变压器冷却方式及油的选择

变压器运行时，有铁耗、铜耗和杂散损耗等。这些损耗转变成热量，使变压器有关部分温度升高。于是，由于各部分与周围介质之间存在着温差，热量散发到周围介质中去。当发热量与散热量相等时，变压器各部分的温度就达到了稳定值。这时，变压器中某部分的温度与周围冷却介质温度之差称为该部分的温升。变压器的油箱和油管表面主要靠辐射和对流两种方式散热，但热量从绕组或铁心内部传到表面则依靠传导方式传热。

变压器各部分的允许温升取决于绝缘材料。我国油浸电力变压器一般采用A级绝缘材料，最高允许温度为105℃，高于105℃时绝缘材料就很快老化。根据我国电力变压器标准GB1094.1—1996的规定，为保证变压器具有正常的使用年限（20～30年），油浸电力变压器温升限值见表2-1（周围冷却空气的最高温度规定为40℃）。

表2-1 油浸式变压器温升限值 （单位：k）

为了保证变压器散热良好，必须采用一定的冷却方式将变压器中产生的热量带走。常用的冷却介质是变压器油和空气两种，前者称为油浸式，后者称为干式。油浸式变压器又分为油浸自冷式、油浸风冷式及强迫油循环等三种。油浸自冷式依靠油的自然对流带走热量，没有其他冷却设备。油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，另加风散给油箱壁和油管吹风，以加强散热作用。强迫油循环是用油泵将变压器中的热油抽到变压器外的冷却器中冷却后再送入变压器。冷却器可以用循环水冷却或强迫风冷却。

油浸自冷式和强迫风冷式变压器中的热量，全部通过油箱和油管表面散发到周围空气中。在一定的温升限度下，每平方米表面及所能散走的热量是有限的。对于20kVA以下的变压器，油箱本身表面已能满足散热的需要，因此采用平板式油箱。当容量增大而损耗增加时，油箱表面已不能散走所产生的热量，必须采取其他措施来增加散热面积。对30～2000kVA的变压器，一般在油箱四周加焊冷却用的扁形油管，以增强散热表面，这种油箱叫做管式油箱。对2.5～6.3MVA的变压器，所需散热面积较大，在油箱四周已安排不下所需油管，这时把油管先组合成一个整体的散热器，再把散热器装到油箱上，这种油箱称为散热器式油箱。容量在8～40MVA的变压器，在散热器上还另装风扇吹风，以提高散热能力。对50MVA及以上的大容量变压器，采用强迫油循环冷却方式。(www.xing528.com)

图2-13 变压器的冷却系统

用于风力发电机组的一种干式变压器的冷却系统如图2-13所示。冷却方式属于冷媒冷却。有两个循环，空气在变压器壳体中循环，作为冷媒的液体在管道中循环。塔筒外的风扇是吹风，塔筒内的风扇是吸风。

油浸式变压器用油是从石油中提炼出来的矿物油。它既起冷却作用，又加强绝缘，要求介电强度高、粘度低、发火点高、酸碱度低、灰尘等杂物及水分少。即使含很少量的水分，也会使变压器油的绝缘强度大为降低，故要求油箱中的油最好不和外面的空气接触。因此，油箱盖要封好。但是，当变压器油受热膨胀时，将使油箱受到很大的压力，严重时会把油箱胀坏。因此，在油箱顶上装有一个圆筒形的储油柜。储油柜和油箱连通，柜内油面高度随油的热胀冷缩而变动，这样，可使油箱中的油不和外面空气接触。储油柜下面还装有放置氧化钙或硅胶等干燥剂的吸湿器，外面的空气必须经过吸湿器才能进入储油柜，这样，可减少油的氧化和水分的侵入。