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。
变压器散热片工作原理
变压器散热片工作原理
变压器散热片的工作原理是通过增加散热面积和改善换热条件来提高变压器的散热效果。
主要包括以下几点：
1. 增加散热面积：散热片通常由金属材料制成，具有大的表面积。
通过将散热片固定在变压器的外壳上，可以显著增加变压器的散热面积，提高其散热效果。
2. 改善换热条件：散热片通常会增加大量的鳍片或凹凸结构，以增加热流动的路径，并促进空气与散热片之间的有效接触。
这可以提高换热系数，使热量更加迅速地从变压器中传递到散热片上，并通过空气的对流换热进一步将热量散发到周围环境中。
3. 利用自然对流或强制风冷：散热片可以设计成具有良好的自然对流换热性能，通过自然对流将热量散发出去。
此外，一些散热片还可以安装风扇或其他强制风冷装置，通过空气对流强制散热，以增强散热效果。
总的来说，变压器散热片的工作原理是利用增加散热面积、改善换热条件和利用自然对流或强制风冷的方式，来提高变压器的散热效果，从而确保变压器在工作过程中的稳定运行。
变压器散热片工作原理
变压器散热片工作原理
变压器散热片是一种用于散热的传热设备，通常由铝合金材料制成。
其工作原理主要通过对传热方式进行改变来实现散热效果。
首先，变压器内部会产生大量的热量，这是由于变压器工作时，电流通过线圈会产生一定的电阻，从而导致线圈发热。
如果不及时散热，温度会逐渐升高，可能会造成变压器过热，甚至烧毁。
为了有效散热，变压器散热片的设计非常重要。
散热片的表面通常会采用多孔或鳞片状的结构，这样可以扩大散热面积，增加热量的传递和散发。
当变压器内部产生热量时，散热片会通过接触到变压器表面的方式传递热量。
由于散热片与变压器表面接触面积较大，因此可以迅速将热量传递到散热片上。
同时，铝合金具有良好的导热性能，可以快速将热量传递到散热片的表面。
一旦热量传递到散热片的表面，散热片通过辐射、对流和传导等方式将热量散发到周围空气中。
辐射是指散热片表面发射的红外线辐射，对流则是通过与周围空气的接触使空气流动，传导则是指散热片表面与周围空气之间的直接传递热量。
综上所述，变压器散热片通过增加散热面积、优化传热方式和材料选择等方式来实现散热效果。
通过高效散热，可以保证变压器在工作过程中的稳定性和可靠性。
变压器的冷却方式与油温规定的原因
1.变压器的冷却方式与油温规定的原因。
※
油浸变压器的通风冷却是为了提高油箱和散热器表面的冷却效率。
装了风扇后与自然冷却相比，油箱散热率可提高50%～60%。
一般，采用通风冷却的油浸电力变压器较自冷时可提高容量30%以上。
因此，如果在开启风扇情况下变压器允许带额定负荷，则停了风扇的情况下变压器只能带额定负荷的
70%(即降低30%)。
否则，因散热效率降低，会使变压器的温升超出允许值。
规程上规定，油浸风冷变压器上层油温不超过55℃时，可不开风扇在额定负荷下运行。
这是考虑到，在断开风扇的情况下，若上层油温不超过55℃，即使带额定负荷，由于额定负荷的温升是一定的，绕组的最热点温度不会超过95℃，这是允许的。
强迫油循环水冷和风冷的变压器一般是不允许不开启冷却装置就带负荷运行的。
即使是空载，也不允许不开启冷却装置运行。
这样限制的原因是因为这类变压器油箱是平滑的，冷却面积小，甚至不能将空载损耗所产生的热量散出去。
强迫油循环的变压器完全停止冷却系统运行是很危险的。
不过，考虑到事故情况下不中断供电的重要性，也考虑到变压器的发热有个时间常数，并不是带上满负荷瞬时就使变压器达到危险的温升，故规程又规定当冷却系统故障冷却器全停时，在额定负荷下允许运行时间为20min。
运行后，如油面温度(上层油温)尚未达到75℃，但切除冷却器后的最长运行时间不得超过1h。
箱变散热改造
散热改造方法一、变压器室温高的原因分析：采用自然通风散热和外加辅助轴流风机强制排风是箱变运行中降低箱体内部热量的主要手段，但据大量工程应用实例表明，上述两种综合方式其散热效果均不理想。
最主要原因如下：1.1 设备安装运行地点环境工况较差：在前期规划确定箱变设备安装位置时，因客观条件的限制，往往是只考虑施工和运行检修维护方便，而将箱变安装在不利散热环境的场地。
忽略了箱变安装的最佳位置，致使空气对流不畅，时常造成夏季箱变在较大负荷的情况下，因太阳辐射造成地面和周围环境空气温度的增高，促使箱变箱体内部空间温度升高。
1.2 箱体安装的风机排风量与变压器室在夏季高温高峰负荷时所散发的热量不匹配：国产箱变在设计时，一般是按自然通风为主要方式来进行散热的，变压器室顶部所安装的民用小排量排风机(功率约22瓦，最大风量125m3/h)只起辅助散热作用。
其排风量是根据夏季最热月的平均温度来考虑计算选取的。
则计算时是按夏季最热月平均温度30℃、变压器室内外的温差15℃来选择计算。
未考虑箱变使用所在地夏季最热月14时常易出现最高环境温度35—38℃的情况，此时实际温差约7—10℃。
因计算取值的错误，导致计算时所取温差数值过大，造成所选择的风机排风量过小。
由于夏季环境温度较高当配电变压器是在接近满负荷状态下运行，变压器本身消耗的电能(铜损和铁损之和)是以热量的表征形式散发在变压器室内的空气中，源源不断地对变压器室内的空气进行加热。
因箱变室顶部和底部所安装的小排量风机不能将室内郁积的热量迅速排出，使箱体内外的空气没有大量进行有效交换，造成热量在变压器室内大量聚集，引起箱变箱体内环境温度不断升高，形成恶性循环，最终将导致变压器温升超过运行极限，油质裂化，引起变压器故障，造成供电可靠性降低。
1.3 箱变的进、出风口面积过小及设计安装位置不合理：1.3.1有些设备生产制造的厂家图省事对不同容量的箱变未做深入的技术分析和研究，只考虑如何降低生产成本，大多情况下，把小容量箱变的通风散热结构的技术参数，在未进行正确验算修正的情况下，就套用到较大容量的箱变上(如将1000KVA箱变通风散热技术参数用到1600—2500KVA的箱变)。
第9章电力变压器的运行
K1
I 12 t1
I
2 2
t
2
I
2 n
t
n
t1 t2 tn
0.32 8 0.82 4 0.52 8 0.514
848
查图9-6a曲线得过负荷倍数得K2=1.33。
第四节 变压器的事故过负荷
系统发生局部故障或变电所的某台变压器故障被切除，使部分 不能切除的负荷转移到其它变压器上时，这些变压器的负荷会 超过正常过负荷值很多，称为事故过负荷或短期急救负载。
T e P(t 98)d t T e P(9898) T 0
2)平均相对老化率：变压器在一定的时间间隔T内实际所损失 的寿命与恒温98℃运行时的正常寿命损失T的比值。
T e P(t 98)d t
0
1
T e P(t 98)d t
T
T0
当λ>1 时，变压器的老化大于正常老化，预期寿命缩短；
第9章电力变压器的运行
2021年7月30日星期五
电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随 着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，升压和降压的层次 增多，系统中变压器的总容量已达发电机装机容量的7~10倍。 可见电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。本章着 重介绍电力变压器运行中的基本理论。
三、等值空气温度 1. 平均温度δav不能表示变化的温度对绝缘老化的影响 变压器的绝缘老化速度与绕组温度呈指数函数非线性关系，在 高温时绝缘老化的加速远远大于低温时绝缘老化的延缓。
2. 等值空气温度
等值空气温度δeq ：指某一空气温度，如果在一定时间间隔内 维持此温度和变压器所带负荷不变，变压器所遭受的绝缘老化 等于空气温度自然变化时的绝缘老化。
干式变压器的工作原理
干式变压器的工作原理
干式变压器是一种没有液体绝缘介质的变压器。
它的工作原理基本上和传统的油浸式变压器相同，只是使用了干燥的固体绝缘材料来代替油作为绝缘介质。
干式变压器的主要工作原理如下：
1. 主要部件：干式变压器由主变压器、绝缘材料、冷却系统和保护系统等组成。
主变压器由高压线圈和低压线圈组成，它们之间通过磁耦合实现能量传递。
2. 绝缘材料：干式变压器使用干燥的固体绝缘材料，通常是特殊的绝缘纸或绝缘垫片，来代替油作为绝缘介质。
这些绝缘材料具有良好的电绝缘性能，可以有效防止电弧、击穿和漏电等现象。
3. 冷却系统：干式变压器通常采用自然冷却或强制风冷的方式进行散热。
自然冷却利用空气对变压器进行散热，而强制风冷则通过风扇将空气强制循环，加快冷却速度。
冷却系统的设计和运行状态直接影响变压器的温度和功率损耗。
4. 保护系统：干式变压器通常配备有过载保护、短路保护和温度保护等系统，以确保变压器在工作过程中的安全可靠性。
这些保护系统会监测变压器的电流、温度和电压等参数，并在异常情况下采取相应的措施，如切断电源或触发警报，以保护变压器免受损害。
总体而言，干式变压器通过线圈之间的磁耦合实现电能的传递和转变，并借助绝缘材料、冷却系统和保护系统等辅助设备来保证其正常运行和安全工作。
与油浸式变压器相比，干式变压器具有不易泄漏、维护简便等优点，因此在一些特殊环境和场合下被广泛使用。
变压器的四种冷却方式
变压器的四种冷却方式变压器是电力系统中常用的电力设备，它的工作原理是利用电磁感应原理，将输入电压变换为输出电压。
在变压器运行时，会产生一定的热量，如果不能及时散热，就会影响变压器的使用寿命。
因此，变压器需要进行冷却，常见的变压器冷却方式有四种，分别是自然冷却、强制风冷却、强制油冷却和强制水冷却。
自然冷却是指变压器在运行时，通过自然对流和辐射的方式散热。
这种方式适用于小型变压器，通常不需要专门的冷却设备，只需要将变压器放置在通风良好的环境中即可。
自然冷却的优点是结构简单、维护成本低，但是由于散热效率相对较低，所以适用于小型变压器。
强制风冷却是指通过风扇将空气强制循环冷却变压器。
这种方式适用于中小型变压器，通常在变压器外部安装风扇，通过风扇将空气吹到变压器表面，加速热量的散发。
强制风冷却的优点是散热效率高、使用寿命长，但是需要专门的风冷装置，增加了成本和维护难度。
强制油冷却是指通过油泵将变压器内部的冷却油强制循环冷却。
这种方式适用于大型变压器，通常在变压器内部安装散热器和油泵，通过油泵将冷却油循环流动，以达到高效散热的目的。
强制油冷却的优点是散热效率高、使用寿命长，但是需要专门的油冷装置，增加了成本和维护难度。
强制水冷却是指通过水泵将水强制循环冷却变压器。
这种方式适用于大型变压器，通常在变压器内部安装散热器和水泵，通过水泵将水循环流动，以达到高效散热的目的。
强制水冷却的优点是散热效率高、使用寿命长，但是需要专门的水冷装置，增加了成本和维护难度。
变压器冷却方式的选择应根据变压器的规模和使用环境来确定。
不同的冷却方式各有优缺点，在选择时需要综合考虑。
只有选择了合适的冷却方式，才能确保变压器的正常运行和长寿命。
干式变压器冷却方式
干式变压器冷却方式
干式变压器冷却方式
目前干式变压器的冷却方式有空气自冷和强迫风冷两种。
强迫风冷方式根据风机安装的不同形式分为底吹方式、顶抽方式和底吹顶抽方式。
干式变压器进行强迫风冷时，较有效的方式是底吹顶抽方式，即冷空气在经过绕组表面时将绕组产生的热量吸收，吸收了热量的热空气在浮升力及底部风机向上吹力和顶部风机向上抽力的相互作用下向上运行，从而带走绕组产生的热量。
干式变压器冷却结构
根据对流散热理论，当绕组表面附近的空气处于层流状态时，绕组表面局部散热效率与绕组表面热边界层厚度成反比，而热边界层的厚度又与流经绕组表面空气的主流流速成反比，所以绕组表面局部散热效率随绕组表面的空气的主流流速的提高而提高。
当绕组表面的空气处于湍流状态时，绕组表面局部散热效率要高于层流状态时绕组表面局部散热效率，并且基本与流。
变压器的温升与哪些因素有关？
变压器的温升与哪些因素有关？
变压器的温升与以下因素有关：
1. 负荷：变压器的负荷越大，绕组的电流就越大，产生的热量也越多，从而导致温升增加。
2. 环境温度：环境温度越高，变压器的散热效果就越差，从而导致温升增加。
3. 绕组的材质：绕组的材质越好，散热效果就越差，从而导致温升增加。
4. 变压器的设计：变压器的设计越合理，散热效果就越差，从而导致温升增加。
5. 冷却方式：变压器的冷却方式越高效，散热效果就越差，从而导致温升增加。
因此，为了降低变压器的温升，需要合理设计变压器，采用高效的冷却方式，并控制负荷和环境温度。
变压器运行中温度过高现象分析与处理
变压器运行中温度过高现象分析与处理一、问题的产生原因分析变压器在运行过程中，如果温度超过了设计要求的标准，就属于温度过高的现象。
其原因可以从以下几个方面进行分析。
1.负荷过大：变压器的额定负荷是指能够连续运行的负荷，如果变压器长时间承受超过额定负荷的负荷，就会导致温度升高。
这是最常见的变压器温度过高的原因。
2.冷却不良：变压器通过自然冷却或者强制风冷方式进行散热，如果冷却系统出现故障，或者散热器受到污染或阻塞，就会导致变压器内部散热不良，温度升高。
3.绕组接触不良：变压器绕组中的接触不良会导致局部放热，增加绕组温度，进而导致整体温度升高。
4.磁通过大：变压器的磁通过大会导致变压器铁芯中损耗增加，短路电流大，导致温度升高。
5.材料老化：变压器的使用时间长了，绝缘材料可能会老化，失去绝缘性能，导致温度过高。
二、温度过高现象的危害分析1.缩短变压器的寿命：温度过高将加速变压器内部绝缘材料的老化，缩短变压器的使用寿命。
2.影响变压器的性能：温度过高会导致变压器内部电阻增加，功率因数下降，影响变压器的输出性能。
3.安全隐患：温度过高会导致变压器散热不良，转变压器外壳表面温度升高，甚至可能引发火灾等安全隐患。
三、温度过高处理方法1.负荷分散：如果变压器负荷过大，可以通过增加变压器数量或者将负荷分散到多台变压器上，以减轻单台变压器的负荷，降低温度。
2.提高冷却效果：对于自然冷却变压器，可以采取增加冷却剂流速、温度下降，或者安装冷却风扇等措施以提高冷却效果。
对于强制风冷变压器，应保证风道畅通，检查风扇运转是否正常。
3.清洗散热器：定期清洗散热器表面的尘垢和污垢，确保散热器通风散热效果良好。
4.检查绕组接触：定期对绕组进行接触检查，确保电气接触良好，避免因为接触不良产生的局部放热。
5.控制磁通：合理控制变压器的运行状态，避免磁通过大，减少损耗，降低温度。
6.定期维护：定期进行变压器维护，检查绝缘材料是否老化、周边设备是否正常运行，防止温度过高的现象发生。