Page 33 - 电力与能源2022年第五期

田 越, 等: 极端高温天气对变压器的影响与冷却方法述评 3 5
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的方式将热量传递到油箱或散热器的内表面, 所 油循环冷却。强迫油循环水冷式变压器跟强迫油
有热量最后均以对流和辐射的方式散发到周围的 循环风冷式变压器差不多, 只是冷却方式不同, 用
空气中。 水将进入冷却器的变压器油进行冷却。
油浸变压器的常见散热类型如图 1 所示。 3 变压器冷却技术发展现状与趋势
表 2 冷却方式适用对象及性能特点

冷却方式 适用对象 性能特点 3.1 改进散热片结构
50 MVA 及以下, 110kV 结构较为简单, 完全采用 散热器在控制变压器油温的过程中具有至关
油浸自冷 31.5 MVA 及 以 下, 自然风冷却方式, 不增加
35kV 任何外部辅助设备 重要的作用。变压器油在油箱内部受热后, 高温
变压器油流入散热器进油口, 在散热器内通过热
12.5~63 MVA , 35~
外部增加了散热风机, 通
110kV ; 75 MVA 以 下, 对流和热辐射与周围环境进行热交换将热量散发
油浸风冷 过使 用 大 功 率 风 机 吹 散
110kV ; 40 MVA 以 下,
变压器的热量 出去, 冷却后的变压器油流回油箱。散热器长期
220kV
加入了风冷系统, 在变压 运行在恶劣环境中会在换热器表面形成“ 污垢热
强迫油 器内增加了油泵系统, 主 阻”, 加之高温天气下散热器与环境温度差变小,
循环风冷 50~90 MVA , 220kV 动让 油 进 行 循 环, 加 快
散热 影响散热器的散热效率, 由此导致变压器油温高
水力 发 电 厂 中 的 升 压 变 等问题。
强迫油 压器; 改进散热器结构, 以强化散热器的换热能力,
循环水冷 220 kV 及 以 上 和 60 是控制变压器油温、 提高变压器运行效能的重要
MVA 及以上
途径。目前散热器改进方式主要有如下几种。
强迫导向 75 MVA 及 以 上, 110
kV ; 120 MVA 及 以 上, ( 1 ) 调整片式散热器布置方法。文献[ 7 ] 研究
油循环
风冷 220 kV ; 330 kV 级 及 了片式散热器选型和结构布置对变压器散热效率
500kV
的影响。发现在片式散热器总的有效散热面积和
中心距相同的情况下, 适当提高片式散热器的离
地高度, 即增大片式散热器散热中心与变压器发
热中心的高度差, 有利于提高片式散热器的散热
效率。
( 2 ) 采用整体削肩片式散热器组。按照一定
角度对片式散热器进行削肩可以看成是将上集油
管倾斜一定角度, 相比于普通片式散热器组, 其可
以充分发挥每片散热片的散热能力。文献[ 8 ] 探
索了片式散热器整体削肩角度分别为 10° , 20° 和
图 1 油浸变压器常见散热类型
30° 时对散热器散热性能的影响, 指出随着削肩角
油浸自冷变压器的基本冷却原理为: 变压器 度的增大, 散热面积在逐步减小, 换热效果表现为
底部的绝缘油由于铁 芯和线圈的散热而温度升 先增 加 后 降 低 的 趋 势, 整 体 削 肩 改 造 角 度 在 约
高, 下部绝缘油密度变小, 油在密度差的影响下向
20° 时的散热效果最好。
上运动, 随着温度的继续升高, 对于传统的油浸式 ( 3 ) 增加散热器片数。文献[ 9 ] 利用计算流体
变压器, 油到达顶部后会沿着散热片的上端口流 力学( CFD ) 方法研究了不同散热器片数对散热效

进散热片, 热量在片式散热器中散发到空气中。 率的影响, 为合理选择片式散热器散热片数量提
强迫油循环冷却方式所采用的冷却器有强油 供了指导。散热片高度增加, 可以延长变压器油
风冷和强油水冷。强迫油循环风冷式变压器是用 在油道内流动的时间, 使油侧对流换热的时间变
潜油泵将油送入铁芯中或绕组间的油道中, 使其 长, 有利于热量散出。散热片间距增大, 会使更多
中的热量直接由具有一定流速的冷油带走, 而变 的冷空气流经散热片, 增强散热片间空气的扰动
压器上层的热油用潜油泵抽出, 经风扇冷却器冷 程度, 减小传热阻力, 使空气侧对流换热系数增
却后再送入变压器油箱底部, 强迫变压器油进行 大, 散热量增加。