Transformer Heat Recovery System

Abstract

Waste heat generated as a by-product from the operation of industrial equipment is often discarded as it is considered too expensive to set up a heat recovery system or too difficult to utilize the gained heat efficiently. This work concentrates on waste heat recovery in power transformers with the goal of creating a prototype heat recovery system in cooperation with a customer. The recovered heat collected from the transformer was to be used for pre-heating inlet air at the customer’s facilities.

The transformer’s operation was analysed and its feasibility regarding heat recovery applications was investigated. The importance of transformer losses was explained. All transformers experience heat losses to some degree, but only certain types are applicable for heat recovery. The main components of a heat recovery system for transformers were presented and their functions were explained briefly. Savings were estimated in the form of heat value.

Preliminary installation of connecting valves was done while the rest of the system is expected to be installed during the next few years. A theoretical technical drawing of the system and examples of suitable components were obtained based on the oil-air-cooled 42 MVA rectifier transformer in the prototype case.

Further, the work was used to gather information for a technical guideline on how to configure heat recovery systems in different types of transformers.

Spillvärme som genereras som en biprodukt från driften av industriell utrustning anses ofta oanvändbar eftersom det anses för dyrt att installera ett värmeåtervinningssystem eller för svårt att utnyttja den invunna värmen på ett effektivt sätt. Detta arbete är inriktat på spillvärmeåtervinning i krafttransformatorer med målet att skapa en prototyp av ett värmeåtervinningssystem i samarbete med en kund. Återvunnen värme som samlats upp från transformatorn skulle användas för att förvärma inloppsluften hos kunden.

Transformatorns funktion analyserades och dess genomförbarhet med avseende på värmeåtervinningstillämpningar undersöktes. Betydelsen av transformatorförluster förklarades. Alla transformatorer upplever värmeförluster till en viss del, men endast vissa typer är lämpliga för värmeåtervinning. Huvudkomponenterna i ett värmeåtervinningssystem för transformatorer presenterades och deras funktioner förklarades kort. Besparingar uppskattades i form av värmevärde.

Preliminär installation av anslutningsventiler gjordes medan resten av systemet beräknas installeras under de närmaste åren. En teoretisk teknisk ritning av systemet erhölls, tillsammans med exempel på lämpliga komponenter, baserade på den olje-luft-kylda 42 MVA likriktartransformatorn i prototypfallet.

Dessutom användes arbetet för att samla information till en teknisk riktlinje om hur man konfigurerar värmeåtervinningssystem i olika typer av transformatorer.

Teollisuuden laitteiden käytön sivutuotteena syntyvää hukkalämpöä pidetään usein käyttökelvottomana, koska lämmön talteenottojärjestelmän perustamista pidetään liian kalliina tai saadun lämmön tehokasta hyödyntämistä liian vaikeana. Tämä työ keskittyy hukkalämmön talteenottoon tehomuuntajissa. Tämän työn tavoitteena oli luoda lämmöntalteenottojärjestelmän koekappale tai proto yhteistyössä asiakkaan kanssa. Muuntajasta talteen otettua lämpöä oli tarkoitus käyttää asiakkaan tiloissa tuloilman esilämmitykseen.

Muuntajan toimintaa analysoitiin ja sen soveltuvuutta lämmöntalteenottosovelluksiin tutkittiin. Muuntajahäviöiden merkitys selitettiin. Kaikissa muuntajissa esiintyy jonkin verran lämpöhäviöitä, mutta vain tietyt tyypit soveltuvat lämmöntalteenottotarkoitukseen. Muuntajien lämmöntalteenottojärjestelmän pääkomponentit esitettiin ja niiden toiminnot selostettiin lyhyesti. Järjestelmän säästöt arvioitiin lämpöarvon muodossa.

Liitosventtiilien esiasennus tehtiin ja loput järjestelmästä on tarkoitus asentaa lähivuosina. Järjestelmästä saatiin teoreettinen tekninen piirustus sekä esimerkkejä sopivista komponenteista, jotka perustuivat prototyyppitapauksen öljy-ilma-jäähdytettyyn 42 MVA tasasuuntaajamuuntajaan.

Lisäksi työn avulla kerättiin tietoa teknistä ohjetta varten lämmöntalteenottojärjestelmien konfiguroimiseksi erityyppisissä muuntajissa.