变压器冷却装置及其存在的问题分析

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摘要：文章介绍了常用变压器的冷却方式，包括干式冷却方式、液体冷却方式和蒸发冷却方式，其中液体冷却方式又分为油浸自冷式油浸风冷式强迫油循环冷却式，进一步分析了生产实践中变压器冷却装置存在的问题，并介绍了现有研究进展和相应解决方法。

关键词：变压器；冷却装置；冷却方式；电力系统；电力输送 文献标识码：A

中图分类号：TM41 文章编号：1009-2374（2017）08-0184-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.090

压器在电力系统中起到提高电压远距离输送电力的作用，在国民经济生产和人民生活中起到了重要的作用。变压器在运行时，特别是长时间工作后会产生大量的热量（损害线路），加速绝缘老化，烧毁线圈，损坏变压器，严重时还会导致生产事故。因此，为了保证变压器在运行时产生的热量不影响变压器的正常工作，需要在变压器上增加冷却系统，保证变压器的工作温度。本文就变压器的冷却装置进行介绍，并讨论使用过程中需要注意的问题，分析了可行的解决方法。

1 变压器冷却装置

变压器是根据电磁感应定律制成的装置，能够将电压在高电压和低电压之间转换。由于变压器在工作中会产生大量热量，如果不及时降温冷却，会严重损害变压器，缩短工作寿命。目前变压器冷却方式分为以下

三类：

1.1 干式冷却方式

第一台干式变压器最早于1885年发明。干式变压器的铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中，不会像油浸式变压器存在渗漏油的问题，也不会因为油渗出后导致绝缘装置老化，减少了维修和维护的成本。干式变压器冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空气冷却时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫空气冷却的风机一般安装在干式变压器的下部，强迫空气冷却变压器输出容量可提高40%～50%。但由于此时处于过负荷运行状态，对变压器损耗较大，不能长时间使用。

1.2 液体冷却方式

为了满足远距离电力传送的要求，生产中必须提高输电电压的等级，这样对绝缘介质提出了更高的要求，于是矿物油作为电力变压器的绝缘装置被广泛应用于电力变压器中。油浸式变压器的散热过程是：变压器内部的铁芯、绕组产生的热量先传递到油，然后通过油的介导将热量传递到油箱，最后再用油箱和空气的热交换，将热量散发至空气中。油浸式变压器运行时会产生较大热量，因此需要额外安装冷却装置，特别是对于大型变压器，更需要注意冷却装置的配套。目前根据变压器的容量大小可以将其冷却方式分为以下三种类型：

1.2.1 油浸自冷式。油浸自冷式就是将变压器的铁芯和绕组在工作过程中产生的热量以油为冷却介质进行散热，没有其他特别的冷却设备。原理是将油作为冷却剂和绝缘剂，填充在变压器中，变压器工作中产生的热量传递至油，使油温升高，升高至一定程度后，油会向上流动和挥发，与油箱壁接触后，将热量传递给油箱壁，油的温度再次降低，向下流动至油相中。变压容量小于6300kVA的变压器采用油浸式变压器，此类变压器维护简单。

1.2.2 油浸风冷式。油浸风冷式与油浸自冷式基本相同，但是在油箱壁加装风扇，利用风扇吹出冷风加速冷却剂油的冷却，因此油浸风冷式的冷却效果优于油浸自冷式。研究表明加装风机后可使变压器的容量增加30%～40%，此类冷却方式一般用于中等容量的变压器或容量大于10000kVA的大型变压器。

1.2.3 强迫油循环冷却式。强迫油循环冷却式又分为强油风冷和强油水冷两种。原有油浸冷却式变压器仅仅利用油进行制冷，但是油在温度升高后会变得黏稠流动性降低，导致冷却效果变差。强迫油循环风冷却式的风冷却器本体为一组带有螺旋肋片或翅片的金属管，两端各有一个集油室。相比于油浸风冷，该方法不仅能够对变压器表面冷却，而且还能够对大容量变压器所产生的热量进行冷却。每台风冷却器有分控制箱，散热能力可达到10000W/m2。强迫油循环水冷却式与强油风冷式冷却方式相比，冷却介质为水，水冷却循环安装在油冷却循环的，这一方式适合在50MVA以上的变压器

使用。

1.2.4 蒸发冷却方式。蒸发冷却方式是一种新的高效冷却降温技术，它的原理是易蒸发的冷却介质吸收变压器的热量后直接变为蒸汽带走热量，当热量排出后再次变为液体。该方法与气冷、液体冷等冷却降温方式相比具有更高的安全性和经济型。目前我国已经研制成功多台功率10MW以上的蒸发冷却水轮机发电机组，并且已经有两台400MW蒸发冷却水轮机发电组已经投入长江三峡中运行。有研究报道使用F-113CF2ClCFCl2作为蒸发制冷剂，与气体制冷剂SF6进行了比较。结果表明，蒸发制冷剂换热效率更高，降温显著，对绝缘体损伤更小运行时安全可靠。

2 存在的问题及解决方法

2.1 变压器冷却装置散热效果不佳

强油水冷却方式是目前市场上变压器较为通用的冷却方式之一。即在变压器上配置水冷却装置，该种方式一般都是用通过铁芯上环绕的初级或者次级空心线管外的水循环实现，水冷却装置放在线圈的外部，这种局部冷却的方式只能冷却表面的温度，不能冷却内部的温度，冷却装置与线圈之间的热交换面积较小，无法实现良好的散热冷却效果。针对存在的技术问题，有研究将冷却管设置在高压线圈和低压线圈之间，同时对高压线圈和低压线圈散热，有效增加了冷却管的冷却效率。这样还赋予了冷却管新的功能，即冷却管作为隔离层，简化了变压器结构，且不影响变压器的绝缘性能，降低变压器成本。还有研究在变压器散热片上固定水管，在水管壁上开有若干个朝向变压器散热片的喷嘴，水管的上水口接水泵；在变压器散热片四周每个面摆放一台吹风机，朝向变压器散热片。该方法利用了物相变化原理，显著地提高了变压器散热器与外界交换热量的速度，进而提高了变压器的过载能力且装置的成本低廉。

2.2 变压器冷却运行装置的及时维护

变压器在使用过程中会产生较多热量，如果不能及时通过冷却系统进行散热，会严重影响变压器的使用寿命和生产安全。常见的冷却装置故障有以下几种：冷却装置的散热故障：风扇长期使用后变形，水冷却循环推进管道堵塞，平时检修中应注意故障导致的冷却效果降低；冷却装置的渗油现象：冷却装置在使用过程中，密封垫圈经过多年的风吹日晒，垫圈出现老化，容易发生漏油现象，容易发生渗油现象，因此需要注意在检修过程中对垫圈的检查。

2.3 无人值班方式的冷却装置电源设计无法及时处理故障

目前大多数的变电所都采用的是无人值班方式，所采用的是油浸冷却方式。然而电路连接上常常将冷却装置与变压装置共同连接，一旦出现了故障，不仅冷却装置不能运行，变压器的功能也一起停止。解决的方法：一是将变压装置和冷却装置电路分开；二是使用计算机软件方法进行控制。如以PLC为主控制器件开发大型变压器强油循环风冷控制装置。装置能够分局变压器顶层油温，采用差值投入或切断阈值进行综合控制。当出现故障时能够及时故障定位、报警、显示位置信息，提高了变压器运行的可靠性。

3 结语

综上所述，随着电力系y的发展和人民生活水平的提高，变压器的使用将会越来越多。因此在使用过程中需要注意各种变压器冷却方式的使用范围，同时增加对变压器的冷却装置的检修和维护以及新技术的改进和研发。

参考文献

[1] 夏仲平，杨孟弟.变压器冷却装置控制方式的改进

[J].电力安全技术，2003，（3）.

[2] 邹建明，蔡汉升.500kV变压器的冷却方式[J].华中

电力，2005，（18）.

[3] 王丽华，杨金勇.基于变压器冷却装置分析与研究

[J].设备维护，2014，（6）.

[4] 石岩，翟滢，阎新军.一种新型变压器冷却控制装置

的设计[A].淄博市第十一届自然科学优秀学术成果论

文集[C].2008.

[5] 刘恩同，王涛，张颖倩.高冷却性能变压装置：

201610126937.2[P].2016.

[6] 贾继莹.变压器冷却装置：201310464221.3[P].2013.

[7] 李学良，石磊，张永胜.大型变压器冷却装置缺陷及

改造分析[J].变压器，2006，（8）.

作者简介：刘恩同（1989-），男，东华大学旭日工商管理学院硕士研究生；鲍新仁，男，东华大学旭日工商管理学院副教授，硕士研究生导师，研究方向：技术经济、市场研