變壓器冷卻的案例
電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
變壓器冷卻器的工作原理
傳統(tǒng)的電力變壓器是由人工控制的風(fēng)機(jī)，并且每一臺(tái)的變壓器都有6組的風(fēng)冷式的電動(dòng)機(jī)需要被控制，而每一組的風(fēng)機(jī)是要依賴熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，風(fēng)機(jī)電源的回路通過(guò)接觸器進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)通過(guò)對(duì)變壓器的油溫以及變壓器的過(guò)負(fù)荷進(jìn)程測(cè)量，從而通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。
對(duì)機(jī)械的觸點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)主要靠的是人工機(jī)械觸點(diǎn)。這樣傳統(tǒng)的控制只有通過(guò)人工進(jìn)行控制。但其最大的缺點(diǎn)是所有的風(fēng)機(jī)都要同時(shí)的啟動(dòng)和同時(shí)的停止，并且在啟動(dòng)的時(shí)候其產(chǎn)生的沖擊電流比較大，時(shí)常會(huì)給電路中的元器件造成損害，當(dāng)其溫度在45到55攝氏度的時(shí)候，常常采取的是全部工作投入的方式，這樣會(huì)帶來(lái)巨大的能源的浪費(fèi)也會(huì)給設(shè)備的維護(hù)造成很大的困難。
一般的冷卻控制系統(tǒng)主要采用的元器件包括繼電器、熱繼電器以各種接觸性的邏輯電路控制系統(tǒng)，控制的邏輯十分復(fù)雜，在運(yùn)行的實(shí)際過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)接觸器多次的與觸點(diǎn)進(jìn)行接觸和分離而造成的燒毀現(xiàn)象。并且風(fēng)機(jī)也缺乏一些很必要的保護(hù)，如過(guò)載、缺相以及過(guò)載等，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)降低其運(yùn)行的可靠性而無(wú)形中增加運(yùn)行的成本。
強(qiáng)油強(qiáng)風(fēng)冷變壓器冷卻器的組成元件
冷卻器由熱交換器，風(fēng)扇，電動(dòng)機(jī)，氣道，油泵油流指示器等組成。冷卻風(fēng)扇是用于排出熱交換器中所發(fā)射出來(lái)的熱空氣。油泵裝在冷卻器的下部，使熱交換器的頂部油向下部循環(huán)。油流指示裝在冷卻器的下部較明顯的位置，以利于運(yùn)行人員觀察油泵的運(yùn)行狀態(tài)。
變壓器的油箱和冷卻裝置的作用
變壓器的油箱是變壓器的外殼，內(nèi)裝鐵心、繞組和變壓器油，同時(shí)起一定的散熱作用。
展開(kāi) 一文詳解電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
變壓器冷卻器的作用
當(dāng)變壓器上層油溫與下部油溫產(chǎn)生溫差時(shí)，通過(guò)冷卻器形成油溫對(duì)流，經(jīng)冷卻器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。
變壓器冷卻器的冷卻方式
（1）油浸式自然空氣冷卻方式；
（2）油浸風(fēng)冷式；
（3）強(qiáng)迫油循環(huán)水冷式；
（4）強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式；
（5）強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻方式。
在500kV變電站中一般大型變壓器采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式，而超大型變壓器采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻方式。
變壓器冷卻器的工作原理
傳統(tǒng)的電力變壓器是由人工控制的風(fēng)機(jī)，并且每一臺(tái)的變壓器都有6組的風(fēng)冷式的電動(dòng)機(jī)需要被控制，而每一組的風(fēng)機(jī)是要依賴熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，風(fēng)機(jī)電源的回路通過(guò)接觸器進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)通過(guò)對(duì)變壓器的油溫以及變壓器的過(guò)負(fù)荷進(jìn)程測(cè)量，從而通過(guò)邏輯判斷來(lái)確定風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。
對(duì)機(jī)械的觸點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)主要靠的是人工機(jī)械觸點(diǎn)。
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強(qiáng)油強(qiáng)風(fēng)冷變壓器冷卻器的組成元件
冷卻器由熱交換器，風(fēng)扇，電動(dòng)機(jī)，氣道，油泵油流指示器等組成。冷卻風(fēng)扇是用于排出熱交換器中所發(fā)射出來(lái)的熱空氣。油泵裝在冷卻器的下部，使熱交換器的頂部油向下部循環(huán)。油流指示裝在冷卻器的下部較明顯的位置，以利于運(yùn)行人員觀察油泵的運(yùn)行狀態(tài)。
變壓器的油箱和冷卻裝置的作用
變壓器的油箱是變壓器的外殼，內(nèi)裝鐵心、繞組和變壓器油，同時(shí)起一定的散熱作用。
變壓器冷卻裝置的作用是，當(dāng)變壓器上層油溫產(chǎn)生溫差時(shí)，通過(guò)散熱器形成油循環(huán)，使油經(jīng)散熱器冷卻后流回油箱，有降低變壓器油溫的作用。
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變壓器冷卻裝置的作用是，當(dāng)變壓器上層油溫產(chǎn)生溫差時(shí)，通過(guò)散熱器形成油循環(huán)，使油經(jīng)散熱器冷卻后流回油箱，有降低變壓器油溫的作用。為提高冷卻效果，可采用風(fēng)冷、強(qiáng)油風(fēng)冷或強(qiáng)油水冷等措施。
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【原理】變壓器冷卻系統(tǒng)原理及控制
3、變壓器冷卻方式字母意義
變壓器的冷卻方式是由冷卻介質(zhì)和循環(huán)方式?jīng)Q定的；由于油浸變壓器分為油箱內(nèi)部冷卻方式和油箱外部冷卻方式，因此油浸變壓器的冷卻方式是由四個(gè)字母代號(hào)表示的。
變壓器冷卻系統(tǒng)最全講解
1、油浸自冷式
油浸自冷式冷卻系統(tǒng)沒(méi)有特殊的冷卻設(shè)備，油在變壓器內(nèi)自然循環(huán)，鐵芯和繞組所發(fā)出的熱量依靠油的對(duì)流作用傳至油箱壁或散熱器。按變壓器容量的大小，又可分為三種不同的結(jié)構(gòu)：
1.1、平滑式箱壁。容量很小的變壓器采用這種結(jié)構(gòu)，箱殼是用鋼板焊接而成，箱壁是完全平滑的；
1.2、散熱筋式箱壁。在平滑箱壁上焊接一些散熱筋，擴(kuò)大了與空氣接觸的面積，適合于容量稍大的變壓器；
1.3、散熱管或散熱器式冷卻。容量更大些的變壓器，為了增大油箱的冷卻表面，則在油箱外加裝若干散熱器，散熱器就是具有上、下聯(lián)箱的一組散熱管，散熱器通過(guò)法蘭與油箱連接，是可拆部件。
圖1所示為帶有散熱管的油浸自冷式變壓器的油流路徑。變壓器運(yùn)行時(shí)，油箱內(nèi)的油因鐵芯和繞組發(fā)熱而受熱，熱油會(huì)上升至油箱頂部，然后從散熱管的上端入口進(jìn)入散熱管內(nèi)，散熱管的外表面與外界冷空氣相接觸，使油得到冷卻。冷油在散熱管內(nèi)下降，由管的下端再流入變壓器油箱下部，自動(dòng)進(jìn)行油流循環(huán)，使變壓器鐵芯和繞組得到有效冷卻。
展開(kāi) 變壓器冷卻系統(tǒng)最全講解
電力變壓器的冷卻系統(tǒng)包括兩部分：內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，它保證繞組、鐵芯的熱量散入到周圍的介質(zhì)中；外部冷卻系統(tǒng)，保證介質(zhì)中的熱散到變壓器外。根據(jù)變壓器容量的大小，介質(zhì)和循環(huán)種類的不同，變壓器采用不同的冷卻方式。
變壓器冷卻系統(tǒng)最全講解
電力變壓器的冷卻系統(tǒng)包括兩部分：內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，它保證繞組、鐵芯的熱量散入到周圍的介質(zhì)中；外部冷卻系統(tǒng)，保證介質(zhì)中的熱散到變壓器外。根據(jù)變壓器容量的大小，介質(zhì)和循環(huán)種類的不同，變壓器采用不同的冷卻方式。
一、冷卻方式的表示
表1 冷卻種類的表示
變壓器的冷卻方式一般采用四個(gè)代號(hào)組合來(lái)表示，按照從左到右分別表示如下：
表2 變壓器的冷卻方式表示方法
例如：ONAN表示油浸自冷式，即內(nèi)部油自然循環(huán)，外部空氣自然循環(huán)
二、變壓器的冷卻方式
油浸式電力變壓器的冷卻方式，按其容量的大小，冷卻系統(tǒng)可分為：油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷式等幾種。
1、油浸自冷式
油浸自冷式冷卻系統(tǒng)沒(méi)有特殊的冷卻設(shè)備，油在變壓器內(nèi)自然循環(huán)，鐵芯和繞組所發(fā)出的熱量依靠油的對(duì)流作用傳至油箱壁或散熱器。按變壓器容量的大小，又可分為三種不同的結(jié)構(gòu)：
1.1、平滑式箱壁。
展開(kāi) 【科普】你了解變壓器冷卻系統(tǒng)嗎？
圖2 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式
強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)用于大容量變壓器。這種冷卻系統(tǒng)是在油浸風(fēng)冷式的基礎(chǔ)上，在油箱主殼體與帶風(fēng)扇的散熱器（也稱冷卻器）的連接管道上裝有潛油泵。油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，強(qiáng)制油箱體內(nèi)的油從上部吸入散熱器，再?gòu)?em>變壓器的下部進(jìn)入油箱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫油循環(huán)。冷卻的效果與油的循環(huán)速度有關(guān)。如圖2所示為大型變壓器使用的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)種的冷卻結(jié)構(gòu)。
4、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷
強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻系統(tǒng)由潛油泵、冷油器、油管道、冷卻水管道等組成。工作時(shí)，變壓器上部的油被油泵吸入后增壓，迫使油通過(guò)冷油器時(shí)，利用冷卻水冷卻油。因此，這種冷卻系統(tǒng)中，鐵芯和繞組的熱先傳給油，油中的熱再傳給冷卻水。這種冷卻方式效果很好，但變壓器的密封要求很高，而且冷卻過(guò)程中油壓必須高于冷卻水的壓力。
展開(kāi) 變壓器冷卻系統(tǒng)最全講解
電力變壓器的冷卻系統(tǒng)包括兩部分：內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，它保證繞組、鐵芯的熱量散入到周圍的介質(zhì)中；外部冷卻系統(tǒng)，保證介質(zhì)中的熱散到變壓器外。根據(jù)變壓器容量的大小，介質(zhì)和循環(huán)種類的不同，變壓器采用不同的冷卻方式。
【探討】強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻器啟動(dòng)回路精講
變壓器的銅損和鐵損消耗的能量絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱量，造成了變壓器繞組及鐵芯溫度升高，而變壓器的絕緣壽命和溫度又密切相關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)得出，當(dāng)平均溫度每升高10攝氏度時(shí)，油的劣化速度就會(huì)增加1.52倍。根據(jù)冷卻方式分類。目前電力系統(tǒng)運(yùn)行中的變壓器以油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式及強(qiáng)迫油循環(huán)式三類為主。同樣環(huán)境下強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻效果優(yōu)于油浸風(fēng)冷，油浸風(fēng)冷冷卻效果優(yōu)于油浸自冷。
大型變壓器為了提高容量、減少體積、重量和材料消耗大多會(huì)采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷方式，這種冷卻方式采用的是油泵導(dǎo)向強(qiáng)迫加速熱點(diǎn)油循環(huán)，經(jīng)風(fēng)冷散熱器使變壓器冷卻效果提高。按照《變壓器運(yùn)行規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，為防止變壓器油劣化過(guò)速，上層油溫一般度，不宜經(jīng)常超過(guò)85攝氏，多數(shù)變壓器因此設(shè)有過(guò)溫保護(hù)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值就會(huì)跳閘。一旦變壓器因油溫過(guò)高導(dǎo)致絕緣損壞事故或過(guò)溫跳閘，就會(huì)給系統(tǒng)的正常供電和安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，因此根據(jù)變壓器的容量及其重要程度，必須裝設(shè)良好且可靠的冷卻系統(tǒng)。
為了增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的可靠性進(jìn)而提高變壓器的安全運(yùn)行性能，往往采用多組冷卻器分別控制的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)某一組冷卻器故障時(shí)不影響其他冷卻器的運(yùn)行，使得變壓器能夠最大程度上得到冷卻。分組的另外一個(gè)好處是運(yùn)行檢修靈活，冷卻器一般分成4-12組，可以根據(jù)負(fù)荷即溫度來(lái)確定投入的組數(shù)，及低溫及低負(fù)荷時(shí)投入較少冷卻器，以免導(dǎo)致能源及冷卻器壽命的浪費(fèi)，高溫及高負(fù)荷時(shí)投入較多組冷卻器及時(shí)降低主變溫度。
究竟需要投入多少臺(tái)冷卻器才能既滿足散熱需求又不至于造成能源浪費(fèi)及冷卻器壽命減少，這要根據(jù)不同的廠家散熱器的性能而定，本文以某公司生產(chǎn)的OSFPS-750000/500變壓器為例，進(jìn)行計(jì)算。
展開(kāi) 
酯液變壓器冷卻風(fēng)扇不同布置下的散熱特性
4 考慮進(jìn)行熱分析的變壓器
可靠的熱模型對(duì)于熱設(shè)計(jì)人員在變壓器制造前的設(shè)計(jì)階段滿足客戶的保證值特別有用。為了研究冷卻油道內(nèi)的對(duì)流換熱，預(yù)測(cè)熱點(diǎn)溫值及其位置，需要對(duì)變壓器進(jìn)行精確的熱建模。本文采用THNM模型預(yù)測(cè)變壓器頂油溫升、繞組溫升和熱點(diǎn)溫度，評(píng)價(jià)變壓器的溫度分布。
A. 變壓器模型
為了獲得更精確的結(jié)果，需要詳細(xì)的變壓器幾何形狀作為熱建模的輸入?yún)?shù)來(lái)計(jì)算熱性能。用于熱模擬的變壓器內(nèi)部主要部件是鐵芯和繞組。12.5/16MVA, 132/11kV變壓器的低壓(LV)，高壓(HV)和調(diào)壓繞組制造成餅式繞組。線餅之間的徑向冷卻油道(墊塊間隔)、軸向油道的厚度(繞組內(nèi)外直徑處)對(duì)繞組的散熱起著至關(guān)重要的作用。本變壓器采用高壓繞組4.2mm(平均值)的餅間冷卻油道，低壓繞組2.8mm(平均值)的餅間冷卻油道。垂直冷卻油道放置在鐵心、低壓繞組、高壓繞組和調(diào)壓繞組之間，以這樣的方式創(chuàng)造一個(gè)高效的油流分布，以更好地冷卻每個(gè)組件。因此，對(duì)于給定的油的粘度，根據(jù)徑向和軸向冷卻油道的尺寸以及繞組的幾何布置，油從底部流動(dòng)到頂部。
熱改性紙用于導(dǎo)體絕緣。熱改性紙會(huì)降低水解效果，增強(qiáng)熱阻，降低老化速率。因此，盡管酯液的溫升限制較高，但在導(dǎo)體紙絕緣中，變壓器的壽命不會(huì)受到影響。變壓器繞組幾何形狀，如匝間絕緣、餅間絕緣、徑向撐條間隔、軸向冷卻油道、相間絕緣、高低壓繞組間絕緣、上下端絕緣等，均考慮了纖維素基絕緣(牛皮紙、紙板、木材)經(jīng)過(guò)干燥和浸漬的變壓器。
B. 損耗計(jì)算
使用THNM模型對(duì)變壓器繞組進(jìn)行熱分析的第一步是計(jì)算功率損耗(空載和負(fù)載損耗)的大小和分布輪廓。變壓器運(yùn)行過(guò)程中的溫升主要是由于空載損耗(電壓相關(guān)效應(yīng))和負(fù)載損耗(電流相關(guān)損耗)的綜合作用造成的。在運(yùn)行過(guò)程中，變壓器本體上的功率損耗標(biāo)量函數(shù)轉(zhuǎn)化為熱量，在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。
展開(kāi) 干式變壓器的結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、安裝與調(diào)試等知識(shí)詳述
3、澆注式：用環(huán)氧樹(shù)脂或其它樹(shù)脂澆注作為主絕緣，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，適用于較小容量的變壓器。
干式變壓器的冷卻方式
干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻（AN）和強(qiáng)迫空氣冷卻（AF）。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行；由于過(guò)負(fù)荷時(shí)負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。
干式變壓器的種類
1、浸漬空氣絕緣干式變壓器：目前使用很少。
展開(kāi) 干式變壓器的結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、安裝與調(diào)試等知識(shí)詳述
對(duì)于干式變壓器，大家是否想要了解更多呢？下面賢集網(wǎng)小編來(lái)為大家詳細(xì)介紹干式變壓器的結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、種類、和油浸式變壓器比較具有哪些優(yōu)點(diǎn)？安裝與調(diào)試、如何從聲音判斷故障、外部結(jié)構(gòu)引起的噪音及解決方法、選用要點(diǎn)。一起來(lái)看看吧！
干式變壓器的結(jié)構(gòu)形式
1、開(kāi)啟式：是一種常用的形式，其器身與大氣直接接觸，適應(yīng)于比較干燥而潔凈的室內(nèi)，（環(huán)境溫度20度時(shí)，相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)85%），一般有空氣自冷和風(fēng)冷兩種冷卻方式。
2、封閉式：器身處在封閉的外殼內(nèi)，與大氣不直接接觸（由于密封、散熱條件差，主要用于礦用，屬于防爆型）。
3、澆注式：用環(huán)氧樹(shù)脂或其它樹(shù)脂澆注作為主絕緣，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，適用于較小容量的變壓器。
干式變壓器的冷卻方式
干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻（AN）和強(qiáng)迫空氣冷卻（AF）。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%。
展開(kāi) 變壓器是靠什么降溫的？
先談一下變壓器是靠什么降溫的。
變壓器冷卻降溫靠的是變壓器油，變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生一些熱量，靠近鐵芯和繞組的變壓器油遇熱時(shí)會(huì)膨脹，通過(guò)油管上下循環(huán)，將熱量散發(fā)出去，用這種方式來(lái)降低變壓器的溫度。
為什么有的變壓器沒(méi)有油管，有的有油管還要再增加散熱器呢？
這要根據(jù)變壓器的容量大小，安裝環(huán)境來(lái)確定。細(xì)致一點(diǎn)兒來(lái)說(shuō)，就是為了把變壓器的溫升穩(wěn)定在允許的范圍之內(nèi)，這就要求變壓器要有一定的散熱面積。
而變壓器的熱量來(lái)源于損耗，變壓器的損耗是隨著容量增大而加大的，損耗所產(chǎn)生的熱量要比散熱面積散發(fā)的熱量來(lái)的快一些，所以必須按照容量的大小和安裝地點(diǎn)的要求，來(lái)考慮變壓器的冷卻方式。小型變壓器容量小，散發(fā)的熱量少，僅靠變壓器箱體散發(fā)的熱量足以達(dá)到散熱效果，不用再焊接冷卻油管。
容量稍微大一點(diǎn)的變壓器，就要再焊接一排或者幾排油管兒來(lái)增加散熱面積。
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