變壓器冷卻裝置及其存在的問題分析

韓海亮

摘 要：眾所周知，一個(gè)完整的電力系統(tǒng)離不開變壓器的作用。在本文中，針對(duì)變壓器，筆者對(duì)其冷卻方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，具體包括干式冷卻方式、液體冷卻方式以及蒸發(fā)冷卻方式。同時(shí)探討了在具體的生產(chǎn)活動(dòng)過程中變壓器冷卻裝置可能發(fā)生的問題，然后針對(duì)這些問題制定了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：變壓器；冷卻裝置；問題；分析

在整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，變壓器的功能就是提高電壓遠(yuǎn)距離輸送電力的能力，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)與人們?nèi)粘５纳钣兄鴺O其關(guān)鍵的作用。在變壓器實(shí)際工作過程中，如果持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)，變壓器就會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱以至威脅到線路，縮短絕緣的使用壽命，同時(shí)破壞線圈和變壓器，甚至可能產(chǎn)生重大事故。由于變壓器工作時(shí)出現(xiàn)的發(fā)熱現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致變壓器無法順利工作，所以要采取一些措施來應(yīng)對(duì)這一現(xiàn)象，比如說可以在變壓器上安裝一個(gè)冷卻系統(tǒng)，在變壓器運(yùn)行過程中為其降溫。

一、變壓器冷卻裝置

所謂變壓器，就是能夠改變電壓的裝置，它的制作原理是電磁感應(yīng)定律。變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)，會(huì)持續(xù)發(fā)熱，產(chǎn)生熱量，倘若不盡快采取措施散熱，一定會(huì)對(duì)變壓器的質(zhì)量造成影響，從而減少其使用壽命。對(duì)變壓器進(jìn)行冷卻的方法有下列幾種：

（一）干式冷卻

世界上首臺(tái)干式變壓器誕生于1885年。由于干式變壓器的鐵芯和繞組并不會(huì)侵入到絕緣油里，因此就不會(huì)產(chǎn)生漏油的情況，這樣也就少了一個(gè)可能造成絕緣裝置壽命縮短的原因，大大縮減了維修裝置的支出。干式變壓器的冷卻方法包括自然空氣冷卻與強(qiáng)迫空氣冷卻。當(dāng)使用自然空氣冷卻的方法時(shí)，變壓器能在一定容量下不間斷地工作較長(zhǎng)時(shí)間。強(qiáng)迫空氣冷卻的風(fēng)機(jī)往往設(shè)置在干式變壓器的下部，其變壓器輸出容量能增加百分之四十到五十。然而這種情況下變壓器在超負(fù)荷工作，極大的影響了變壓器的質(zhì)量，因此必須限制采用。

（二）液體冷卻方式

在實(shí)際工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)需要將電力輸送到較遠(yuǎn)地方的情況，因此在生產(chǎn)時(shí)要提升輸電電壓的等級(jí)，那么就需要絕緣性能更好的絕緣介質(zhì)，礦物油就可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所以它成為了電力變壓器的絕緣裝置的最佳選擇。油浸式變壓器的散熱原理是：變壓器里的鐵芯、繞組產(chǎn)生的熱量在傳遞給油之后再在油的作用下把熱量傳給油箱，最終利用油箱與空氣的熱交換，把熱量傳送到空氣中。油浸式變壓器在工作時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，所以需單獨(dú)配置冷卻裝置，尤其是對(duì)大型變壓器來說，冷卻裝置更為重要。以變壓器的容量為依據(jù)能對(duì)冷卻方式進(jìn)行分類，具體包括：

（1）油浸自冷式。油浸自冷式是將來源于于變壓器的鐵芯和繞組的熱量?jī)H僅通過油來耗散掉，而不借助任何的冷卻裝置。它工作時(shí)要充分利用油來進(jìn)行冷卻和絕緣，將油填充在變壓器里，把變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給油，這樣油的溫度就會(huì)變高，一段時(shí)間后油會(huì)揮發(fā)從而接觸到油箱壁，這樣熱量就會(huì)轉(zhuǎn)移到油箱壁，油降溫又返回至油箱中。通常容量低于6300kVA的變壓器適用油浸式變壓器。

（2）油浸風(fēng)冷式。油浸風(fēng)冷式和油浸自冷式大致一樣，但相比較而言，還是油浸風(fēng)冷式更為實(shí)用，因?yàn)樗谟拖浔跁?huì)設(shè)置風(fēng)扇，風(fēng)扇工作時(shí)能加快冷卻的速度。安裝風(fēng)機(jī)能在一定程度上加大變壓器的容量，中等或大型變壓器往往采用油浸風(fēng)冷式的冷卻方式。

（3）蒸發(fā)冷卻方式。蒸發(fā)冷卻方式是一項(xiàng)新技術(shù)，而且效率較高，它是利用易蒸發(fā)的液體介質(zhì)吸收變壓器的熱量后轉(zhuǎn)化成蒸汽帶走熱量，熱量散發(fā)后再還原成液體。與前兩種方法相比較而言，這種方法更加安全可靠，而且成本更低。曾經(jīng)有實(shí)驗(yàn)將F113CF2ClCFCl2作為蒸發(fā)制冷劑，和氣體制冷劑SF6進(jìn)行了比較，最終發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)制冷劑的效果高于氣體制冷劑，而且更加具有安全性，對(duì)絕緣體的傷害也更小。

二、存在的問題及解決方法

（一）變壓器冷卻裝置散熱效果欠佳

如今變壓器比較常用的冷卻方法是強(qiáng)油水冷卻方法。此方法會(huì)在變壓器上安裝水冷卻裝置，通常利用鐵芯上纏繞的初級(jí)或者次級(jí)空心線管外的水循環(huán)進(jìn)行工作，水冷卻裝置設(shè)置在線圈的外部。此種冷卻方式的弊端是僅能降低表面溫度，對(duì)內(nèi)部溫度卻沒有效果，冷卻裝置和線圈的熱交換面積不足，所以降溫效果不顯著。有人在技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)，具體是把冷卻管安裝在高、低壓線圈的中間，同時(shí)給二者降溫，這樣大大提高了冷卻管的工作效率。與此同時(shí)，冷卻管還多了一個(gè)功能，就是把冷卻管當(dāng)作隔離層，使變壓器在被簡(jiǎn)化的同時(shí)其絕緣能力依然能保持原樣，從而減少支出。除此之外，有人在變壓器散熱片上安裝水管，管壁上設(shè)置一些朝向變壓器散熱片的噴嘴，水管的上水口接水泵；散熱片的四面各設(shè)置一臺(tái)吹風(fēng)機(jī)，朝向散熱片。這樣在很大程度上有利于變壓器散熱器跟外界交換熱量，從而增強(qiáng)了變壓器的過載功能而且開支較少。

（二）變壓器冷卻運(yùn)行裝置的及時(shí)維護(hù)

變壓器運(yùn)行時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，倘若不能立刻降溫，就會(huì)大大縮減變壓器的使用壽命，同時(shí)存在安全隱患。冷卻裝置的故障通常有這樣幾種情況：一是一段時(shí)間后風(fēng)扇變形，水冷卻循環(huán)推進(jìn)管道堵塞，導(dǎo)致不能正常散熱，因此在日常檢修過程中要格外關(guān)注；二是冷卻裝置運(yùn)行時(shí)，時(shí)間一久密封墊圈會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，可能造成漏油，所以平時(shí)檢修時(shí)要著重檢查墊圈是否老化。

（三）無人值班方式的冷卻裝置電源設(shè)計(jì)不能及時(shí)處理故障

如今變電所中無人值班方式的應(yīng)用較為廣泛，普遍使用油浸冷卻方式。但是電路連接時(shí)往往是把冷卻裝置和變壓裝置連接在一起，如果產(chǎn)生差錯(cuò)，冷卻裝置和變壓器的正常運(yùn)行都會(huì)受到影響。針對(duì)這一問題可以采用以下方式來解決：一是電路連接時(shí)不把變壓裝置與冷卻裝置連在一起；二是通過計(jì)算機(jī)軟件方法進(jìn)行控制。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，由于電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量也逐步提升，變壓器的運(yùn)用也更加廣泛。所以具體使用時(shí)，要在不同情況下合理選擇適合的變壓器冷卻方式，在日常檢修過程中也要重視對(duì)變壓器的冷卻裝置的檢修，同時(shí)不可忽視對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研究和探索。

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