Wie wirkt sich die Umgebungstemperatur auf den Temperaturanstieg aus?
—Korrekturfaktoren für den Temperaturanstieg in Höhenlagen und feuchten Regionen

Transformatoren und Drosselspulen wirken sich als zentrale Komponenten von Stromversorgungssystemen direkt auf die Stabilität des gesamten Netzes aus. Mit dem weltweiten Einsatz von Stromversorgungsanlagen sind Umweltfaktoren, die den Temperaturanstieg beeinflussen, zu einem zentralen Thema der Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) und der IEEE geworden. Dieser Artikel untersucht die Auswirkungen von Umgebungstemperatur, Höhe und Luftfeuchtigkeit auf den Temperaturanstieg von Transformatoren und beschreibt detailliert die Berechnung international anerkannter Korrekturfaktoren. Dies hilft Energietechnikern und Beschaffungsentscheidern, die Leistung der Anlagen unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen präzise zu bewerten.

Inhalt

1. Grundlegender Zusammenhang zwischen Umgebungstemperatur und Transformatortemperaturanstieg

Der Transformator-Temperaturanstieg (ΔT) bezieht sich auf die Differenz zwischen Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur, die die Kühlleistung und die Lastleistung des Geräts widerspiegelt. Gemäß den Normen IEC 60076-2 und IEEE C57.91 basiert der Auslegungstemperaturanstieg auf der thermischen Gleichgewichtsgleichung:

ΔT = P/(k×A) + ΔT initial

Kennzahlen:

-P:Gesamte Transformatorverluste (einschließlich Eisen- und Kupferverluste) in Watt (W).

-k:Umfassender Wärmeableitungskoeffizient, W/(m²·°C).

-A: Effektive Kühlfläche, m².

-ΔT initial : Anfänglicher Temperaturunterschied, °C.

Die Umgebungstemperatur beeinflusst den Temperaturanstieg über drei Mechanismen:

(1)Änderung der Kühleffizienz:Höhere Umgebungstemperatur Temperaturen verringern das ΔT zwischen Gerät und Umgebung. Gemäß dem Newtonschen Abkühlungsgesetz (Q = k × A × ΔT) verringert dies die Wärmeableitungseffizienz und führt zu einem Wärmestau.

(2)Verschlechterung des Isoliermaterials: Gemäß dem Arrhenius-Gesetz verdoppelt sich die Alterung von Isolierpapier bei jedem Temperaturanstieg um 10 °C, sodass zur Aufrechterhaltung der Lebensdauer eine Reduzierung der Belastung erforderlich ist.

(3)Änderung der Ölviskosität: Die Viskosität von Transformatoröl nimmt mit der Temperatur ab. Unter 45 °C erhöht eine Reduzierung um 10 cSt den Öldurchfluss um 15–20 %, über 60 °C nehmen die Kühlverbesserungen jedoch ab.

Tabelle 1: Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Leistung ölgefüllter Transformatoren

2. Höheneffekte und Korrekturmethoden

Die Höhe beeinflusst Transformatoren durch Änderungen der Luftdichte und des Luftdrucks. Gemäß IEC 60076-12 gilt für jede Höhenzunahme von 1,000 Metern folgende Korrektur:

        ● Korrekturfaktor für die Kühlleistung (K alt ):
K alt = 1 + 0.01 × (H – 1000)/100

Wobei H die Höhe (Meter) ist, gültig für 1,000–4,000Meter.

FürBeispiel: Auf 2,000 Metern liegt der K- Wert bei 1.1, was auf einen um 10 % höheren Temperaturanstieg hindeutet.

Physikalische Mechanismen:

(1)Geringere Luftdichte:In 3,000 Metern Höhe beträgt die Luftdichte nur 70 % der Meereshöhe, was die Konvektionskühlung reduziert.

(2)Reduzierte Teilentladungs-Einsetzspannung (PDIV):Aufgrund des niedrigeren Drucks sinkt der PDIV pro 12 Meter um ~1,000 %.

(3)Kühlmittel-Siedepunktverschiebung:Der Siedepunkt von Mineralöl sinkt pro 5 Meter um 8–1,000 °C.

● Anforderungen an die Isolierungsverstärkung:

Transformatoren für große Höhen müssen:

(1)Äußeren Isolationsabstand vergrößern:20–30 % pro 1,000 Meter (gemäß IEC 60071-2).

(2)Optimieren Sie das Ölkanaldesign:15 % höhere Durchflussrate zum Ausgleich von Kühlverlusten.

(3)Verwenden Sie Höhenbuchsen:50 % größerer Schuppenabstand.

3. Feuchte/tropische Umgebungen: Kombinierte Effekte und Korrekturen

In tropischen Küstenregionen herrschen hohe Temperaturen (über 40 °C) und eine hohe Luftfeuchtigkeit (über 90 % relative Luftfeuchtigkeit). Die Norm IEC 60721-3-4 definiert den Korrekturfaktor K th :

K th = 1 + 0.005 × (T a – 30) + 0.003 × (RH – 60)

Wobei T a die Umgebungstemperatur (°C) ist. und RH ist die relative Luftfeuchtigkeit (%).

Schlüssel Herausforderung:

(1)Isolationssystem:

--  Jede Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit um 10 % erhöht den Oberflächenleckstrom um das 3- bis 5-fache.

--  Bei 85 % relativer Luftfeuchtigkeit erreicht die Feuchtigkeit der Zellulosedämmung 4.5 % (im Vergleich zu ≤ 2 % normal).

--  Lösungen: Doppelte O-Ringe + Stickstoffpuffer Dichtungen.

(2) Metallkorrosion:

--  Die Korrosionsrate durch Salzsprühnebel ist 8–10 Mal höher als in trockenem Klima.

 --  Empfehlungen: Verbindungselemente aus Edelstahl (Cu ≥ 0.4 %), 200 μm feuerverzinkt.

Tabelle 2: Korrekturfaktoren für unterschiedliche Klimazonen

Zusammenfassend

Dank wissenschaftlicher Korrekturfaktoren und maßgeschneiderter Konstruktionen arbeiten moderne Transformatoren zuverlässig von -50 °C bis +60 °C. Anwender sollten Umweltprüfungen gemäß IEC 60076-14 durchführen und Produkte mit Blitzschutzzertifizierungen nach IEC 62305 und Korrosionsbeständigkeit nach ISO 12944 auswählen.

Kontaktieren Sie uns

LuShan, Europäische Sommerzeit.1975, ist ein chinesischer professioneller Hersteller, spezialisiert auf Leistungstransformatoren und Reaktoren für50+ Jahre. Führende Produkte sind Einphasentransformator, Dreiphasentransformator Isolierung Transformatoren, elektrischer Transformator, Verteiltransformator, Abwärts- und Aufwärtstransformator, Niederspannungstransformator, Hochspannungstransformator, Steuertransformator, Ringkerntransformator, R-Kern-Transformator;Gleichstrominduktoren, Wechselstromreaktoren, Filterreaktoren, Netz- und Lastreaktoren, Drosseln, Filterreaktoren und Zwischen- und Hochfrequenzprodukte.

Unsere Kraft Transformatoren und Reaktoren werden in zehn Anwendungsbereichen häufig eingesetzt: Schnellverkehr, Baumaschinen, erneuerbare Energien, intelligente Fertigung, medizinische Geräte, Explosionsschutz in Kohlebergwerken, Erregersysteme, Vakuumsintern (Öfen), zentrale Klimaanlagen.

Erfahren Sie mehr über Leistungstransformatoren und Reaktoren:www.lstransformer.com.

Wenn Sie maßgeschneiderte Lösungen für Transformatoren oder Drosseln wünschen, kontaktieren Sie uns bitte.

WhatsApp:+86 13787095096
E-Mail: marketing@hnlsdz.com