie.

Schimbarea 2: Conducte longitudinale de ulei

Între fiecare strat al spiralei, sunt introduse conducte din carton presat cu grosimea de 5 mm (conforme IEC 60641-3-1). Aceste conducte rulează vertical pe toată înălțimea bobinei. Uleiul intră în partea de jos, uleiul încălzit se ridică, uleiul mai rece îl înlocuiește. Convecția naturală creează un flux continuu prin canale. În designul convențional cu înfășurare în strat, uleiul din interiorul înfășurării este stagnant.

Calea termică rezultată

Căldura circulă cuprul → hârtie → ulei în conductă. Distanta: 1-2mm. În designul convențional: cupru → hârtie → cupru → hârtie → cupru → hârtie → ulei. Distanta: 8-12mm. Calea mai scurtă plus uleiul în mișcare echivalează cu o temperatură măsurată mai mică.

Comparație de funcționare termică din fabrică: bobină spirală vs rană strat

Dovezi cu imagini termice – Ce arată camera

În timpul perioadei de căldură din august 2024, imaginile termice (Fluke Ti480, emisivitate setată la 0,95 pentru oțel vopsit) ale suprafeței rezervorului au arătat:

• Unitate de bobinat stratificat:Punctul fierbinte apare pe partea superioară a rezervorului, aliniat cu locația interioară a înfășurării. Diferența de temperatură între punctul fierbinte și suprafața medie a rezervorului: 12-15°C.
• Unitate spirală (unitate de testare # SP240804):Temperatura suprafeței rezervorului este mai uniformă. Punct fierbinte cu doar 6-8°C peste medie. Nu este vizibilă nicio zonă fierbinte concentrată.

Specificații tehnice – Unitate spirală de 100 kVA

Toate valorile de mai jos sunt din înregistrările de producție din fabrică și rapoartele de încercare de tip pentru modelul S11-M-100/10 cu opțiune de înfășurare spirală LV.

Ghid de aplicare – Acolo unde bobina spirală oferă beneficii măsurabile

Cel mai mare beneficiu – recomandat pentru spirală

• Temperatura mediului >35°C timp de >3 luni pe an– Locații clienți: Filipine, Indonezia, Nigeria, Thailanda. Marja termică redusă face ca răcirea internă să fie critică.
• Instalare în interior cu flux de aer limitat– Camere electrice de subsol, substații subterane, încăperi de utilități clădiri înalte. Fără flux de aer extern pentru a ajuta la răcire.
• Cicluri de încărcare de mai mult de 2 ori pe zi– Mall-uri, producție cu ture de zi/noapte, stații de încărcare EV. Bobina spiralată răspunde mai rapid la schimbările de sarcină datorită inerției termice reduse.

Beneficiu moderat

• Sarcină continuă 24/7 la 60-80% din valoarea nominală – Temperatura este mai mică de 100% caz de sarcină, dar durata de viață extinsă oferă totuși valoare economică.
• Site-uri la distanță fără capacitate locală de reparații – Durata de viață extinsă reduce călătoriile de înlocuire și costurile de transport.

Beneficii reduse – utilizați stratul standard S11

• Temperatura ambientală constant sub 25°C pe tot parcursul anului
• Sarcina medie sub 40% din rating
• Transformatorul este în aer liber cu un flux de aer excelent (toate părțile expuse vântului)
• Bugetul proiectului este principala constrângere (utilizați unitatea standard)

Date privind lotul de producție – Ultimele 12 unități spiralate (martie 2024 - februarie 2025)

Notă de fabricație – Înfășurarea în spirală necesită echipamente specializate

Înfășurarea în spirală nu poate fi efectuată pe mașinile standard de înfășurare în straturi. Shanghai Industrial Transformer Co., Ltd. operează două mașini de bobinat spiralat dedicate (producător: Jiangxi Huadian, model: SK-1600, instalat în 2019 și 2022). FiecareBobină spirală de transformator de 100 kVA cu trecere longitudinală a uleiuluinecesită 45-60 de minute de timp de înfășurare (comparativ cu 20 de minute pentru înfășurarea în straturi pe echipamente convenționale). Acest lucru explică costul de producție mai mare și timpul de livrare mai lung al unităților spiralate.

Înfășurarea în spirală este disponibilă numai pentru bobinele de JT (tensiune joasă, curent ridicat). Bobinele HV rămân înfășurate în strat, deoarece cerințele de izolare a tensiunii de tensiune sunt mai critice decât optimizarea termică pentru înfășurările HV.

FAQ

Rezumat de inginerie – Când să specificați transformatorul cu bobină spirală de 100 kVA

Pe baza datelor de testare din fabrică (august 2024), a înregistrărilor loturilor de producție (12 unități, martie 2024 - februarie 2025) și a feedback-ului pe teren de la 23 de unități expediate:

Specificați designul spiralei când:temperatura ambiantă depășește 35°C în mod regulat, instalarea este în interior, cu un flux de aer limitat, cicluri de încărcare de mai mult de două ori pe zi sau durata de viață estimată depășește 15 ani.

Specificați stratul standard S11 când:ambiental este constant sub 30°C, transformatorul este în aer liber cu o bună ventilație, bugetul este principala constrângere sau instalația este temporară (mai puțin de 10 ani).

Bobină spirală de transformator de 100 kVA cu trecere longitudinală a uleiuluireduce temperatura măsurată a punctului fierbinte de la 106°C la 95°C (-11°C), extinde durata de viață estimată a izolației de la 11 la 22 de ani și adaugă 8-10% la costul de producție. Pentru aplicațiile cu climă caldă, perioada de amortizare este de aproximativ 2 ani prin costuri de înlocuire reduse.