500KV变压器冷却方式解析

500KV变压器冷却方式解析

何亮 彭凯

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西百色 533000

摘要:本文概述了变压器的冷却方式，对变压器冷却方式的种类进行了说明，在此基础上，详细分析了如何选择变压器冷却方式，以期有所帮助。

关键词：变压器；冷却方式；选择

变压器在运行时内部的铁和铜会出现一定的损耗。这些损耗最后会转化成热能从变压器的内部向外部发散，从而会使变压器持续发热和温度变高。为了保障变压器能够正常运行、良好散热，就应采取有效的冷却方式把变压器内所产生的热量及时带走。若是变压器的不能很好散热将会致使变压器的温度升高，会出现超过规格范围内的温升水平，会使变压器的使用寿命降低，甚至会损坏内部，给变压器的正常运行带来严重的不利影响。

1. 变压器冷却方式的概述

变压器的冷却方式主要有四种。第一，强迫油导向风冷方式是由冷却器潜油泵产生驱动力将冷却油推进变压器的油箱内之后，会再经过密封良好的导游设施把油运输到变压器的绕组下方，然后再由变身器内部的结构把油运输到各部分的绕组当中。变压器内的线圈和铁心内的油温度上升后会通过位于内部油箱上方的导油管传输到油箱外的冷却系统实现有温度的降低，从而形成了循环冷却。第二，强迫油循环非导向风冷式是冷却的变压器油受到冷却器油泵的驱动力会传输到变压器内的底部位置，然后再由变压器内部的有关结构把底部位置温度较低的冷却油有效分配传输到各部分的绕组当中。当变压器内线圈以及铁心内有温度升高之后会通过位于油箱上部的导油管传送到油箱外的冷却系统中降低温度，从而形成了完整的循环冷却。强迫油循环导向风冷式和强迫油循环非导向风冷式都属于强迫油循环油风冷方式。第三，油浸风冷式是将油箱上下的油温差将温度上升的油通过散热器和有关的吹风装置使散热能力加强把油温度降低，从形成了自然循环冷却。第四，油浸自冷式是利用热油和冷却油的对流将热量带走，未有其他的冷却设备。

2. 500KV变压器冷却方式的选择

在对冷却方式进行选择时应首先考虑变压器的容量。500KV变压器通常有较大的容量，在正常运行时会散发出很高的热量，会优先考虑强迫油循环冷方式。但只用强迫有循环的方式而不与油浸自冷式相配合，如果变压器在运行时出现风扇和油泵无法运作的情况，就会完全失去冷却能力。变压器就会因为短时间内急剧升高超过规定范围而导致损坏。所以应采用油浸自冷式和剩下的三种冷却方式相结合共同满足500KV变压器的散热需求，不能只采用其中一种。 在采用相结合的冷却方式时不仅要将每种冷却方式下的变压器运行容量值明确规定下来，还应将环境温度不同的变压器容量正常运行情况下的各种冷却方式所运行的时间进行明确，还需以变压器负荷的不同为依据对冷却方式进行选择，从而实现能源的节约。以油浸自冷式、油浸风冷式以及强迫油循环导向风冷式结合使用的冷却方式例，变压器在满负荷的状态下可以采用强迫油循环导向风冷式。而在百分之七十负荷的状态下就可以采用油浸风冷式。

三、500KV变压器中强迫油循环非导向风冷式和强迫油循环导向风冷式的比较

500KV变压器由于运行时产热量极大，所以通常会采用强迫油循环风冷式来实现冷却的目的。而强迫油循环风冷式有强迫油循环非导向风冷式和强迫油循环导向风冷式两种。然而这两种方式还存在着很多不同的地方。以下是对这两种冷却方式的不同的详细分析。

1. 循环方式的不同

500KV变压器采用强迫油循环非导向方式时，油流在流经绕组内会出现热对流循环，而使线圈内流动的动力是由线圈自身发热所提供的。而线圈内的油流量会因为负载的不同而产生变化，而不是油泵抽出的在变压器内部流动的油。负载变大会导致温差变大，油的循环效率随之增加。当采用强迫油循环导向风冷式时，变压器内部的油能够流动的动力是由油泵所产生的压力提供的，与负载的变化基本上没有关系。

2. 冷却作用的不同

500KV变压器采用强迫油循环导向风冷式对线圈的冷作用极强，温差比较小，其热油温度和线圈的平均温度之间的差别也比较小。所以，线圈平均温度的允许温差可以增加。我国对此规定的标准和IEC的标准有所不同，都将强迫油循环方式的两种的温升都是65K。这是由于用户对制造厂不能有效保证变压器采用强迫油循环导向风冷将线圈的所有部位都能冷却下来。如果在变压器在运行中出现冷却不到位的地方将会严重影响变压器绝缘。500KV变压器的线圈内有极其复杂的油流情况，当油流速度加快将很难有效控制。虽然现在使用计算机软件来控制，但是在相对简单的不会受到任何因素影响的模型上建立的，极为不确定。

3. 暂态运行的不同

500KV变压器有两种暂态运行情况，以下是详细分析。一是短时超铭牌运行情况下相似于稳态时，只要设计比较可靠，不管使用强迫油循环导向风冷式还是强迫油循环非导向方式都能满足变压器运行的性能要求，但是应该将时间明确。二是突然失去冷却时的运行情况下，强迫油循环非导向风冷式的有冷却循环主要是依靠线圈自身发热提供的动力，油泵的作用不大。在油泵停止运行之后，线圈冷却不会受到较大影响。但是采用强迫油循环导向风冷式，变压器的冷却循环只由油泵提供动力，油泵如果停止工作，线圈将会立刻有一定的变化，会在很大程度上降低变压器的安全性。

4. 油流带电的不同

500KV变压器采用强迫油循环导向风冷式时，油会因为导向装置的驱动作用而有比较快的流动速度。若油以这种速度流过各绕组的匝绝缘以及绝缘板等固体绝缘件时会因为两者间的强力摩擦出现静电，电荷持续累积会使部分地方的电场升高，其放电量就会增大，最后出现油流带电的情况。而500KV变压器有油流带电的情况极有可能会出现故障，造成巨大损失。油流带电和油流动速度有很大关系，500KV变压器若是采用强迫油循环导向风冷式却没有严格控制油流动的速度就可能导致静电的出现。500KV变压器采用强迫油循环非导向式时，油的流动速度远小于强迫有循环导向风冷式下的油流动速度，油和固体绝缘件间就不会出现负荷大量累积，也就无需担心发生油流带电的情况。

5. 油中杂质量的不同

强迫油循环导向风冷式下的所有油都是直接传输到线圈内，而杂质只要进入到油内就很大概率会进入到线圈内。而强迫油循环非导向风冷式下，油流大部分是在线圈的外部，油中的杂质难以进入到线圈以内。500KV变压器对线圈的清洁度要求也比较高，所以在采用强迫油循环导向风冷式必须非常谨慎。

6. 建议

针对强迫油循环风冷式的两种冷却方式，虽然强迫油循环导向风冷式的冷却作用比强油循环非导向风冷式要强，但是我国规定了相同的温升值。所以在使用时并没有优势。所以在实际使用时这个优势不是较为明显。但是强迫油循环导向风冷式的杂质问题和油流带电问题会造成很严重的后果。因此，500KV变压器应谨慎是采用强迫油循环导向风冷式。500KV变压器最好采用多种冷却方式结合起来的方式，并且要将不同冷却方式下的变压器的运行容量、在变压器额定容量正常运行时的冷却方式的运行时间进行明确规定。

四、总结

综上，对500KV变压器所采用的强迫油循环导向风冷式和强迫油循环非导向风冷式从循环方式、冷却作用、暂态运行、油流带电以及油中杂质量不同这四个方面进行了深入分析，并提出有效建议。

参考文献

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