变压器冷却装置及其存在的问题分析

韩海亮

摘 要：众所周知，一个完整的电力系统离不开变压器的作用。在本文中，针对变压器，笔者对其冷却方式进行了简要阐述，具体包括干式冷却方式、液体冷却方式以及蒸发冷却方式。同时探讨了在具体的生产活动过程中变压器冷却装置可能发生的问题，然后针对这些问题制定了相应的解决方案。

关键词：变压器；冷却装置；问题；分析

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。

一、变压器冷却装置

所谓变压器，就是能够改变电压的装置，它的制作原理是电磁感应定律。变压器实际运行时，会持续发热，产生热量，倘若不尽快采取措施散热，一定会对变压器的质量造成影响，从而减少其使用寿命。对变压器进行冷却的方法有下列几种：

（一）干式冷却

世界上首台干式变压器诞生于1885年。由于干式变压器的铁芯和绕组并不会侵入到绝缘油里，因此就不会产生漏油的情况，这样也就少了一个可能造成绝缘装置寿命缩短的原因，大大缩减了维修装置的支出。干式变压器的冷却方法包括自然空气冷却与强迫空气冷却。当使用自然空气冷却的方法时，变压器能在一定容量下不间断地工作较长时间。强迫空气冷却的风机往往设置在干式变压器的下部，其变压器输出容量能增加百分之四十到五十。然而这种情况下变压器在超负荷工作，极大的影响了变压器的质量，因此必须限制采用。

（二）液体冷却方式

在实际工作时会出现需要将电力输送到较远地方的情况，因此在生产时要提升输电电压的等级，那么就需要绝缘性能更好的绝缘介质，矿物油就可以达到标准，所以它成为了电力变压器的绝缘装置的最佳选择。油浸式变压器的散热原理是：变压器里的铁芯、绕组产生的热量在传递给油之后再在油的作用下把热量传给油箱，最终利用油箱与空气的热交换，把热量传送到空气中。油浸式变压器在工作时发热严重，所以需单独配置冷却装置，尤其是对大型变压器来说，冷却装置更为重要。以变压器的容量为依据能对冷却方式进行分类，具体包括：

（1）油浸自冷式。油浸自冷式是将来源于于变压器的铁芯和绕组的热量仅仅通过油来耗散掉，而不借助任何的冷却装置。它工作时要充分利用油来进行冷却和绝缘，将油填充在变压器里，把变压器运行时产生的热量传给油，这样油的温度就会变高，一段时间后油会挥发从而接触到油箱壁，这样热量就会转移到油箱壁，油降温又返回至油箱中。通常容量低于6300kVA的变压器适用油浸式变压器。

（2）油浸风冷式。油浸风冷式和油浸自冷式大致一样，但相比较而言，还是油浸风冷式更为实用，因为它在油箱壁会设置风扇，风扇工作时能加快冷却的速度。安装风机能在一定程度上加大变压器的容量，中等或大型变压器往往采用油浸风冷式的冷却方式。

（3）蒸发冷却方式。蒸发冷却方式是一项新技术，而且效率较高，它是利用易蒸发的液体介质吸收变压器的热量后转化成蒸汽带走热量，热量散发后再还原成液体。与前两种方法相比较而言，这种方法更加安全可靠，而且成本更低。曾经有实验将F113CF2ClCFCl2作为蒸发制冷剂，和气体制冷剂SF6进行了比较，最终发现蒸发制冷剂的效果高于气体制冷剂，而且更加具有安全性，对绝缘体的伤害也更小。

二、存在的问题及解决方法

（一）变压器冷却装置散热效果欠佳

如今变压器比较常用的冷却方法是强油水冷却方法。此方法会在变压器上安装水冷却装置，通常利用铁芯上缠绕的初级或者次级空心线管外的水循环进行工作，水冷却装置设置在线圈的外部。此种冷却方式的弊端是仅能降低表面温度，对内部温度却没有效果，冷却装置和线圈的热交换面积不足，所以降温效果不显著。有人在技术上进行了改进，具体是把冷却管安装在高、低压线圈的中间，同时给二者降温，这样大大提高了冷却管的工作效率。与此同时，冷却管还多了一个功能，就是把冷卻管当作隔离层，使变压器在被简化的同时其绝缘能力依然能保持原样，从而减少支出。除此之外，有人在变压器散热片上安装水管，管壁上设置一些朝向变压器散热片的喷嘴，水管的上水口接水泵；散热片的四面各设置一台吹风机，朝向散热片。这样在很大程度上有利于变压器散热器跟外界交换热量，从而增强了变压器的过载功能而且开支较少。

（二）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。

（三）无人值班方式的冷却装置电源设计不能及时处理故障

如今变电所中无人值班方式的应用较为广泛，普遍使用油浸冷却方式。但是电路连接时往往是把冷却装置和变压装置连接在一起，如果产生差错，冷却装置和变压器的正常运行都会受到影响。针对这一问题可以采用以下方式来解决：一是电路连接时不把变压装置与冷却装置连在一起；二是通过计算机软件方法进行控制。

三、结语

总而言之，由于电力系统的不断进步，人们的生活质量也逐步提升，变压器的运用也更加广泛。所以具体使用时，要在不同情况下合理选择适合的变压器冷却方式，在日常检修过程中也要重视对变压器的冷却装置的检修，同时不可忽视对先进技术的研究和探索。

参考文献：

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[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）.