第二章—变压器风冷系统工作原理
变压器冷却器工作原理
变压器冷却器工作原理
变压器冷却器是用于冷却变压器的一种装置，其工作原理可简单描述如下：
变压器冷却器一般采用风冷或油冷的方式进行冷却。
风冷变压器冷却器主要通过自然对流或强制风扇冷却来降低变压器温度。
油冷变压器冷却器则是通过循环冷却油来实现。
风冷变压器冷却器中，变压器的主体通常被设计成一个具有散热器翅片的金属箱体。
通过将凉爽的空气经过散热器翅片引导，在翅片上产生对流，从而将浸在翅片中的热量带走。
这种对流通常是由于热气体的密度低于冷气体，使得热空气上升，而冷空气下沉产生的。
油冷变压器冷却器中，变压器的主体被浸泡在绝缘油中。
绝缘油除了用于绝缘和冷却外，还起到了传输热量的作用。
冷却油被泵送到变压器内部进行循环，通过冷却油与变压器主体的接触面积较大，使得变压器内部产生的热量能够迅速地传递到冷却油中。
随后，冷却油被送回冷却器进行冷却，循环传输热量。
无论是风冷还是油冷变压器冷却器，其作用都是将变压器产生的热量散发出去，使得变压器能够保持正常的工作温度。
这样不仅可以延长变压器的使用寿命，还能够提高其工作效率。
因此，在变压器的正常运行过程中，冷却器的工作十分重要。
主变风冷系统原理ppt
冷却器自动控制原理图
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Ⅰ、Ⅱ路工作电源自动投入控制
变压器投入运行前，先将I 、Ⅱ路 两个独立380v 电源送上电，这 时HS1、HS2信号灯亮，若有不亮，就应该检查电源； 然后将SS转换开关手柄放在选定的工作位置上，如“I 工作Ⅱ备 用”位置。这时变压器投入电网时，变压器各侧的断路器动断辅助 触点打开，K 线圈断电，其动断触点闭合，使KMS1线圈激磁， KMS1接触器主触头闭合，母线接通I 电源．KMS2线圈受KMS1 常闭触点断开而没有激磁，故母线不接通Ⅱ 电源． 当I 电源因某种原因电压消失时，K1 线圈断电使K1动合触头打开， 将KMSI 线圈切断从而使KMSI主触头打开，将母线和I 电源联接 断开．同时，由于Kl 动断触点闭合，KMS1辅助触点这时也接 通．使KMS2线圈得电接触器主触头闭合，母线接通Ⅱ电源。 以后，若I 电源电压恢复正常时．K1线圈重新激磁，它的动合触 点闭合，动断触头断开．使KMS2线圈断电．KMS2主触头打 开．从而断开母线与Ⅱ电源联接。这时KMS2辅助触点闭合，使 KMS1线圈重新激磁触头闭合，母线重新接通Ⅰ电源。
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在备用冷却器投入运 行后．如发生故障的 冷却器修好重新投入 运行．则由于备用冷 却器控制回路被切断， 备用冷却器的油泵和 风扇就退出运行。 当备用冷却器投入运 行后，如KM11故 障．经过KT3一定延时， K6 线圈通电，它的动 合触点闭合，发出故 障信号(绿线)。
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当I 电源因某种原因电压消失时，K1 线圈断电使K1动合 触头打开，将KMSI 线圈切断从而使KMSI主触头打开， 将母线和I 电源联接断开．同时，由于Kl 动断触点闭合， KMS1辅助触点这时也接通（绿线）．使KMS2线圈得电 接触器主触头闭合，母线接通Ⅱ电源。
主变风冷系统原理
• 冷却器的油泵及风扇停止运转时，几乎无冷却容量；油泵停止运转时 的冷容量约为额定冷却容量的6％；油泵运转而风扇停止运转时，冷 却容量约为额定冷却容量的10％。
（四） 冷却器的维护
冷却器清扫
• 冷却器在长期运行中，由于空气入口的表面附着昆虫、峨 子等虫类或尘埃，形成堵塞而降低冷却能力，因此，希望 按下述要点定期进行清扫．
的情况产决定是否清扫干净了。
• 用高压水柱清洗． • 使用高压水柱进行清洗，效果良好． • 一般使用消火栓，但也可使用汽车冲洗机， • 每台冷却器的清洗时间约为30min ，并根据排水
的污浊程度来决定是否清洗干净了。 • 水洗后，可打开风扇来干操冷却器． • 冷却器的清扫方法：从冷却器的后面（变压器油
• 在变压器停止运行的定期检查中，一般用空气进行清扫； 另外可根据污垢程度，每2 一3 年进行一次用高压水柱清 洗冷却器，将堵塞物除去。
• 用空气清扫（普通的清扫方法）. • 用490kPa （约统5kg / cm2 ）压缩空气进竹清扫． • 每台冷却器的清扫时问约为30min ，但应根据表面附若物
• 当油泵或风扇电机发生 故障时，KH1 或KH11KH1N 热继电器动作． 而使KM1或KN11线圈断 电，接触器的主触头打 开，从而保护电机。
• 另外接触器的辅助触点 KM1或KM11闭合，SC1 的5-6在闭合，接通了 备用冷却器控制回路（ 绿线），使KT2 通电， 经过一定的延时后，接 通了K5 线圈，K5 动合 触点闭合。备用冷却器 SCN的9-10在闭合状态 ，启动了备用冷却器回 路（绿线），备用冷却 器投入工作，另二对触 点分别接通了信号回路 ，发出冷却器故障信号 。
变压器冷却系统的工作原理
变压器冷却系统的工作原理1. 变压器的基本概念说到变压器，大家可能想到的就是电力系统中的那个“黑乎乎”的大家伙。
其实，变压器就像是一位勤劳的搬运工，专门负责把高压电变成我们日常生活中能用的小电压。
这样一来，家里的电器才能愉快地工作，不至于变成“电器葬礼”。
但是，变压器在运转的时候可不是轻轻松松的，里面可是要经历一番热闹的“过山车”。
1.1 变压器的工作原理变压器主要是通过电磁感应的原理来工作的。
当高压电流通过变压器的线圈时，会产生磁场，这个磁场就像是一个无形的“桥”，把电能从一个地方传递到另一个地方。
可是，嘿，事情并不那么简单！这个过程中，变压器会产生大量的热量，就像人跑步的时候出汗一样。
这时候，如果不及时把热量处理掉，变压器就会“中暑”，甚至烧坏。
1.2 冷却系统的重要性所以，冷却系统就应运而生了，简直是变压器的“救星”。
它的任务就是把那些多余的热量迅速带走，确保变压器在一个安全的温度下工作。
冷却系统就像是一位勤快的空调，负责给变压器降降温，不让它在工作时热得像个“火锅”。
2. 冷却系统的组成接下来，咱们聊聊这个冷却系统是怎么运作的。
冷却系统一般分为两种类型：自然冷却和强制冷却。
前者就像是一位文静的老奶奶，依靠自然环境的气流来带走热量；后者则像是年轻小伙子，主动出击，利用风扇或者水泵来加速冷却。
无论是哪种方式，目的都是一样的，就是让变压器凉快下来。
2.1 自然冷却自然冷却一般是通过变压器外壳的设计来实现的，通常会有一些散热片或者通风孔。
这样一来，热空气就能顺利流出，凉爽的空气也能进来。
虽然这方法简单，但在一些大型变压器中，光靠自然冷却可不够，尤其是在炎热的夏天，老奶奶的力量有时候也会显得微不足道。
2.2 强制冷却这时，强制冷却就大显身手了。
它通过风扇或水泵将冷却介质（通常是油）不断循环，迅速带走热量。
油在变压器里不仅能绝缘，还能有效地带走热量，就像是个“超级清洁工”，把热气一网打尽。
这样一来，变压器就可以“安安稳稳”地工作，不怕“热气腾腾”。
变压器风冷控制系统的原理
电力 系统 ２ ２ ０ ｋ Ｖ及 以上 电压 等级 的变压 器普遍 采用 强油 风冷 ， 目 为硬件 的核心 元件 ， 一方 面可 以实现原理 的理论效 益 ， 另一 方面 可 以了 前 绝大 多数 的风冷控 制系统 都是 由继 电器 加接触 器等 电器元件 构成逻 解 到实践工 作的不足 ， 优化 原理 。除此之外 ， 在控制方式 当中 ， 主要是根 辑 控制 电路 ， 实现风冷 系统的 电气控制 。固有系统 在经过多年 的使用 以 据 用户 的意愿 自行设 定 ， 判断 依据 集 中在交 流 电压输 人 电路 、 油泵 、 风 后， 已经 出现 了不 适应 当下情况 、 工作效 率低下 、 操作 繁琐 等 问题 ， 影 响 机运 行状态输 人 电路等 方面 。图 １ 为风冷系统 硬件组成框 图 ， 从 图 中可 了 日常工作 。文章 主要对变压 器风冷控 制系统 的原 理进行 讨论与分析 。 以清 晰的看 到 ， 当变 压器风 冷控制 系统 的原理 和相应 的硬件 结合 以后 ， ｌ变压 器冷却器 运行方式 分析 瞬 间形 成 了一种 默契 的循环 ， 实 现 了真正 意义上的 良性工 作 。 根据 变压器 的负荷 情况 ， 以及不 同的工作 环境温 度 ， 总结 出变 压器 ２ ． ３变压器风冷 控制 系统原 理的实现流 程 冷却器的运行方式 ， 大体上分为 ３ 种情况 ： 第一种是工作 、 第二种是辅 原理作 为一个 非常重要 的研究 部分 ， 对 变压器风 冷控制 系统 ， 具有 助、 第 三种是 备用 。工作方 式主要 指转换 开关把 手放 在ｌ 丁作 位置 时 ， 接 非 常重要 的影响 。文章认 为 ， 要 想将原 理彻底 落实 ， 可 以尝试 按照 以下 通投入运行的冷却器， 这种运行方式比较常见 ， 属于传统意义上的运行 方式 来执行 ： 首先 ， 通过 Ｐ Ｌ Ｃ 提 供不 同的逻 辑控制 指令 ， 利 用梯 形 图编 方式 ， 并且 占据 多数 的运行 时间 。 辅 助方式主要是 变压器 的油温超过 一 制逻辑执 行序列及 程序 。 这种 工作方式 的好处在于 ， 不仅 减少 了之 前的 定 的温 度 时 ， 或者是在 变压 器发生 过流 的情况时 ， 投 入运 行冷 却器 。这 繁琐步骤 ， 还 加强 的原 理执行过程 中的灵活 ｌ 生 及 可靠性 。 就Ｐ Ｌ Ｃ控制 本 种运行 方式也 比较 常见 ， 但 由于现下 的设备 和技 术 比较 成熟 ， 因此上 述 身来说 ， 无 论是技 术 、 设备 ， 还是原 理 、 学 术成果 ， 都 相 当成熟 ， 应用 Ｐ Ｌ Ｃ 情 况不经 常发生 。备用方式 主要指 的是其他 冷却器在发 生故 障的时候 ， 控制 ， 无 疑为变压 器风冷 控制系 统原理 的执行 ， 提供 了较强 的保 障 。其 投 入运行 的冷却器 。综合而 言 ， 现下普遍应 用 的是基 于 电磁 元器件 的逻 次 ， 要完 成变 压器风 冷控 制 系统 电源 、 工作 、 备用冷 却器 的 自动投 入 以 辑 接点控 制 的变压器 风冷 系统 ， 此种 系统虽 然服务 了很长 一段 时间 ， 但 及退 出运行 工作 。 由于 变压器风 冷控制 系统 的原 理在理论 上 占有 的成 与 目前 的发 展情况 格 格不 入 ， 主要表 现 出了 以下 问题 ： 首先 ， 控制 方式 分较 多 ， 因此需要 加强实践 。实现 自动投入 运行 、 自动退 出运行 ， 是智能 单 一 。在 实际工 作 中 ， 一 旦 出现 突发Ｊ 情况 ， 基于 电磁元 器件 的逻辑 接点 化控 制的要点 ， 也是 原理发展 的必然趋势 ， 今后要 进一步努 力。 的变压器 风冷 系统 ， 无法 完成对 实际情 况 的有效控制 ， 导致经 济损 失提 ３变压 器风冷控制 系统原理 的实现 升， 甚 至是威 胁到操 作人 员的安 全 。其 次 ， 此 种 系统缺乏 运行 当 中的灵 ３ ． １冷却 器组投 入原则及 电源的 自动控制 潘『 ’ 生 及可 靠性 。由于城市 用 电不 断增加 ， 各项工 作也在 不断 提升 ， 变压 变压器 风冷控 制系统 的原理 已经成熟 ， 将 原理应 用到具 体的工 作 器 风冷控 制系统 需要满 足多方需 求 ，并且还 要将 陛能提升 到一个新 的 当中 ， 才可 以创造 出理想 的经济 效益和社会效 益 。 根据 实际需求和 工作 高度 ， 固有 系 统无法 实现 如此 多 的要求 ， 导 致在 实 际工作 中 ， 增 添 了很 上 的发展趋 势 ，文 章总结 出了冷却 器组 的投入 原则 和电源 的 自动控 制 多不 便 ， 甚至是 阻碍 。 方式 。主要分 为 以下 几个步骤 来实现 ： 首先 ， 在变 压器投 入 电网工作 之 ２变压 器风冷控 制系统原理 及组成 前， 需要结 合变 压器 的数量 、 容量 、 负荷 等要求 ， 投入相应 的冷却器 组 ， 多 ２ ． １系统原理 数情况 是按 照冷却 器的分布将 主变压 器对 角投 人两组 或者不 等的冷 却 根据 以往 的经 验分析 ， 变压器 风冷系 统控制 原理如果 得 不到优 化 ， 器组， 剩余冷却器为备用状态， 值得注意的是， 此时不设定辅助状态。其 后 续 工作 也无 法实现 预期 效果 。结合 当下 的工作 方式 和各 项 矛盾 、 冲 次 ， 通过 实际 运行 ， 实现互 为备 用 目的 ， 电源 投入也 实现 了 自动控 制 的 突， 制定 了全 新的原 理。 首先 ， 由Ｐ Ｌ Ｃ控制 的变 压器风冷 控制系统 ， 采用 目的 ， 以此来提 高冷却器 的电源供 电可靠 性 。 Ｐ Ｌ Ｃ作为 中央控 制元 件。这样 一来 ， 就 在根本上 解决 了不必 要 的问题 ， ３ ． ２工作冷 却器组 的投 人 而且在 实际 的运行 当中 ， 原理 完全可 以作为 指导得 到落 实。其 次 ， 通过 就 目前的情 况来看 ， 冷 却器组 的运行状 态 ， 可 以由运行人 员任 意选 采 集两段 不 同所 编 的三相交 流 电源 、 两段主 电源 的投入方式 、 每 台冷却 择 ， 也 可 以根 据实 际需求来 进行设定 ， 并没有 太大 的限制 条件 。投 人工 器 的工作 方式等 等 ， 将这 些信号 通过广 电隔 离器输 入 到 Ｐ Ｌ Ｃ ， Ｐ Ｌ Ｃ通过 作并 不复杂 ， 主要是 根据之 前的一些 工作规 范或者是 ＿ Ｔ作要 求来进 行 。 软件 上 的逻辑 分析 判 断 ， 进行 相应 的控制 ， 发 出相应 的指 令控 制元 件 ， 般 来讲 ， 工作 冷却器 组 的投人 ， 要 注意一 些 比较特 殊 的问题 ， 例 如设 投入 工作 电源 、 工作 、 备用冷却 组 ， 发 出相应 的就地 和远方信 号。从 系统 备 冲突或者 是技术 上的 问题 等等 ，变 压器风 冷控制 系统 的原 理是健 全 原理 来看 ， 全新设 计 的变 压器 风冷 控制 系 统 ， 告 别 了以往 的恶 性循 环 ， 的， 但 在实 际应用 当 中 ， 难免 发生 一些 问题 ， 这就 需要 工作人 员 在将 ＿ Ｔ 实现 了 良 Ｉ 生 循环 。此系统 不仅能 够在较 短的 时间 内 ， 完 成较 多 的工作 ， 作冷却 器投 入的时候 ，仔细 观察和记 录 ，结合 以往 的工作经 验进行 判 还可以降低经济上的成本， 创造更多的效益 ， 是一种比较理想的选择。 定， 减少经 济损失 。另外 ， 由于工作冷却 器组在投入 的时候 ， 要考虑 到很 ２ ． ２变 压器风控 控制 系统 原理 的实 现—— 系统硬件 多的方 面 ， 所 以要定 时监测 ， 防止在发生 安全事故 的时候无人解 决 。 从 客观 的角度来 说 ， 原 理虽然包 含 了一定 的实践 内容 ， 但是 缺乏 体 ４结束语 现原 理的客 观因素 。在文章 当中 ， 将 对系统 硬件进 行 阐述 ， 便于 对原理 文章就 变压器风 冷控制 系统 的原 理展 开了讨论 与分析 ，就原理本 的理解 。一般来 说 ， 变压 器风 冷控制 系统 的原 理 比较强调 低功 耗 、 高效 身来说 ， 并没有 太多 的问题 ， 在实际应用 当中 ， 也取得 了预期 成果 。未来 能， 在选择硬 件 的时候 ， 也要遵 循这个 原则 ， 因此 ， 文章选 择 Ｐ Ｌ Ｃ控制作 的工作重 点在 于 ，通过对 不 同地 区的变压 器风冷 控制系 统原理进 行总 结 分析 ， 制定 出符 合我 国各 个地 区的标准 参考原理 ， 各 大地 区或者 是各 个发 电厂 ， 都 可 以根 据标准 参考原理 进行设定 和更 改 ， 更 好 的解决 自身 问�
变压器 原理
变压器原理变压器原理。
变压器是一种用来改变交流电压的电器，它是由两个或多个线圈（即绕组）构成的，通过电磁感应原理来实现电压的变换。
变压器主要由铁芯和绕组组成，其中铁芯起到了传导磁场的作用，而绕组则是用来传递电流的。
在变压器中，有两个基本的绕组，一个是输入绕组，另一个是输出绕组。
输入绕组通常被称为初级绕组，而输出绕组则被称为次级绕组。
当交流电流通过初级绕组时，产生的磁场会在铁芯中产生磁通量，这个磁通量会穿过次级绕组，从而在次级绕组中产生感应电动势，从而使得次级绕组中的电压发生变化。
变压器的原理可以用简单的公式来表示，U1/U2 = N1/N2，其中U1和U2分别代表输入端和输出端的电压，N1和N2分别代表初级绕组和次级绕组的匝数。
这个公式表明了变压器的电压变换比与绕组匝数的比例成正比。
变压器的工作原理基于电磁感应定律，即当磁通量发生变化时，就会在导体中产生感应电动势。
在变压器中，通过改变绕组的匝数比例，可以实现输入端电压到输出端电压的变换。
这种原理使得变压器成为了电力系统中不可或缺的设备，用来实现输电、配电以及各种电器设备对电压的要求。
除了改变电压，变压器还可以实现电流的变换。
根据电流的传递方向，变压器可以分为升压变压器和降压变压器。
升压变压器是指输出端电压大于输入端电压的变压器，它主要用于输电系统中，将电压升高以减小输电损耗。
而降压变压器则是指输出端电压小于输入端电压的变压器，它主要用于配电系统中，将电压降低以满足电器设备的工作要求。
在实际应用中，变压器的原理不仅仅局限于电力系统，它还被广泛应用于各种电子设备中，用来实现电压的变换和电流的传递。
例如，手机充电器中的变压器就是用来将家用交流电转换为手机充电所需的直流电，从而满足手机充电的要求。
总之，变压器是一种基础的电器设备，它通过电磁感应原理实现了电压和电流的变换，广泛应用于电力系统和各种电子设备中，是现代电气工程中不可或缺的重要组成部分。
通过了解变压器的原理，我们可以更好地理解电力系统中的电压变换和输电配电的过程，从而更好地应用和维护电器设备。
主变风冷系统原理
K5-备用冷却器启动继电 器
K6-备用冷却器故障启动 继电器
KK-操作电源监视 继电器 K-电源自动投入 继电器 K11 K12 K13-冷 却器全停跳闸起 动继电器 KT1-负荷启动时 间继电器 KT2-备用冷却器 投入时间继电器 KT3-备用冷却器 故障时间继电器 KT11 KT12 KT13-全停时间继 电器
冷却器全停跳闸起动
当两个电源都消失，KMS1.KMS2闭合，而使全部冷却器 停止工作时，经过适当延时，使断路器跳闸，将变压器退 出运行。
（三） 冷却器的特殊运行
上已叙及一般情况下冷却器分为工作、辅助、备用三种运行状态，创 造了变压器长期安全运行的冷却条件．尽管处在寒冷地区运行的变压 器，只要顶层油温不低于30℃ ，亦应根据上述冷却器的运行方式进 行运行．这是因为油温降低，减少了变压器的负载损耗，足够弥补了 冷却器所消耗的功率，同时增长变压器使用寿命。 油泵在冷油中运转时电动机需要的功率比热油中运转时大，如果油温 不低于10℃ ，油泵可以正常运行．当变压器的顶层油温低于30 ℃ 时，为保证油泵安全可靠运行以及冷却器的出力不致降低，应控制顶 层油温不低于10 ℃ ．在此原则下，如果油温继续下降，可以根据情 况将部分工作冷却器置于辅助运行状态，剩下的工作冷却器（不宜少 于二台）应在油箱周围间隔均匀、对称分布，必要时可以停止部分或 全部风扇运转。 冷却器的油泵及风扇停止运转时，几乎无冷却容量；油泵停止运转时 的冷容量约为额定冷却容量的6％；油泵运转而风扇停止运转时，冷 却容量约为额定冷却容量的10％。
在备用冷却器投入运 行后．如发生故障的 冷却器修好重新投入 运行．则由于备用冷 却器控制回路被切断， 备用冷却器的油泵和 风扇就退出运行。 当备用冷却器投入运 行后，如KM11故 障．经过KT3一定延时， K6 线圈通电，它的动 合触点闭合，发出故 障信号(绿线)。
变压器用第二章
A B C 0
特点：在这种铁心结构的变压器中，任
.
.
.
一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心 为回路，因此各相磁路彼此相关联。
七 变压器的并联运行
（一）、并联运行的定义： 是指将两台或多台变压器的原方和副方分别 接在公共母线上，同时向负载供电的运行方 式，如图所示。
（二）、并联运行的优点： 1）可以提高供电的可靠性。 2）可以根据负荷的大小调整投入并联运 行变压器的台数，以提高运行效率； 3）可以减少备用容量，并可随着用电量 的增加，分期分批地安装新的变压器，以 减少初投资。 当然，并联变压器的台数也不宜太多，因为 在总容量相同的情况下，一台大容量变压 器要比几台小容量变压器造价低、基建设 投资少、占地面积小。
这样，效率的公式可变为： 2 p0 p kN = *100% 1 2 S N cos 2 p0 p kN 以上的假定引起的误差不大（不超过0.5 ％），却给计算带来很大方便，电力变压 器规定都用这种方法来计算效率。 3.效率特性： 上式说明，当负载的功率因数cos φ 2一定 时，效率随负载系数而变化。图为变压器 的效率曲线。 效率决定于铁耗、铜耗和 负载大小。
四、变压器在铁路信号设备供电的应用
铁路信号用变压器，多采用低压小功率的干式自 冷变压器。主要由信号、轨道、道岔表示、扼流、 防雷等变压器。 BX型信号变压器用于色灯信号机的点灯电路， 目前广泛采用的是BXl—34型。其绕组组成如图1 所示。 BG型轨道变压器用于轨道电路供电，目前广 泛使用的是BfiI一50型。其绕组组成如图2所示， 原边接220V电源，副边输出电压为0．45"-10．8V，通过改变副边端子连接可获所需电压。
变压器的外特性
主变风冷系统原理
主变风冷系统原理
在主变风冷系统中，变压器通过与散热器的接触面进行换热，将变压
器内部的热量传递给周围的空气。
当变压器工作时，由于变压器内部的电
流流过导线会产生焦耳热，加上变压器的磁芯损耗和铁心涡流损耗等，会
导致变压器局部温度升高。
为了保证变压器的正常运行和延长其使用寿命，需要对变压器进行冷却。
当主变风冷系统运行时，风扇处于工作状态，通过转动风扇叶片产生
风力，将空气从外部吸入主变风冷系统，然后通过风道有序地引导至散热
器上。
在进入散热器的过程中，空气与散热器的接触面积增大，热量与空
气进行换热的效果也就更好。
热量会通过导热片逐渐传递给空气，使得空
气温度升高。
随着空气通过散热器的流动，热量会被带走，使得空气的温
度下降。
主变风冷系统还可以通过控制系统进行智能化的管理。
控制系统可以
根据变压器内部温度的变化情况来自动启停散热器风扇，以避免能耗的浪
费和噪音的产生。
同时，控制系统还可以通过调节风扇的转速来实现散热
器的调温，以适应变压器工作负荷的变化。
总之，主变风冷系统利用风扇将空气吹入散热器，并通过散热器将热
量传递给空气，实现变压器的散热降温。
它具有结构简单、安装便捷、散
热效果好等优点，广泛应用于电力系统中的高压电力变压器散热装置。
第二章—变压器风冷系统工作原理
第二章—变压器风冷系统工作原理第二章变压器风冷系统的工作原理 2.1 电力变压器发热及冷却原理2.1.1 变压器发热过程电力变压器运行时,由于在铁芯和线圈上产生损耗，产生的热量经过其所处介质散发到周围空气中,这一过程将引起变压器发热，以及变压器温度升高。
为了保护变压器及其元器件的正常运行，必须采取有效的冷却措施限制变压器的温升。
变压器运行时，线圈和铁芯温度升高,起初，温度上升速度较快，随着温度升高到一定程度，线圈和铁芯与其周围的冷却介质形成温度差,将温度传递给介质，介质吸收热量温度增高,线圈和铁芯的温升减缓,在这个过程中,线圈和铁芯温度达到稳定状态，形成动态的热平衡。
2.1.2 变压器冷却过程变压器的冷却过程需要经过多重传热。
包括变压器油与铁芯表面传热，变压器油与冷却器箱体内表面传热，空气与冷却器箱体外表面传热三个过程。
线圈和铁芯产生的热量,由内部最热点传到与油接触和外表面,热量传到表面后,与周围介质油产生温度差,通过对流作用将部分热量传给附近的油,从而使油温逐渐上升。
当油温升高后,热油向上流动与油箱相接触将热量传导油箱外壁，散热后的油再向下流动重新流入线圈,形成闭合的对流回路，这一过程中，变压器油箱外壁温度逐渐升高。
油箱内壁吸收热量后，热量从壁的内侧传导到外侧(箱壁的内外温差不大,一般不超过3?)与周围环境形成温差,通过与空气对流和辐射,将热量散发到周围空气中。
在强迫油循环系统中，潜油泵在冷却器中就是采用施加压力的作用，加速变压器油的流动,增强热对流。
变压器油的热对流包括两种形式，即热传导和热辐射，两个过程同时进行。
变压器箱壁内侧的热量从变压器油中以热传导和热辐射的形式传给冷却器，变压器箱壁外测热量从箱壁以热传导和热辐射的形式传给空气。
冷却器—风扇的作用就是加速吹变压器箱壁外侧的空气流动,加快变压器的散热过程，如图2-1所示。
变压空器气油变压器油箱壁变压器的散热过程示意图2.2变压器冷却方式的选取目前，我国大型电力变压器冷却装置是根据变压器容量的大小，配置数组强油风冷却器，每组风冷却器包括1台油泵和3—4台风扇。
第二章 变压器的类型和基本结构..
变压器各部分的允许温升取决于绝缘材料、使用情况 和自然环境。我国油浸式电力变压器绕组一般采用A级绝 缘，最高允许温度为105℃，高于此温度时，绝缘将迅速 老化变脆，机械强度减弱。 国标规定：为保证变压器正常使用20～30年，油浸式 电力变压器温升限值如表2-1所示。变压器设计额定使用 最高温度为+40℃、最低气温-30℃ 、最高日平均气温 +30℃、最高年平均气温+20℃。
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2.额定电压U1N和U2N 一次额定电压U1N是变压器正常运行时一次绕组线路 端子间外施电压的有效值；二次额定电压U2N是当一次绕 组外施额定电压，此时二次侧空载（开路）时的电压；三 相变压器的额定电压指的是线电压。
3.额定电流I1N 和I2N 额定电流I1N和I2N是指变压器在额定运行条件下一次、 二次侧绕组能够承担的电流，即根据额定容量和额定电压 计算出来的电流有效值。三相变压器的额定电流为线电流。 升压变压器：U1N<U2N，I1N>I2N，SN=UNIN； 降压变压器：U1N>U2N，I1N<I2N，SN=UNIN。
（a）单相壳式变压器 （b）三相壳式变压器 图2－4 单相和三相壳式变压器
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二、绕组
绕组是变压器的电路部分，常用包有绝缘材料的铜或 铝导线绕制而成。 为了使绕组便于制造，并且具有良好的机械性能，一 般把绕组做成圆筒形。高压绕组匝数多，导线细，低压绕 组匝数少，导线粗。 按照高、低压绕组布置方式的不同，绕组可分为同心 式和交叠式两种。心式变压器一般采用同心式结构，将高、 低压绕组同心地套装在铁心柱上，低压绕组靠近铁心柱， 高压绕组套装在低压绕组外面，高、低压绕组之间以及绕 组与铁心之间要可靠绝缘。
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变压器篇（第二～六章）
第二章—变压器风冷系统工作原理
第二章—变压器风冷系统工作原理第二章变压器风冷系统的工作原理 2.1 电力变压器发热及冷却原理2.1.1 变压器发热过程电力变压器运行时,由于在铁芯和线圈上产生损耗，产生的热量经过其所处介质散发到周围空气中,这一过程将引起变压器发热，以及变压器温度升高。
为了保护变压器及其元器件的正常运行，必须采取有效的冷却措施限制变压器的温升。
变压器运行时，线圈和铁芯温度升高,起初，温度上升速度较快，随着温度升高到一定程度，线圈和铁芯与其周围的冷却介质形成温度差,将温度传递给介质，介质吸收热量温度增高,线圈和铁芯的温升减缓,在这个过程中,线圈和铁芯温度达到稳定状态，形成动态的热平衡。
2.1.2 变压器冷却过程变压器的冷却过程需要经过多重传热。
包括变压器油与铁芯表面传热，变压器油与冷却器箱体内表面传热，空气与冷却器箱体外表面传热三个过程。
线圈和铁芯产生的热量,由内部最热点传到与油接触和外表面,热量传到表面后,与周围介质油产生温度差,通过对流作用将部分热量传给附近的油,从而使油温逐渐上升。
当油温升高后,热油向上流动与油箱相接触将热量传导油箱外壁，散热后的油再向下流动重新流入线圈,形成闭合的对流回路，这一过程中，变压器油箱外壁温度逐渐升高。
油箱内壁吸收热量后，热量从壁的内侧传导到外侧(箱壁的内外温差不大,一般不超过3?)与周围环境形成温差,通过与空气对流和辐射,将热量散发到周围空气中。
在强迫油循环系统中，潜油泵在冷却器中就是采用施加压力的作用，加速变压器油的流动,增强热对流。
变压器油的热对流包括两种形式，即热传导和热辐射，两个过程同时进行。
变压器箱壁内侧的热量从变压器油中以热传导和热辐射的形式传给冷却器，变压器箱壁外测热量从箱壁以热传导和热辐射的形式传给空气。
冷却器—风扇的作用就是加速吹变压器箱壁外侧的空气流动,加快变压器的散热过程，如图2-1所示。
变压空器气油变压器油箱壁变压器的散热过程示意图2.2变压器冷却方式的选取目前，我国大型电力变压器冷却装置是根据变压器容量的大小，配置数组强油风冷却器，每组风冷却器包括1台油泵和3—4台风扇。
变压器风冷控制系统基础知识讲解
N
（1）给上冷却器电源QK1； （2）将冷却器工作方式开关ST1切至“工作”位置；
2、工作冷却器控制回路
工作冷却器故障之一----油泵故障
N
至备用冷却器启动回路
2、工作冷却器控制回路
1、作用 2、变压器冷却方式 3、变压器冷却方式字母意义 4、强油风冷变压器冷却器组成
一、变压器冷却系统的作用和方式
1、作用 当变压器的上层油温与下层油温产生温差时，形成油温对流，并经冷却器冷却后流回油箱，起到降低变压器运行温度的作用，防止变压器长期处于高温状态，造成绝缘老化，影响设备的供电可靠性。 绝缘寿命的六度法则 温升
一、变压器冷却系统的作用和方式
⑶强迫油循环式： ①强迫油循环风冷式：这种方式是用油泵强迫油加速循环，经散热器风扇使变压器的油得到冷却。 ②强迫油循环水冷式：这种方式是用油泵强迫油加速循环，通过水冷却器散热，使变压器的油得到冷却。 ③强迫油循环导向冷却式： 以强迫油循环的方式，使冷油沿着一定路径通过绕组和铁心内部以提高散热效率的冷却方法。
工作冷却器故障之二----风扇故障
N
至备用冷却器启动回路
2、工作冷却器控制回路
工作冷却器故障之三----油流异常
N
至备用冷却器启动回路
三、强油循环风冷却器控制回路
3、辅助冷却器控制回路 技术要求： ⑴变压器上层油温或绕组温度达到一定值时，自动启动尚未投入的辅助冷却器。 ⑵当运行中的辅助冷却器发生故障时，能自动启用备用冷却器。
3、变压器的冷却方式字母意义
外部冷却介质的循环方式： N-自然对流； F-强迫循环（风扇、泵等）
内部冷却介质的循环方式： N-冷却设备和绕组内部是热对流循环； F-冷却设备中是强迫循环，绕组内部是热对流循环； D-冷却设备中是强迫循环，主要绕组内是强迫导向循环
分析变压器风冷控制系统的原理
分析变压器风冷控制系统的原理摘要：变压器结构复杂，是电力系统的核心，其运行状态关系着整个电力系统能否平稳运行。
而变压器风冷控制系统在运行当中，影响着电力系统的功能和实际运行效果。
文章重点分析了变压器风冷控制系统的原理，发现变压器风冷系统在原理方面实现了智能化的控制，并且在实际的应用当中创造了较大的经济效益和社会效益。
关键词：变压器；风冷控制系统；运行方式；原理变压器是电力传输过程中重要的电力设备，其承载能力大，噪音小，结构简单等优点在电力系统中被广泛应用。
变压器常见的冷却方式有油浸自冷，油浸风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环导向风冷4种。
强迫油循环冷却方式，它是把变压器中的油，利用潜油泵打入油做成容易散热的特殊形状散热器，启动风扇吹风，将高速流动的风作冷却介质，把热量带走。
大型变压器容量不同，冷却器组数一般从四组到十二组不等。
各组冷却器有工作、辅助、备用、停用四种方式，可根据变压器负荷及油温情况投入冷却器组数，其余冷却器可置辅助或备用位置。
电力系统220kV及以上电压等级的变压器普遍采用强油风冷，目前绝大多数的风冷控制系统都是由继电器加接触器等电器元件构成逻辑控制电路，实现风冷系统的电气控制。
电磁元件控制的主变强油风冷通风控制系统在运行中存在诸多问题，例如运行人员要经常去切换冷却器组，改变冷却器运行方式，而且电磁元器件也易发生问题，固有系统在经过多年的使用以后，已经出现了不适应当下情况、工作效率低下、操作繁琐等问题，影响了日常工作。
文章主要对变压器风冷控制系统的原理进行讨论与分析。
一、变压器冷却器运行方式分析根据变压器的负荷情况，以及不同的工作环境温度，总结出变压器冷却器的运行方式，大体上分为3种情况：第一种是工作、第二种是辅助、第三种是备用。
工作方式主要指转换开关把手放在工作位置时，接通投入运行的冷却器，这种运行方式比较常见，属于传统意义上的运行方式，并且占据多数的运行时间。
辅助方式主要是变压器的油温超过一定的温度时，或者是在变压器发生过流的情况时，投入运行冷却器。
变压器冷却系统原理
变压器冷却系统变压器的ONAN冷却方式为内部油自然对流冷却方式。
第一个字母：与绕组接触的冷却介质。
O--------矿物油或燃点大于300℃的绝缘液体；K--------燃点大于300℃的绝缘液体；L--------燃点不可测出的绝缘液体；第二个字母：内部冷却介质的循环方式。
N--------流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环；F--------冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环；D--------冷却设备中的油流是强迫循环，至少在主要绕组内的油流是强迫导向循环；第三个字母：外部冷却介质。
A--------空气；W--------水；第四个字母：外部冷却介质的循环方式。
N--------自然对流；F--------强迫循环（风扇、泵等）。
电力变压器常用的冷却方式一般分为三种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。
油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。
油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。
加装风冷后可使变压器的容量增加30%～35%。
强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。
它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。
油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。
这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%采用强油冷却方式的变压器的注意点：应当注意冷却器全停的问题，因为强油冷却方式通常都是大型变压器，其发热量比较大，一旦冷却器全停后温度上升很快，一般最高不允许超过75摄氏度，而且有些变压器出于对变压器保护接有温度保护，一旦冷却器全停后会延时跳闸。
变压器停运后最好两小时后再将冷却器停运，为的是防止局部过热。
220kV**变冷却器简介主变压器冷却器1号主变为强迫油循环风冷系统，每相变压器有三组冷却器，每组冷却器装有三台风扇（风扇电机功率1.5kW，电压AC380V），一只潜油泵，（功率1.5kW，AC380V，额定电流4A）每台变压器共9台风扇，三只潜油泵，有绕组温度接点信号。
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第二章变压器风冷系统的工作原理
2.1 电力变压器发热及冷却原理
2.1.1 变压器发热过程
电力变压器运行时,由于在铁芯和线圈上产生损耗，产生的热量经过其所处介质散发到周围空气中,这一过程将引起变压器发热，以及变压器温度升高。
为了保护变压器及其元器件的正常运行，必须采取有效的冷却措施限制变压器的温升。
变压器运行时，线圈和铁芯温度升高,起初，温度上升速度较快，随着温度升高到一定程度，线圈和铁芯与其周围的冷却介质形成温度差,将温度传递给介质，介质吸收热量温度增高,线圈和铁芯的温升减缓,在这个过程中,线圈和铁芯温度达到稳定状态，形成动态的热平衡。
2.1.2 变压器冷却过程
变压器的冷却过程需要经过多重传热。
包括变压器油与铁芯表面传热，变压器油与冷却器箱体内表面传热，空气与冷却器箱体外表面传热三个过程。
线圈和铁芯产生的热量,由内部最热点传到与油接触和外表面,热量传到表面后,与周围介质油产生温度差,通过对流作用将部分热量传给附近的油,从而使油温逐渐上升。
当油温升高后,热油向上流动与油箱相接触将热量传导油箱外壁，散热后的油再向下流动重新流入线圈,形成闭合的对流回路，这一过程中，变压器油箱外壁温度逐渐升高。
油箱内壁吸收热量后，热量从壁的内侧传导到外侧(箱壁的内外温差不大,一般不超过3℃）与周围环境形成温差,通过与空气对流和辐射,将热量散发到周围空气中。
在强迫油循环系统中，潜油泵在冷却器中就是采用施加压力的作用，加速变压器油的流动,增强热对流。
变压器油的热对流包括两种形式，即热传导和热辐射，两个过程同时进行。
变压器箱壁内侧的热量从变压器油中以热传导和热辐射的形式传给冷却器，变压器箱壁外测热量从箱壁以热传导和热辐射的形式传给空气。
冷却器—风扇的作用就是加速吹变压器箱壁外侧的空气流动,加快变压器的散热过程，如图2-1所示。
变
压器油
空
气
变压器油箱壁
变压器的散热过程示意图
2.2变压器冷却方式的选取
目前，我国大型电力变压器冷却装置是根据变压器容量的大小，配置数组强油风冷却器，每组风冷却器包括1台油泵和3—4台风扇。
为满足变压器的各种不同的运行工况，冷却器一般有1台作为备用(故障时运行冷却器可自动投入运行)、1台辅助(变压器负荷电流大于70％额定电流或变压器顶层油温高于某一定值时自动投入运行)、其余所有冷却器全部投入运行。
这样的的冷却装置配置方法也有其不足之处，如SFP7-240000/330型主变压器装设有6台冷却容量250KW的风冷却器，当遇到夏季高温的季节，变压器满负荷运行，变压器冷却装置全部投入，即使如此，其上层油温仍高达70℃左右。
在夜间，尤其是在暴雨过后，因负荷和气温骤降，虽然已将变压器辅助冷却器停运，但变压器油温仍在30℃以下，亦即油温的变化幅度大于环境温度变化。
当冬季负荷较低，或天气特别寒冷，由于油温过低，必须对变压器进行加油，这样不利于变压器的使用寿命和安全运行。
目前，国内外变压器的冷却方式主要有四种：自然油循环自冷散热、自然油循环风冷散热、强迫油循环风冷散热以及强迫油循环水冷散热。
第一种冷却方式自然油循环自冷散热主要用于小型配电变压器，不采用风冷控制；第四种冷却方式即强迫油循环水冷散热只用于个别大型变压器；第二、三种冷却方式是目前变电站主变应用较广散热方式，自然油循环风冷散热方式是利用变压器绕组及
铁心发热后,本体内的油形成对流，油流经散热器后由冷却风扇吹出的风将热量带走,从而达到散热的目的，这种冷却方式主要用于中小型变压器。
强迫油循环风冷散热方式通过油泵使变压器内的油被迫快速循环，当变压器油流经散热器时，由冷却风扇吹出的风将热量带走,这种冷却方式主要用于大中型变压器。
强迫油循环风冷却器(简称风冷却器)与油自然循环风冷却器的主要区别是采用潜油泵强迫油进行循环,使油流速度加快,提高冷却效率。
2.3电力变压器运行规程中有关风冷控制的规定
在变压器冷却控制装置的设计中参考了电力变压器运行规程(DL/T 572-95)中关于强迫油循环电力变压器冷却装置及运行条件的规定。
2.3.1对变压器的冷却装置的要求
（1）要求油浸式变压器本体的冷却装置、温度测量装置等应符合GB6451的要求。
（2）按制造厂的规定安装全部冷却装置。
（3）强油循环的冷却系统必须有两个独立的工作电源并能自动切换。
当工作电源发生故障时，应自动投入备用电源并发出音响或灯光信号。
（4）强油循环变压器，当切除故障冷却器时应发出音响或灯光信号，并自动(水冷的可手动)投入备用冷却器。
（5）风扇、水泵及油泵的附属电动机应有过负荷、短路及断相保护；应有监视油泵电机旋转方向的装置。
（6）强油循环冷却的变压器，应按温度和(或)负载控制冷却器的投切。
2.3.2变压器温度限值
强迫油循环变压器顶层油温一般不应超过表3.1的规定(制造厂有规定的按制造厂规定)。
当冷却介质温度较低时，顶层油温也相应降低。
冷却方式冷却介质最高温度（℃）最高顶层油温（℃）强迫油循环风冷40 85
2.3.3 强迫油循环冷却变压器的运行条件
（1）强迫油循环冷却变压器运行时，必须投入冷却器。
空载和轻载时不应投入过多的冷却器(空载状态下允许短时不投)。
各种负载下投入冷却器的相应台数，应按制造厂的规定。
按温度和(或)负载投切冷却器的自动装置应保持正常。
（2）强迫油循环变压器投运时应逐台投入冷却器，并按负载情况控制投入冷却器的台数。
（3）强迫油循环风冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载运行20分钟。
如20分钟后变压器顶层油温尚未达到75℃，则允许上升到75℃，但这种状态下运行的最长时间不得超过1小时。
2.4变压器强迫油循环风系统的工作原理
2.4.1 强迫油循环风系统的结构
强迫油循环风冷系统的工作过程如图22所示。
变压器顶层的高温油通过潜油泵送入冷却管，经过内多次折流,冷却管壁吸收变压器油中的热量，管壁与空气接触，向空气直接释放热量。
此时,为了加快管壁热量的散发，在管壁空气侧，
采用风扇强制吹风，冷空气将放出的热量带走,使得高温油加速冷却；冷却后的油从冷却器下端再进入变压器油箱内。
风冷系统主要由冷却器本体，潜油泵、风扇、净油器、油流继电器等部件组成；冷却器本体是由一簇冷却竹与上、下集油室焊接而成的整体，潜油泵是一种特制的油内电动机型离心泵,电动机的定子和转子浸在油中使油系统构成密闭循环系统，潜油泵强迫变压器油循环，提高散
热的效率；风扇由轴流式单级叶轮与二相异步电动机两部分构成，风扇吹风，加速变压器油的冷却；净油器安装在冷却器下面，它是充满吸附剂(活性氧化铝)的容器，与下集油室连接，经过冷却器的变压器油的一部分流经净油器时与吸附剂接触,使油中所带的水分、游离酸和过氧化合物均被吸收,达到净化变压器油的效果。
油流继电器是监视强迫油风冷系统中油泵正反转，阀门开闭和油流正常与否的保护装置。
风冷系统的总体结构如图所示。
2.4.2 强迫油循环风系统工作原理
风冷系统的控制装置安装在冷却器下方，有俩部分组成，一是内部装有接触器、热继电器的控制箱；二是装有主接触器、控制开关、继电器等的总控制箱。
继电式控制装置线路如图2.2所示，风冷系统控制线路各部分的工作情况如下：（1）电源自动控制
整个风冷控制系统装有两个独立电源，其中一个电源为工作电源，另一个电源为备用电源，通过转换开关选定，如“I工作、II备用”，这时选择母线接通I 电源，母线不接通Ⅱ电源。
当I电源因某种原因电压消失或断相时，将I电源与系统母线断开，经一定延时母线接通II电源。
“II工作、I备用”时线路工作情况与
上述类似。
（2）冷却器控制
变压器投入前，各冷却器可用控制开关手柄位置来选择风冷却器工作状态：“工作”、“辅助”或“备用”；油泵投入运行后，当油流速达到一定值时，油流继电器的动合触点闭合，动断触点打开，点亮信号灯，表示冷却器投入正常运行；当冷却器内油速度不正常而低于规定值时，油流继电器动合触点打开，信号灯熄灭，表示冷却器内部管路发生故障，同时控制电路启动备用冷却器；当潜油泵或风扇电动机发生故障时，热继电器动作，使主触点打开从而保护电动机，经过一定延时启动备用冷却器，并发出故障信号。
备用冷却器在正常情况下是不投入运行的。
辅助冷却器（在“辅助”位置的冷却器）在负载较低时是不投入运行的，变压器绕组温度（如70℃）或顶层油温（如55℃）达到规定值时，温度控制器触点闭合，或负载电流达到额定值的70％时，使线圈励磁，从而使辅助冷却器投入运行。
强迫油循环风系统控制流程图
（3）故障回路
故障回路能在现场的总控制箱内观察到信号，它有如下4种：
（1）当两个电源都消失而使全部冷却器停止工作时，经适当延时，使断路器跳闸将变压器从网路上切除，发冷却器全停信号；
（2）当电源发生故障时发出故障信号；
（3）当工作、辅助冷却器发生故障，备用冷却器投入时，发出故障信号；
（4）当备用冷却器投入运行后产生故障时发出故障信号。
具体工作流程如图所示。
2.5本章小结
本章首先介绍了电力变压器的发热和冷却原理及过程，进而分析了不同变压器冷却方式的选取原则。
然后分析了风冷却方式的的一般要求和规定；最后对大型电力变压器采用的强迫油循环风冷系统的工作原理做了详细的分析论述，为论文的后续内容奠定了基础。