Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 08.02.2026 Herkunft: Website
Die Zuverlässigkeit eines Stromnetzes hängt untrennbar mit dem Wärmemanagement seiner teuersten Anlagen zusammen. Ein dreiphasiger Öltransformator ist während seines Betriebs enormen thermischen Belastungen ausgesetzt, da der Prozess der Spannungsumwandlung zwangsläufig zu Energieverlusten führt. Diese Verluste manifestieren sich als Wärme im Kern und in den Wicklungen. Ohne ausgefeilte Kühlstrategien würde die Spannungsfestigkeit des Isolieröls abnehmen und die Zelluloseisolierung würde spröde werden, was zu vorzeitiger Alterung oder einem katastrophalen Ausfall der Isolierung führen würde Ölgetauchter Verteilungstransformator.
Bei den Kühlmethoden für Leistungstransformatoren handelt es sich um standardisierte Systeme zur Ableitung der inneren Wärme mithilfe verschiedener Kombinationen aus natürlicher oder erzwungener Öl- und Luftzirkulation. Zu den gebräuchlichsten Methoden gehören ONAN (Oil Natural Air Natural) für die Standardverteilung, ONAF (Oil Natural Air Forced) für erhöhte Kapazität und OFAF (Oil Forced Air Forced) für die Leistungsübertragung mit hoher Kapazität in einem dreiphasigen Öltransformator.
Die Auswahl der geeigneten Kühlmethode ist nicht nur eine technische, sondern auch eine wirtschaftliche Entscheidung, die sich auf die Gesamtbetriebskosten und den Betriebsbedarf des Geräts auswirkt. In den folgenden Abschnitten werden wir die Nomenklatur dieser Systeme aufschlüsseln, die Physik hinter der Wärmeübertragung in einem dreiphasigen Öltransformator untersuchen und die Effizienz verschiedener Konfigurationen vergleichen. Unabhängig davon, ob es sich um einen Standard handelt -Öltransformator oder einen Hochspannungs- Öl-Lufttransformator , ist das Verständnis dieser Kühlklassen für die moderne Elektrotechnik von entscheidender Bedeutung.
Warum ist die Kühlung bei Leistungstransformatoren wichtig?
Was bedeutet die ONAN-Kühlmethode bei Leistungstransformatoren?
Was ist das ONAF-Kühlsystem und wann wird es verwendet?
Wie funktioniert die OFAF-Kühlmethode in Leistungstransformatoren?
Was ist OFWF-Kühlung und wo wird sie angewendet?
Wie wählt man die richtige Kühlmethode für einen Transformator aus?
Perspektiven von Branchenspezialisten zur Kühltechnik
Abschluss
FAQ
Die Kühlung ist bei einem dreiphasigen Öltransformator von entscheidender Bedeutung, um eine Verschlechterung der inneren Isolierung zu verhindern und sicherzustellen, dass das Gerät seine Nennlast bewältigen kann, ohne sichere thermische Grenzwerte zu überschreiten.
Der Hauptgrund für die Kühlung eines dreiphasigen Öltransformators ist der Schutz der festen Isolierung. Bei einem Öl-Verteilungstransformator sind die Kupferwicklungen in Papier eingewickelt und in Mineralöl getaucht. Da durch Verluste und Hysterese Wärme erzeugt wird, steigt die Temperatur. Bei jedem Anstieg um 8 °C bis 10 °C über die Nenntemperatur dreiphasigen Öltransformator . halbiert sich die Lebensdauer der Isolierung in einem Durch eine effektive Kühlung wird sichergestellt, dass die „Hot-Spot“-Temperatur auf einem beherrschbaren Niveau bleibt.
Darüber hinaus beeinflusst die Kühlung die physikalische Dichte und chemische Stabilität des Isolieröls. In einem dreiphasigen Öltransformator fungiert das Öl sowohl als Kühlmittel als auch als dielektrische Barriere. Wenn das Öl überhitzt, kann es oxidieren, wodurch Schlamm und Säuren entstehen, die die Wicklungen des Öls weiter angreifen Ölgetauchter Verteilungstransformator . Durch die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur bewahrt das Kühlsystem die Fähigkeit des Öls, Lichtbögen und interne Kurzschlüsse zu verhindern.
Aus Kapazitätssicht bestimmt die Kühlmethode die maximale Leistung, die ein dreiphasiger Öltransformator sicher liefern kann. Wenn Sie beispielsweise einen Öl-Verteilungstransformator mit externen Ventilatoren aufrüsten, um einen Öl-Natürlich-Luft-Zwangstransformator zu schaffen , kann dieser eine höhere Last tragen als seine Basisleistung. Diese Flexibilität ist für Versorgungsunternehmen von entscheidender Bedeutung, die die schwankende Nachfrage im gesamten Netz bewältigen können, damit sie aus einer einzigen dreiphasigen Öltransformatorinstallation mehr Nutzen ziehen können .
ONAN steht für Oil Natural Air Natural, eine Kühlmethode, bei der sowohl das interne Öl als auch die externe Luft durch natürliche Konvektion zirkulieren, um die Wärme vom dreiphasigen Öltransformator abzuleiten.
In einem Dreiphasen-Öltransformator mit ONAN-Einstufung ist der Prozess vollständig passiv. Wenn sich die Wicklungen erwärmen, wird das umgebende Öl weniger dicht und steigt an die Oberseite des Tanks. Anschließend gelangt es in die Kühlerblöcke, wo es Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Wenn das Öl abkühlt, wird es dichter und sinkt zurück auf den Boden des Tanks des Ölverteilungstransformators . Dieser als Thermosiphon-Effekt bekannte Zyklus erfordert keine Pumpen oder externe Stromversorgung und ist damit die zuverlässigste Methode für einen dreiphasigen Öltransformator.
Der Teil „Air Natural“ des Akronyms bezieht sich auf die Art und Weise, wie die Wärme von den Heizkörpern abgeführt wird. Die Umgebungsluft strömt auf natürliche Weise über die Kühlerlamellen, da sie von der Metalloberfläche erwärmt wird. Dadurch ist der ONAN -Ölverteilungstransformator sehr leise und praktisch wartungsfrei, da keine beweglichen Teile wie Lüfter oder Pumpen ausfallen könnten. Es handelt sich um die Standardkühlkonfiguration für die meisten Dreiphasen-Öltransformatoreinheiten, die in Wohn- und Leichtindustriegebieten eingesetzt werden.
Da die Kühlung jedoch auf natürlicher Bewegung beruht, müssen die Kühler eines ONAN- Dreiphasen-Öltransformators relativ groß sein, um eine ausreichende Oberfläche bereitzustellen. Dadurch vergrößern sich die Gesamtabmessungen des Öl-Verteilungstransformators . Trotz der größeren Stellfläche ist ONAN aufgrund seiner Einfachheit die bevorzugte Wahl für einen ölgeschützten Verteilungstransformator mit einer Nennleistung von unter 30 MVA, bei dem Zuverlässigkeit und geringe Geräuschentwicklung Vorrang vor Leistungsdichte haben.
Das ONAF- oder Oil Natural Air Forced Transformer-System verwendet externe elektrische Ventilatoren, um Luft über die Heizkörper zu blasen, wodurch die Wärmeableitungsrate eines Dreiphasen-Öltransformators im Vergleich zur natürlichen Konvektion deutlich erhöht wird.
Ein Oil Natural Air Forced Transformer arbeitet nach dem gleichen internen Prinzip wie eine ONAN-Einheit – das Öl zirkuliert immer noch auf natürliche Weise über den Thermosiphoneffekt. Allerdings verändert die Hinzufügung von Lüftern an den Kühlerbänken die externe Kühldynamik. Durch das Drücken von Luft über die Rippen kann der Oil Natural Air Forced Transformer Wärme viel schneller abführen, sodass der Three Phase Oil Immersed Transformer eine erhöhte Last bewältigen kann – oft bis zu 133 % seiner ONAN-Basisleistung.
Diese Methode wird typischerweise verwendet, wenn ein dreiphasiger Öltransformator Spitzenlasten bewältigen muss, die seine normale Kapazität überschreiten. Die Lüfter werden in der Regel über Temperatursensoren gesteuert; Sie werden erst aktiviert, wenn die Öltemperatur im Ölverteilungstransformator einen bestimmten Sollwert erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass der Oil Natural Air Forced Transformer energieeffizient bleibt und Hilfsstrom nur dann verwendet, wenn dies zum Schutz der internen Komponenten des Three Phase Oil Immersed Transformer unbedingt erforderlich ist.
In modernen Umspannwerken ist der Oil Natural Air Forced Transformer eine beliebte Wahl, da er eine „doppelte Leistung“ (z. B. 20/26 MVA) bietet. Dies bedeutet, dass der dreiphasige Öltransformator unter ONAN-Bedingungen mit 20 MVA und unter ONAF-Bedingungen mit 26 MVA betrieben werden kann. Diese Vielseitigkeit macht den Oil Natural Air Forced Transformer ideal für wachsende städtische Gebiete, in denen der Strombedarf in den Sommermonaten ansteigen kann und der Oil Immersed Distribution Transformer härter arbeiten muss, ohne zu überhitzen.
OFAF steht für Oil Forced Air Forced, ein System, bei dem sowohl Öl als auch Luft mechanisch mithilfe von Pumpen und Ventilatoren bewegt werden, um maximale Kühleffizienz in einem Dreiphasen-Öltransformator mit hoher Kapazität zu erreichen.
Die OFAF-Methode ist für sehr große Dreiphasen-Öltransformatoreinheiten reserviert , bei denen die natürliche Konvektion nicht ausreicht, um die enormen erzeugten Wärmemengen abzuleiten. Bei diesem Aufbau ist eine Ölpumpe in den Kühlkreislauf des Ölverteilertransformators integriert . Die Pumpe drückt das heiße Öl mit hoher Geschwindigkeit durch die Kühler, während Lüfter gleichzeitig Luft über die Kühleroberflächen drücken. Dieser doppelt erzwungene Ansatz ermöglicht ein des dreiphasigen Öltransformators . im Verhältnis zu seiner Leistungsabgabe sehr kompaktes Design
Indem es das Öl dazu zwingt, sich zu bewegen, eliminiert das OFAF-System die langsame „Aufwärmphase“, die für den Start eines Thermosiphons in einem Standard- Ölverteilungstransformator erforderlich ist . Die Wärmeübertragung von den Wicklungen auf das Öl ist viel gleichmäßiger, wodurch das Risiko interner heißer Stellen im Dreiphasen-Öltransformator verringert wird . Da jedoch Pumpen erforderlich sind, erfordert diese Kühlmethode eine häufigere Wartung und eine zuverlässige Hilfsstromquelle, um den Ölverteilertransformator betriebsbereit zu halten.
Obwohl die OFAF-Methode sehr effektiv ist, wird sie für einen Standard- Ölverteilungstransformator selten verwendet . Typischerweise tritt es bei Generator-Aufwärtstransformatoren oder großen Umspannwerken auf. Für die meisten Verteilungsanforderungen bietet ein Oil Natural Air Forced Transformer ein besseres Gleichgewicht zwischen Komplexität und Leistung. Der OFAF- Dreiphasen-Öltransformator ist der „Hochleistungs“-Sportler unter den Transformatoren, der für eine konstante, hochintensive Wärmeabgabe ausgelegt ist.
OFWF oder Oil Forced Water Forced Cooling verwendet einen Wärmetauscher, bei dem Öl durch eine Kammer gepumpt wird, die durch zirkulierendes Wasser gekühlt wird. Dies bietet die effizienteste Wärmeübertragung für einen dreiphasigen Öltransformator in Umgebungen mit begrenztem Platzangebot oder in Umgebungen mit hohen Temperaturen.
Wasser ist ein wesentlich effizienteres Wärmeübertragungsmedium als Luft. In einem OFWF- Dreiphasen-Öltransformator wird das Öl durch einen Wärmetauscher gepumpt, wo es in engen Kontakt mit Rohren kommt, die kaltes Wasser führen. Dadurch kann eine enorme Wärmemenge aus dem Ölverteilertransformator abgeführt werden. auf sehr kleinem Raum Dieser ist wesentlich kompakter als sogar ein Öl-Lufttransformator und eignet sich daher ideal für unterirdische Umspannwerke oder Wasserkraftwerke.
Die Anwendung von OFWF in einem dreiphasigen Öltransformator ist spezialisiert. Da Wasser und Strom eine gefährliche Kombination darstellen, muss der Wärmetauscher mit doppelwandigen Rohren ausgestattet sein, um ein Austreten von Wasser in den Tank des Ölverteilungstransformators zu verhindern . Trotz dieser Komplexität ermöglicht das OFWF-System den Betrieb eines dreiphasigen Öltransformators an Orten, an denen die Umgebungstemperatur für eine effektive Luftkühlung zu hoch ist oder an denen kein Platz für große Kühlerbänke vorhanden ist.
Ein Nachteil dieser Methode für einen Dreiphasen-Öltransformator ist die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Wasserversorgung und eines Wasseraufbereitungssystems, um Ablagerungen in den Rohren zu verhindern. Im Gegensatz zu einem Öltransformator mit natürlicher Luft , der die „freie“ Luft um ihn herum nutzt, hat der OFWF- Öltransformator höhere Betriebskosten. Für bestimmte Industrie- und Stromerzeugungsstandorte ist dies jedoch die einzig praktikable Möglichkeit, einen Hochleistungs- Dreiphasen-Öltransformator innerhalb sicherer Temperaturgrenzen zu halten.
Bei der Auswahl der richtigen Kühlmethode müssen die MVA-Leistung, das erwartete Lastprofil, die Umgebungsbedingungen und das verfügbare Wartungsbudget für den dreiphasigen Öltransformator in Einklang gebracht werden.
Bei der Wahl zwischen ONAN und einem Oil Natural Air Forced Transformer achten Ingenieure zunächst auf die Kapazität. Für einen kleinen Ölverteilungstransformator (z. B. 500 kVA bis 2500 kVA) ist ONAN aufgrund seiner Einfachheit fast immer die beste Wahl. Wenn die Nennleistung des dreiphasigen Öltransformators in Richtung 10 MVA oder 20 MVA steigt, wird die Größe der für ONAN erforderlichen Strahler unerschwinglich, was die Konfiguration des Öl-Lufttransformators mit natürlicher Luft deutlich attraktiver macht.
| Kühlmethode | Eignung der Nennleistung | Wartungsstufe | Geräuschpegel | Ideale Umgebung |
| ONAN | Klein bis mittel | Sehr niedrig | Still | Wohnen/Standard |
| ONAF | Mittel bis groß | Niedrig/Mittel | Mäßig | Städtische/schwankende Last |
| OFAF | Sehr groß | Hoch | Hoch | Übertragungsstationen |
| OFWF | Extrem groß | Sehr hoch | Niedrig | Wasserkraft/Untergrund |
Auch Umweltfaktoren spielen eine große Rolle. In einer staubigen oder salzigen Küstenumgebung müssen die Ventilatoren eines Oil Natural Air Forced Transformer möglicherweise häufig gereinigt werden, um ein Verstopfen der Kühler zu verhindern. In solchen Fällen könnte ein leicht überdimensionierter Dreiphasen-Öltransformator von ONAN über seine 30-jährige Lebensdauer hinweg kostengünstiger sein. Umgekehrt ist in einem geschlossenen Innenraum der hohe Wirkungsgrad eines Ölverteilertransformators mit Zwangskühlung erforderlich, um einen Wärmestau im Raum zu verhindern.
Schließlich bestimmt das Lastprofil, ob Sie einen Oil Natural Air Forced Transformer benötigen . Wenn der dreiphasige Öltransformator das ganze Jahr über mit einer konstanten Last von 70 % läuft, ist ONAN ausreichend. Wenn das Gerät jedoch bei Hitzewellen oder industriellen Schichten eine Last von 120 % bewältigen muss, bieten die ONAF-Ventilatoren den nötigen Sicherheitsspielraum. Die Auswahl der richtigen Kühlung für einen ölgefüllten Verteilungstransformator ist im Wesentlichen eine Übung zur Optimierung des „thermischen Spielraums“ des dreiphasigen ölgefüllten Transformators.
Wenn Sie verstehen, wie verschiedene Marktführer die Kühlung von dreiphasigen Öltransformatoren sehen , erhalten Sie ein klareres Bild globaler Trends und Best Practices.
Taishan Transformer Platform: Sie betonen, dass der Übergang von ONAN zu ONAF eine der kostengünstigsten Möglichkeiten zur Erhöhung der Umspannwerkskapazität ist. Ihrer Ansicht nach ist bei einem Dreiphasen-Öltransformator die „A“-Seite (Luft) der Gleichung oft der Engpass. Durch die Konzentration auf hocheffiziente Ventilatorkonstruktionen argumentieren sie, dass ein Oil Natural Air Forced Transformer viel kompakter gebaut werden kann als herkömmliche Konstruktionen. Sie betonen außerdem, dass bei einem ölgeschützten Verteilungstransformator die Wahl des kühlenden Mineralöls genauso wichtig ist wie die mechanischen Ventilatoren.
Giga-Energieplattform: Diese Quelle konzentriert sich stark auf den Wartungs- und Zuverlässigkeitsaspekt des dreiphasigen Öltransformators . Sie weisen darauf hin, dass OFAF- und OFWF-Systeme bei der Wärmeableitung zwar technisch überlegen sind, das ONAN-System jedoch weiterhin der „Goldstandard“ für ländliche und abgelegene Ölverteilungstransformatorstandorte bleibt . Ihrer Ansicht nach stellt der Oil Natural Air Forced Transformer den idealen Mittelweg für die meisten Versorgungsanwendungen dar, vorausgesetzt, dass die Steuerungssysteme für die Ventilatoren robust und wettergeschützt sind.
Das Thermomanagement ist der stille Wächter des Stromnetzes. Jeder dreiphasige Öltransformator ist auf sein Kühlsystem angewiesen, um den harten Realitäten des elektrischen Widerstands und der magnetischen Reibung standzuhalten. Von der leisen Zuverlässigkeit des ONAN Oil Immersed Distribution Transformer bis hin zu den Hochleistungsfähigkeiten des Oil Natural Air Forced Transformer ermöglichen diese Kühlmethoden die Skalierung und Anpassung unserer elektrischen Infrastruktur an moderne Anforderungen.
Da wir uns auf eine zunehmend digitale und energiehungrige Zukunft zubewegen, dreiphasigen Öltransformators noch wichtiger. wird die Effizienz des Innovationen bei biologisch abbaubaren Ölen und intelligenten Lüftersteuerungen machen den Oil Natural Air Forced Transformer nachhaltiger und intelligenter. Durch die sorgfältige Abstimmung der Kühlmethode auf die spezifischen Anforderungen der Anlage können Ingenieure sicherstellen, dass jeder Ölverteilungstransformator über Jahrzehnte hinweg sicheren und zuverlässigen Strom liefert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl zwischen ONAN, ONAF und OFAF eine Entscheidung ist, bei der der physische Platz, die Anschaffungskosten und die langfristige Zuverlässigkeit in Einklang gebracht werden. Für die meisten Verteilungsanforderungen bleibt der dreiphasige Öltransformator mit ONAN- oder ONAF-Kühlung die effektivste Lösung und bietet die nötige Haltbarkeit, um in unseren Gemeinden das Licht am Laufen zu halten.
Bei einem dreiphasigen Öltransformator setzt ONAN auf die natürliche Luftbewegung, während ONAF Ventilatoren verwendet, um Luft über die Heizkörper zu drücken. Dadurch kann ein Oil Natural Air Forced Transformer eine höhere Last tragen als eine ONAN-Einheit derselben Größe.
Oftmals ja. Viele Ölverteilungstransformatoren sind mit Kühlerhalterungen ausgestattet, die Lüfter aufnehmen können. Durch das Hinzufügen von Lüftern wird es in einen Oil Natural Air Forced Transformer umgewandelt, wodurch seine Nennleistung effektiv erhöht wird.
Für Hochspannungs- und Außenanwendungen ist der Dreiphasen-Öltransformator im Allgemeinen überlegen, da Öl ein viel besseres Kühlmittel und Isolator als Luft ist. Trockentransformatoren werden jedoch für Innenräume bevorzugt, wo der Brandschutz ein vorrangiges Anliegen ist.
Bei einem Oil Natural Air Forced Transformer sollten die Ventilatoren mindestens einmal im Jahr auf Lagerverschleiß und Staubansammlungen überprüft werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der dreiphasige Öltransformator während Spitzenlastzeiten geschützt bleibt.
