变压器的散热

图6-21油浸变压器沿铁芯高度的温度分布 1-油箱壁；2-绕组表面；3-绕组外面的油；4-绕组之间油槽中的油

在分析变压器的发热情况时，常假定铁芯和各个绕组都是独立的发热单位。即认为铁芯的发热仅来源于铁芯损耗，各绕组的发热来源于各自的铜耗，它们相互间并没有热量交换。 由于油的对流作用，它在受热后将上升，而在冷却后又将下降，故在油浸变压器中，沿着油箱高度，上部的温度要比下部的温度略高，各部分的温度分布情况大致如图6-21所示。

变压器的绕组均用A 级绝缘。根据我国的气候情况，国家标准规定以+40ºC 作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温升，如表6-1所示。

表6-1 变压器的允许温升（ºC ）

冷却方式 温升

自然油循环

强迫油循环风冷

导向强迫油循环风冷

绕组对空气的平均温升 65 65 70 绕组对油的平均温升 21 30 30 顶层油对空气的温升 55 40 45 油对空气的平均温升

44

35

40

表6-2列出华电邹县发电厂、华能德州发电厂、山华电聊城发电厂600MW 发电机组主变压器的冷却方式、允许温升。

表6-2 600MW 发电机组连接的主变压器的允许温升 项目 邹县电厂5号主变压器

德州电厂5号主变压器 山华电聊城电厂1号主变压器

制造厂 法国JST 天威保定变压器公司

沈阳变压器有限公司

冷却方式 ONAN/ONAF/OFAF ODAF ODAF 额定容量（MVA ） 3×150/200/250MVA

3×241/270MVA

3×240MVA

绕组允许温升（ºC ） 65 55/65 65 顶层油温升（ºC ）

55

55

图6-22 具有管形油箱的变压器

1-油箱；2-散热器；3-油枕；4-排气管；5-气体继电器；6-高压套管；7-低压套管；8-吸湿器；9-油标；10-事故放油阀门；11-起吊孔；12-取油样阀门；13-接地螺栓；14-滚轮

在变压器内部由于没有旋转运动带动气流，它的冷却要比旋转电机更为困难。变压器的容量愈大，相应损耗及发热量愈大，散热愈为困难。因而更需要采取强有力的冷却措施。变压器的冷却方式可分以下几种：油浸自冷式、油浸风冷式（人工通风）、强迫油循环冷却式。

油浸自冷式变压器没有特殊冷却设备。铁芯和绕组所发出的热量依靠油的对流作用传至油箱壁，然后由油箱壁的辐射作用和周围冷却空气的自然对流作用发散至外面。为了满足散热要求，油箱的结构形式将随着变压器容量的大小而有所不同。

1.平滑油箱

这是最简单的油箱形式，仅用于容量在50kVA 以下的小型变压器。 2.波形油箱

为了增加散热面积，可将油箱壁曲折成波浪形，其散热能力要比平滑油箱大3～5倍，但箱体的机械

强度较差，散热能力也不如管形油箱，目前已被管形油箱所代替。 3.管形油箱

在油箱的周围，环绕排列着很多圆形或扁形油管。当油箱内的油因受热上升至箱顶，然后沿着油管下降又回至箱底时，即将所携带的热量由管壁发散至外面了，如此不断循环。按照所需的散热面积，油管的层数必须加多，但最多可用四层。具有管形油箱的变压器如图6-22所示。

图6-23 具有散热器油箱的变压器

1-油箱；2-散热器；3-油枕；4-排气管；5-瓦斯继电器；6-高压套管；7-中压套管；8-低压套管；9-油标 10-吸湿器；11-事故放油阀门；12-中性点套管；13-接地螺栓；14-滚轮；15-取油样阀门；16-信号温度计 17-分接开关操作机构

4.散热器油箱

变压器容量愈大需要更大的散热面积，则在环绕着油箱的四周装置有散热器。为了增加散热器的数目，可把它们排列成放射形，此种结构适用于容量大于3200kVA 的变压器，具有散热器油箱的变压器如图6-23所示。

油浸风冷式变压器是在变压器油箱的各个散热器旁安装一个或几个风扇，把自然对流作用改变为强制对流作用，以增加散热器的散热能力。为了提高运行效率，当负载较小时，可停止风扇而使变压器以自冷方式运行。当负载超过某一规定值，例如70%额定负载时，可使风扇自动投入运行。此种冷却方式已被广泛应用于l0MVA 以上的变压器。 变压器有一外接冷却器，通过油泵接通变压器油箱，开动油泵，从油箱中上部抽出温度较高的油，经冷却器冷却后，再从下部压入油箱中，冷却效果与油的循环速度有关。冷却器旁安装一个或几个风扇，把自然对流作用改变为强制对流作用，以增加冷却器的散热能力，

这种变压器称为强迫油循环风冷式；冷却器做成螺旋管形式浸入冷却水中，利用冷却水冷却油，这种变压器称为强迫油循环水冷式。