干式變壓器冷卻方式改進措施淺析

賈宏

（山西鋁業(yè)有限公司 山西河津 043300）

干式變壓器接近負荷中心，往往被裝設到戶內(nèi)。變壓器正常運行時，特別是長時間或過負荷工作后，由于自身殼體密封較好或工作環(huán)境溫度較高，變壓器產(chǎn)生的大量熱量無法迅速散出，使變壓器溫度急劇升高，加速絕緣老化甚至可能使變壓器受到損壞，嚴重時導致上級供電系統(tǒng)全停。為了保證變壓器在運行時繞組及鐵芯溫度保持正常，溫升在合理范圍，需要對某些不符合上述條件的變壓器進行冷卻系統(tǒng)改造，保證變壓器的工作溫度在其工作范圍內(nèi)。本文介紹了變壓器的冷卻系統(tǒng)現(xiàn)狀及其溫度高的原因，并對變壓器冷卻系統(tǒng)方式做了進一步探討，闡述我廠在干式變壓器冷卻方式改造中的成功案例及效果。

1 現(xiàn)狀

我廠戶內(nèi)大多裝設樹脂澆注絕緣干式變壓器，采用空氣自冷方式或強迫風冷，干式變壓器制造參照《電力變壓器-干式變壓器部分》（GBT10 94.11-2007），變壓器的絕緣等級，并不是絕緣強度的概念，而是允許的溫升的標準，即絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分Y、A、E、B、F、H、C級，要求干式變在運行工況下不能高于其允許溫度，否則造成變壓器超溫跳閘甚至燒毀，因此保證干式變壓器運行合理溫度是非常必要的。以下做了相關方面的探討。

2 干式變溫度高的原因

（1）干式變壓器溫升的主要原因是由變壓器運行中所產(chǎn)生的損耗引起的。變壓器運行時產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)化為熱量，使溫度升高，熱量向周圍以傳導、對流和輻射的方式擴散。由于低壓繞組處于鐵芯和高壓繞組的內(nèi)部（如圖1所示），其散熱方式主要是通過氣道內(nèi)與空氣的對流進行，但是由于氣道內(nèi)空氣流速有限，故散熱性能欠佳。而高壓繞組處于外側(cè)，不僅可以通過與空氣對流散熱，還可以采取輻射方式來散熱，散熱條件明顯好于低壓繞組。

圖1 干式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）在干式變壓器的溫度變化中，外殼散熱好壞是影響溫度上升的主要原因。干式變壓器外殼如果通風不暢，殼內(nèi)空氣無法實現(xiàn)有效流動，將在很大程度上影響殼內(nèi)溫度的散失，導致殼內(nèi)溫度不斷上升。干式變壓器散熱方式為自然風冷（AN），結(jié)構(gòu)較為密閉，只有四周上、下部分采用密孔通風，散熱條件較差。

（3）環(huán)境因素也是影響變壓器溫升的一個方面。當夏季氣溫達到最高的時候，電氣負荷也達到了最大值或短時過負荷，可能由于空氣流通不良，周圍設備較多，環(huán)境溫度較高，這樣導致的變壓器溫度快速升高。

（4）隨著變壓器運行時間不斷增長，干式變壓器部分元件如絕緣件及鐵芯絕緣的逐漸老化，導致其鐵、銅損加大，也會造成了變壓器的運行溫度上升。

3 解決干式變溫度高的方法探討

3.1 改善干式變外殼的散熱條件

將干式變外殼四周上、下部分內(nèi)部的風罩拆除，增強空氣流通，提升散熱效果。經(jīng)實踐檢驗，散熱效果不是十分明顯，溫度降低有限。

3.2 改變干式變壓器散熱方式

將干式變的冷卻方式由自然風冷（AN）改為強迫空氣冷卻（AF），即通過風機將空氣強迫吹進變壓器散熱氣道，增強氣道空氣對流。

方案一：在干式變繞組高、低壓側(cè)下方安裝2組冷卻風機，將冷空氣吹向干式變壓器的線圈內(nèi)。安裝時應調(diào)整冷卻風機變壓繞組距離及風機的出風角度（與水平夾角約為135°），出風口位置選擇合理可保證95%冷卻風量進入高、低繞組自然通風道；風機的進風口應加裝濾網(wǎng)防止雜物通過通風系統(tǒng)進入繞組。

方案二：在干式變外殼外側(cè)裝設兩臺風機，之間通過風道聯(lián)通，可以兩臺同時運行，亦可互為備用。風機進風口裝粗濾網(wǎng)，出風口裝細濾網(wǎng)，出風口裝設蝶閥，可以將任意一臺風機隔離出來檢修。在干式變?nèi)喔?、低壓繞組下方開若干圓孔，邊上裝設導流板，使風吹向繞組冷卻風槽，從而保證散熱效果最佳。風道連通，可以互為備用。其優(yōu)點主要是風機置于干式變外殼的外側(cè)，運行狀況隨時可以檢測，檢修方便，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

4 推廣應用情況

某廠6臺干式變均已進行了方案一的改造，效果顯著，將干式變最高運行溫度降低了40～50℃。但由于干式變溫度仍比較高，風機需要連續(xù)長周期運行，風機容易出現(xiàn)故障。風機裝在干式變內(nèi)部，在不停機的情況下，無法進行修理更換。目前采用質(zhì)量較好的風扇，且每次在機組停機時對所有風扇進行檢查，能滿足長時間運行的要求。

圖2 干式變壓器風道示意圖

方案二將通風機置于干式變外殼外側(cè)，通過風道對干式變進行通風冷卻，檢修方便，但施工較為復雜，正處于優(yōu)化完善階段，需進一步論證。

5 結(jié)語

總之，干式變壓器的運行溫度高低對其使用壽命及安全運行起決定性的作用，干式變壓器冷卻系統(tǒng)的效率及可靠性，是降低變壓器運行溫度的必不可少的手段，因此對于變壓器冷卻系統(tǒng)改造，降低變壓器運行溫度是能夠確保設備可靠安全運行措施。