Hochleistungslösung für die thermische Verwaltung spezieller Transformatoren zur Gewährleistung der Kernleistung und Verlängerung der Gerätelebensdauer

Ⅰ. Kernperspektive

Diese Lösung schlägt systematische Wärmeableitungs- und Temperaturkontrolloptimierungsstrategien vor, um die Herausforderungen der Wärmeverlagerung in speziellen Transformern unter schweren Betriebsbedingungen zu bewältigen:

• Extrembelastung: Dauerhafter Überlastbetrieb, Stoßlasten.
• Hohes harmonisches Verschmutzungsgrad: Zusätzliche Verluste durch nichtlineare Lasten.
• Höhe Umgebungstemperaturen: Freiluft- oder geschlossene Räume mit anhaltenden Umgebungstemperaturen ≥40°C.

Ⅱ. Schlüsselpunkte der Lösung

(A) Präzise thermische Simulation und Designoptimierung

1. Thermisches Digital Twin Modell
• Nutzung von CFD-Software (FloTHERM/Star-CCM+) zur Erstellung eines 3D-Wärme-Fluid-Kopplungsmodells.
• Genaue Simulation von Ölflusswegen, Wicklungshotspotverteilung und Kühlerleistung.
• Ausgabe optimierter Schemata: Erreicht eine Reduktion des Hotspot-Temperaturumfangs um >15% durch Anpassungen der Wärmeableitungskonstruktion.

(B) Maßgeschneidertes Kühlungssystemdesign

(C) Optimierung der Ölflusssteuerung

• Verbessertes Ölleitungsdesign:

A[Öleinlass] --> B[Siliziumstahlführungskanäle]

B --> C[Achsiale Wicklungölkanäle]

C --> D[Hotspot verstärkte Spritzdüsen]

D --> E[Obere Ölausgang]

• Erreicht eine Steigerung der Ölflussgeschwindigkeit in Hotspotbereichen um ≥300%, was zu einer Temperaturreduktion von 8-12K führt.

(D) Intelligente Temperaturregelsystem

Ⅲ. Zielvorgaben und Prüfnormen

1. Temperaturkontrolle
• Wicklungshotspottemperatur: ≤95°C (Nennlast) / ≤115°C (2-Stunden-Notfallüberlast)
• Obere Ölltemperaturerhöhung: ≤45K (entspricht IEC 60076-7)
2. Lebensdauer-Sicherheit
• Auf der Grundlage der 10°C-Regel (Montsinger's Regel): L = L₀ × 2^[(98°C - T_hotspot)/6]
• Sichert eine Isolationsthermalalterung <20% über die 30-jährige Planungslebensdauer.
3. Effizienzverbesserung
• Reduzierte Leerlaufverluste: 12% Reduzierung (niedriges Wirbelstromdesign)
• Energieverbrauch des Kühlungssystems: <5% der Gesamtverluste

Ⅳ. Typische Anwendungsszenarien