油浸式变压器冷却方式研究

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1、油浸式变压器冷却方式研究　　摘要：油浸式变压器有自冷式、风冷式、强油风冷或水冷式冷却方式。油浸自冷（ONAN）或油浸风冷（ONAF）的冷却方式，通常称为（ON）冷却方式，即冷却系统中的油是靠自然热对流循环流动。目前电网上运行的主要产品仍是油浸式变压器。本文对油浸式变压器冷却方式进行分析。关键词：变压器；冷却方式中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：变压器的分类有多种方法：按照用途不同可以分为电力变压器、工业用变压器以及其他特种用途的专用变压器；按照绕组与铁心的冷却介质不同可以分为油浸式变压器与干式变压器；按铁心的结构型式

2、不同可以分为心式变压器与壳式变压器；按照调压方式的不同可以分为无励磁调压变压器与有载调压变压器；按照相数的不同可以分为三相变压器与单相变压器；按照一个铁心柱上主绕组的数量不同可以分为双绕组变压器与多绕组变压器；按照不同电压的绕组间是否具有公共部分，可以分为独立绕组变压器与自耦变压器等等。5对于变压器而言，还需要作为冷却介质的变压器油及作为盛油容器的油箱，并在油箱上安装附件以及冷却系统。为了调节变压器油在运行中由于温度变化而引起的体积变化，就需要储油柜。对于一些有载调压变压器，还装设了在线的对有载开关滤油的装置；对于一些油浸式变压器，

3、还装设了在线的灭火装置、油中溶解气体的分析装置等等。变压器油在油浸式变压器中除了作为冷却介质外，它还是一种良好的绝缘材料。可以毫不夸张地说，交流电得到了广泛应用得益于变压器的出现。因此，变压器在现代人类社会中得到了广泛的应用。油浸式变压器的内部冷却介质通常是矿物油，外部冷却介质通常是水或空气。变压器内部发热元件（例如绕组与铁心等）中的油受热后密度变小而形成浮力，使油在变压器绕组及铁心中至下而上的流动，热流密度大的地方，油的流动速度将自然加快，热油至油箱上部流入散热器中；在散热器中，热油将从绕组等发热元件中带出的热量散失在周围空气中而

4、温度降低、密度变大，回流到变压器的油箱下部，从而形成油的热对流自然循环流动。调整散热器的安装高度，可以改变整个油循环回路的浮力，改变油自然循环的流动速度。在ON冷却方式下，流过绕组等发热元件稳态的油流量等于流经散热器的油流量，在油箱顶部测量得到的油温度为从绕组顶部流出的热油温度，也就是变压器中油的最高温度。5与ONAN冷却方式相比，在ONAF冷却方式下，由于散热器空气侧的冷却介质（空气）为强迫流动，大大提高了空气侧的对流散热能力（增大了放热系数），使油与冷却空气之间的平均温差降低，从而提高了变压器的冷却效果。随着片式散热器制造技术的

5、提高与大型低噪声轴流式风机的出现，随着变压器硅钢板质量的提高与总损耗的降低，可以应用ONAF冷却方式的变压器容量也越来越大。对用户而言，这种冷却方式不仅可以降低辅机损耗、降低变压器的噪声，而且可以减少对变压器冷却系统的维护工作量，更有利于实现变电站的无人值守。无疑，对大型变压器而言，大量的散热器与风机的成本往往比风冷却器更高。同时，容量更大的大型变压器通常在其周围布置庞大的散热器组也有困难，仍然需要采用紧凑的强迫油循环风（或水）冷却器作为其冷却系统。研究表明：采用ON冷却方式的变压器，由于油是依靠热对流自然循环，油的流动速度一般都相

6、当慢，通常在2cm/s左右，甚至更低。在强迫油循环的非导向（油泵仅将冷却油流送入油箱）OF冷却方式下，流经绕组稳态的油流量与流经散热器（或冷却器）的稳态的油流量无关。尽管绕组中的油流动仍然按对流方式循环，但油泵造成的压力差可以提高绕组中的油流速度，因此，其冷却效果比ON冷却方式好。5对于强迫油循环的非导向（OF）冷却方式，还没有一种仅依靠在绕组以外的测量方法能够确定OF冷却方式变压器绕组顶部的油温度。因此，对于这种冷却方式变压器的冷却系统设计，是让冷却系统的油泵输送更多温度较低的混合油，使进入绕组下部的油温更低。采用OF冷却方式的变

7、压器，绕组中的油除靠其受热后密度变化形成浮力循环外，油泵造成的压差增加了油的流动速度，但是其流动速度仍然较慢，通常每秒也仅几个厘米。在强迫油循环导向（油泵将冷却油流直接送入绕组）的OD冷却方式下，除了的极少泄漏和为了控制绕组中油的流动速度而进行必要的少部分油分流外，大部分的油都经过绕组而进入冷却设备。从油箱顶部所测量的油温度基本上为绕组顶部流出的油的温度，这种冷却方式对绕组的冷却效果最好。但是，油在绕组内的流动速度也较大，因而要对油的流动速度进行计算与控制以消除油流带电的影响。ODAF和OFAF是大型变压器可选择采用的两种冷却方式，

8、只要使用得当，都能达到满意的效果。由于两者原理上的不同，性能各有利弊。关键在于用高水平的设计和制造去发挥各自的长处。参考文献[1]国家标准：GB1094.1-2008电力变压器第一部分总则[2]国家标准：GB1094.7-2008电力