探究500kV变压器的冷却方式

探究 500kV变压器的冷却方式

穆良 马征 唐亮 赵崇 曹猛

河北丰宁抽水蓄能有限公司 河北承德 068350

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。在整个电力系统的运行过程中，变压器的功能就是提高电压远距离输送电力的能力，对我国的经济与人们日常的生活有着极其关键的作用。在变压器实际工作过程中，如果持续时间太长，变压器就会严重发热以至威胁到线路，缩短绝缘的使用寿命，同时破坏线圈和变压器，甚至可能产生重大事故。由于变压器工作时出现的发热现象会导致变压器无法顺利工作，所以要采取一些措施来应对这一现象，比如说可以在变压器上安装一个冷却系统，在变压器运行过程中为其降温。本文就500kV变压器的冷却方式展开探讨。

关键词：500kV变压器；冷却方式

引言

变压器在实际的运行过程中，因为存在着或多或少的铁耗以及铜耗，并且这些损耗最终都会转变为热能的形式散发到外界之中，也正是因为这些热能的存在，才导致变压器在运行中温度会不断提升，为了避免出现温度过高的现象，为此，就需要选用合适的冷却方式，针对变压器进行降温处理，从而维护其正常运行及使用寿命。

1、电力变压器冷却系统概述

电气变压器在实际运行的过程中难免会产生各种各样的能量方面的消耗，因此存在着大量的能量消耗问题，而对于冷却系统来说，其主要效用是将变压器中产生的各种热量逐渐与外界进行交换，以此来逐步实现降低变压器升温的问题，促使变压器的正常运行得到充分保证。具体来说，变压器的工作模式大体包含以下几种：首先，油浸制冷方式。这一方式并不具备携带制冷的相关设备，并且其实际的工作原理也是通过与外界空气实现热能转变而达到降温效果的。其次，通过风机变动的方式来逐步实现给变压器降温的目的，这与我们在夏天使用到的电风扇道理是一致的。再次，工作模式相对比较特殊，其主要利用到的是油的循环作用，以此来进行降温，如果油的温度相对较高。那么随之油就会被抽出，之后将其运输到相对指定的位置，在完后降温的工序之后再将油运送到油箱位置。

2、变压器冷却方式分类

2.1空气冷却方式

世界首台干式变压器出现于1885年，当时的变压器主要是以空气作为制冷剂。这种冷却方式最大的缺点是对绝缘空隙和绝缘材料的要求较高。1886年，匈牙利研制出闭合磁路变压器，也是将空气作为绝缘材料和制冷剂。由于当时的加工工艺比较落后，这种冷却方式限制了变压器的大型化发展。1935年，西屋公司加强了绕组的绝缘性，使得工作电压提升至15kV。此类变压器对空气的湿度要求较高，因此只能用于室内，且功率较小，运行维护困难。随后，西屋公司于1941年推出了全封闭式干式变压器。这种变压器的适用范围大大增加，但它的局限性也不可忽视。小体积变压器的绝缘间隙较小，容易被电流击穿，因此，在提升变压器功率的同时，需要考虑变压器体积是否过大的问题。但是这种变压器的价格过高，在市场上很快被取代。1966年，联邦德国首次研制出绝缘材料为环氧树脂的变压器，大大减小了空冷式变压器的体积，对于变压器的发展具有重要意义。

2.2变压器油冷却方式

将变压器作为主要介质的冷却方式大约可以分为如下几种：油浸自冷、强迫油循环风冷、油浸风冷与强迫油循环水冷。其中，油浸自冷主要是充分发挥自然对流的作用，尽可能的将热量发散到散热管与油箱壁上，而要实现热量的散发，主要是依据空气的自然对流来逐渐实现的。油浸风冷是将油浸制冷作为基础，在油箱壁或者是散热管上安装风机，继而逐渐在空气侧形成相对较强的对流，促使换热逐步增强。随着变压器运行时间的不断增加，变压器油冷却的方式凸显出来的问题也逐渐增加，继而对变压器的安装运行造成严重威胁。

3、500kV变压器冷却系统的改进分析

3.1通常存在的问题

就当前的500kV变压器冷却系统看来，其中主要存在着如下几个方面的问题：第一，主用及备用电源信号故障。只能够反应在两股交流进线空开下回路发生故障的跳闸及脱扣动作，当处于空开的状态下，由于人为的误分、其上口及电源端的回路故障的影响，导致其上一级的空开跳闸，无法在监控后台上体现，再加之运行人员无法及时这一问题，就会导致冷却风扇全停跳闸出口的延时，如若冷控失电跳三侧开关压板投入，就会在后台发出警报的同时主变三侧跳闸，导致丧失处理机会。第二，风扇或油泵的工作信号只会体现在风冷控制箱面板上，导致运行人员无法实时掌控，对于此二者依靠温度负载启动这一特点而言，在一些特殊情况及处于负载高峰值的情况下，需要手动检查冷却器的启动与否，这一项工作的存在，将会使得自动化水平较高的综合性变电站的工作效率及自动化程度有所降低，同时也为整个变电站的稳定安全运行埋下了安全隐患。

3.2改进的具体措施

3.2.1改进冷却系统硬件

在有关冷却系统硬件的相关改进过程中，往往都会依据冷却系统的实际工作原理以及时常发生故障的原因来进行有关油温度检测模块的合理设计。油温度模块的主要效用是对变压器正常运作中有关油的问题进行合理的检测，同时积极地为油的正常温度设置适宜的科学指标。在检测结果中，如果出现了检测出来的油温度与正常指标相比较低的状态，那么在此情况下，冷却系统就会随之终止工作。在冷却系统中，进行油温度模块设计之时，可以适当的考虑重视能源节约，继而不断延长变压器的具体使用年限。另一方面，可以将分组的有关思想重视起来，对于不同的油温度要使用不同的冷却模式。在此模式之下，可以有效的实现对报警行为的控制，继而实现设备数据的收集与采纳，以此来帮助工作人员对变压器的具体运行状况进行相对良好的判断。

3.2.2变压器冷却运行装置的及时维护

变压器运行时发热严重，倘若不能立刻降温，就会大大缩减变压器的使用寿命，同时存在安全隐患。冷却装置的故障通常有这样几种情况:一是一段时间后风扇变形，水冷却循环推进管道堵塞，导致不能正常散热，因此在日常检修过程中要格外关注;二是冷却装置运行时，时间一久密封垫圈会出现老化的现象，可能造成漏油，所以平时检修时要着重检查垫圈是否老化。

3.2.3温度采集

如果变压器的工作模式是发挥风扇作用来实现冷却作用，那么在未来可以实现有关温度采集与温度处理模块的合理设计。其具体分为如下几个步骤：首先，采集上层油温。在这一过程中，一般使用到的是温度控制器来完成的，并且温度控制器大约是由三个部分组成的，具体为铂电极、传感器以及变送器，其具体的作用是发挥温度控制器作用将收纳到的温度逐渐转变为电压信号，依据电压信号来对冷却与否的必要性进行客观的判断。在确定变压器的实际安装位置之时，一定要注意设置合理的位置，保证设置距离的合理性。如果不能保证上述要求，那么就会导致电流信号逐渐变弱，各项工作也不能正常的运行。

结语

在变压器的运行过程中，为了防止因为过热引发的故障及损害使用寿命的问题，就需要使用合适的冷却方式帮助其降温。对于变压器中冷却技术存在的故障一定要重视起来，以此作为依据，为其未来的发展与改造提供相对良好的改进基础，不断提升冷却技术的性能。

参考文献

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