关于变压器的冷却装置
变压器本体与散热器上下布置的应用分析
变压器本体与散热器上下布置的应用分析文章根据变压器本体与散热器的三种布置方式的特点，通过对变压器油循环方式和散热器冷却方式的组合分析，结合有关制造和运行经验，论证变电站采用变压器本体与散热器上下分体式布置的可行性和优越性。
标签：变压器；散热器；应用1 前言目前主要应用的变压器与散热器布置型式主要有两种，分别是变压器与散热器一体式布置（以下简称一体式布置）、变压器与散热器水平分体式布置（以下简称水平分体式布置）。
由于城市土地资源弥足珍贵，如何合理利用空间资源，优化变压器布置方式，节约变电站占地面积成为变电站建设中一个重点考虑的问题。
因此第三种布置方式-变压器与散热器上下分体式布置（以下简称上下分体式布置）应运而生。
以下主要就变压器本体与散热器上下分体布置的应用进行分析。
2 变压器本体与散热器的上下分体式布置上下分体式布置，即变压器本体与散热器分别布置在高度不同的两个位置（如图1）。
这种布置方式可以充分利用空间资源、最大限度的节约用地面积，尤其适用于土地资源紧张的地区，在部分户内变电站及地下变电站设计中得以推广应用。
其主要特点为：散热器布置于变压器室上方，充分利用了变压器室上方的空间，减少了变电站的占地面积，降低了变电站的综合投资。
其次，散热器敞开式布置于屋顶，有效地改善了散热器的通风条件，从而降低变压器室的运行环境温度，保证设备运行及其使用寿命。
而且变压器本体布置在户内，能够有效降低噪音，从而满足环保的要求。
图1 变压器上下分体布置平断面图3 变压器冷却方式的选择变压器的冷却效果取决于变压器油循环方式和散热器冷却方式。
根据油循环的方式，可分为自然油循环（ON）、强迫油循环（OF）和强迫油导向循环（OD）三种方式；根据散热器的冷却方式的不同，又可分为自冷（AN）、风冷（AF）、油水冷却（WF）、油油冷却（OF）等。
这几种油循环和散热器的冷却方式之间可形成ONAN、ONAF、OFAF、OFWF、ODAF、ODWF等多种组合。
变压器主要技术规范
变压器主要技术规范一、变压器技术参数注：按国家标准空载损耗、负载损耗允许偏差+15%；空载电流允许偏差+30%；阻抗电压允许偏差±10%；二、变压器主要技术规范标准GB1094.1－1996 电力变压器第1部分总则GB1094.2－1996 电力变压器第2部分温升GB1094.3－2003 电力变压器第3部分绝缘水平和绝缘试验GB1094.5－2003 电力变压器第5部分承受短路的能力GB311.1－1997 高压输变电设备的绝缘配合GB/T16927.1～2－1997 高电压试验技术GB/T6451－1999 三相油浸式电力变压器技术参数和要求GB4109－88 高压套管技术条件GB10237－88 电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘的空气间隙GB/T15164－94 油浸式电力变压器负载导则GB7328－87 变压器和电抗器的声级测定GB7354－87 局部放电测量GB50150－91 电气装置安装工程电气设备交接试验标准三、使用环境条件（1）户外使用。
（2）环境温度：在-25○C以上使用。
四、备品备件：变压器无备品备件。
五、其它：1、变压器绝缘油采用25#油，油质量按国家标准执行。
2、变压器上配有一套瓦斯继电器和一套压力释放装置。
3、冷却装置采用片式散热器。
4、测温装置：每台变压器安装水银温度计、信号温度计各1只。
5、变压器寿命：按国标《电力变压器运行规程》所规定的一般条件负荷状态下运行，以及按照该国标和使用说明书进行维护，变压器一般寿命大于20年。
6、温升按照国家标准执行.7、声级:变压器及相连接的冷却装置在额定状况下运行中发出的噪声，按国家标准GB7328和ZBK41005，所测得噪声水平不大于60dB。
六、试验1、按GB1094.1～5做出厂试验，并提供同类产品的型式试验。
2、长期空载试验：额定电压24小时或1.1倍额定电压12个小时，试验后测量空载损耗、空载电流、并与试验前相同条件的测量结果比较应无明显变化。
干式变压器组成部件及作用
干式变压器组成部件及作用干式变压器是一种常用的电力设备，由多个组成部件组成。
这些组成部件在干式变压器的运行中发挥着重要的作用。
本文将重点介绍干式变压器的组成部件及其作用。
一、铁心铁心是干式变压器的主要组成部件之一，它由硅钢片叠压而成。
铁心的主要作用是提供磁路，使变压器能够实现电能的传递。
铁心具有低磁阻和高导磁性能，能够有效地减小能量损耗和磁漏。
二、绕组绕组是干式变压器的另一个重要组成部件，它由导线绕制而成。
绕组分为高压绕组和低压绕组两部分。
高压绕组接入高压电源，低压绕组输出低压电能。
绕组通过电磁感应作用，将输入的电能转化为输出的电能。
绕组的设计和制造质量直接影响着干式变压器的性能。
三、绝缘材料绝缘材料是干式变压器中不可缺少的组成部分。
它主要用于隔离和保护绕组，防止电能泄漏或损耗。
绝缘材料应具有良好的绝缘性能、耐高温性、耐腐蚀性和机械强度等特点。
常见的绝缘材料有绝缘纸、绝缘漆、绝缘胶带等。
四、冷却系统冷却系统是干式变压器的重要组成部分，用于散热和保持变压器的运行温度。
常见的冷却系统有自然冷却和强制风冷两种形式。
自然冷却通过自然对流散热，适用于小容量的变压器。
而强制风冷通过风扇或冷却装置进行强制散热，适用于大容量的变压器。
五、绝缘罩绝缘罩是干式变压器的保护装置之一，用于保护变压器的绕组和绝缘材料免受外界环境的侵害。
绝缘罩通常由金属或非金属材料制成，具有良好的绝缘性能和机械强度。
六、绝缘油绝缘油是一种重要的绝缘材料，主要用于冷却和绝缘。
干式变压器采用无油绝缘，不需要绝缘油。
相比于油浸式变压器，干式变压器无需维护绝缘油，更环保。
七、绝缘支撑绝缘支撑是干式变压器的一种辅助装置，用于支撑和固定变压器的组成部件。
绝缘支撑通常由绝缘材料制成，具有良好的绝缘性能和机械强度。
总结起来，干式变压器的组成部件包括铁心、绕组、绝缘材料、冷却系统、绝缘罩、绝缘油和绝缘支撑等。
这些组成部件各自承担着重要的作用，协同工作，使干式变压器能够高效、可靠地完成电能的转换和传输。
《变压器》复习题(含答案)
《变压器》复习题一、单项选择题1．变压器是一种（D）的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。
A．滚动B．运动C．旋转D．静止3．电力变压器按冷却介质可分为（A）和干式两种。
A．油浸式B．风冷式C．自冷式D．水冷式4．变压器的铁芯是（A）部分。
A．磁路B．电路C．开路D．短路5．变压器铁芯的结构一般分为（C）和壳式两类。
A．圆式B．角式C．心式D．球式6．变压器（C）铁芯的特点是铁轭靠着绕组的顶面和底面，但不包围绕组的侧面。
A．圆式B．壳式C．心式D．球式7．变压器的铁芯一般采用（C）叠制而成。
A．铜钢片B．铁（硅）钢片C．硅钢片D．磁钢片9．变压器的铁芯硅钢片（A）。
A．片厚则涡流损耗大，片薄则涡流损耗小B．片厚则涡流损耗大，片薄则涡流损耗大C．片厚则涡流损耗小，片薄则涡流损耗小D．片厚则涡流损耗小，片薄则涡流损耗大10．电力变压器利用电磁感应原理将（A）。
A．一种电压等级的交流电转变为同频率的另一种电压等级的交流电B．一种电压等级的交流电转变为另一种频率的另一种电压等级的交流电C．一种电压等级的交流电转变为另一种频率的同一电压等级的交流电D．一种电压等级的交流电转变为同一种频率的同一电压等级的交流电11．关于电力变压器能否转变直流电的电压，下列说法中正确的是（B）。
A．变压器可以转变直流电的电压B．变压器不能转变直流电的电压C．变压器可以转变直流电的电压，但转变效果不如交流电好D．以上答案皆不对12．绕组是变压器的（A）部分，一般用绝缘纸包的铜线绕制而成。
A．电路B．磁路C．油路D．气路13．根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为（A）和交叠式两种。
A．同心式B．混合式C．交叉式D．异心式14．对于（A）变压器绕组，为了便于绕组和铁芯绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱。
A．同心式B．混合式C．交叉式D．异心式15．对于（D）变压器绕组，为了减小绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁轭。
变压器成分结构
变压器成分结构变压器组成部件包括器身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等）和出线套管。
1.铁芯[2]铁芯是变压器中主要的磁路部分。
通常由含硅量较高，厚度分别为 mm\\ mm，由表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。
铁芯分为铁芯柱和横片两部分，铁芯柱套有绕组；横片是闭合磁路之用。
铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种。
2.绕组绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。
变压器的构成一个变压器通常包括：两组或以上的线圈：以输入交流电电流与输出感应电流。
一圈金属芯：它把互感的磁场与线圈耦合在一起。
变压器一般运行在低频、导线围绕铁芯缠绕成绕组。
虽然铁芯会造成一部分能量的损失，但这有助于将磁场限定在变压器内部，并提高效率。
电力变压器按照铁芯和绕组的结构分为芯式结构和壳式结构，以及按照磁通的分支数目（三相变压器有3，4或5个分支）分类。
它们的性能各不相同。
变压器芯薄片钢芯变压器通常采用硅钢材料的铁芯作为主磁路。
这样可以使线圈中磁场更加集中，变压器更加紧凑。
电力变压器的铁芯在设计的时候必须保防止达到磁路饱和，有时需要在磁路中设计一些气隙减少饱和。
实际使用的变压器铁芯采用非常薄，电阻较大的硅钢片叠压而成。
这样可以减少每层涡流带来的损耗和产生的热量。
电力变压器和音频电路有相似之处。
典型分层铁芯一般为E和I字母的形状，称作“EI变压器”。
这种铁芯的一个问题就是当断电之后铁芯中会保持剩磁。
当再次加电后，剩磁会造成铁芯暂时饱和。
对于一些容量超过数百瓦的变压器会造成的严重后果，如果没有采用限流电路，涌流可造成主熔断器熔断。
更严重的是，对于大型电力变压器，涌流可造成主绕组变形、损害。
实芯铁芯在如开关电源之类的高频电路中，有时使用具有较高的磁导率和电阻率的铁磁材料粉末铁芯。
在更高的频率下，需要使用绝缘体导磁材料，常见的有各种称作铁素体的陶瓷材料。
变电站240MVA220kV主变冷却方式的选择
变电站240MVA/220kV主变冷却方式的选择随着目前电网技术和用电负荷的发展，目前220kV变压器主要以180MVA和240MVA为标准容量配置。
在城市电网中，集中控制则是变电站技术的发展主流，采取集中控制的模式，则要求变压器运行维护量小，变压器冷却系统带病运行时间长，基于以上要求，当前变电站的冷却方式主要采用自然油循环自冷（全自冷ONAN）和自然油循环风冷(67%/100% ONAN/ONAF)。
目前在华东和华中电网用电负荷比较集中的地区，90%的180MVA/220kV冷却方式选择ONAN，50%以上的240MVA/220kV冷却方式选择(67%/100% ONAN/ONAF)，在负荷不高的工况下，变压器的风机不启动，冷却系统依靠变压器自然循环冷却，在负荷超过67%的时候，根据油温、负荷情况，自动启动风扇，加强外部空气循环速度，提高冷却效率。
对于本工程的240MVA/220kV主变的冷却方式的选择，一方面要考虑变压器的安全可靠，另一方面要考虑变电站建设的经济性，同时还需要考虑变压器后期运行维护较小。
基于以上情况则有三种冷却方式可供选择：1）、强迫油循环导向风冷（ODAF），2）自然油循环风冷（ONAN/ONAF 67%/100%）,3) 自然油循环风冷（ONAN）。
这三种冷却方式对变压器设备成本，建设成本，以及后期运行维护量和运行经济性都有较大的影响。
通过对三种冷却方式的比较，ONAN冷却方式运行经济性较好，但其设备成本和变电站占地面积等方面经济性较差，基于此，在此三种冷却方式中，ONAN/ONAF冷却方式应该是最佳选择。
对于变压器的温升过高的问题，产生的可能性主要有以下几方面：1、变压器本身损耗值偏大，冷却系统的设计效率不满足实际损耗散热需求。
这方面需要严格控制损耗的设计值和生产过程中的工艺控制，同时需要对冷却系统的设计进行验证分析，确保冷却系统设计的参数取值科学合理。
要求损耗设计和生产控制准备，同时冷却设计计算准确。
变压器干货精华：油浸电力变压器的构造讲解---技能提升篇
油浸式电力变压器一、油浸式电力变压器的结构器身：铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱：油箱本体、箱盖、箱壁、箱底、绝缘油、附件、放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌冷却装置：散热器和冷却器保护装置：储油柜油枕、油位表、防爆管安全气道、吸湿器( 呼吸器) 、温度计、净油器、气体继电器瓦斯继电器出线装置：高压套管、低压套管1 、铁芯铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。
它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹夹紧而成铁心具有两个方面的功能。
在原理上：铁心是构成变压器的磁路。
它把一次电路的电能转化为磁能又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。
在结构上：它是构成变压器的骨架。
在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。
铁心必须一点接地。
2、绕组绕组是变压器最基本的组成部分，绕组采用铜导线绕制，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。
电力变压器绕组由高压绕组、低压绕组，高压引线低压引线等构成。
3、调压装置变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。
绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。
⑴有载分接开关：有载分接开关的额定电流必须和变压器额定电流相配合。
切换开关需要定期检查，检查时应易于拆卸而不损坏变压器油的密封。
开关仅应在运行 5～6年之后或动作了 5 万次之后才需要检查。
⑵无励磁分接开关：无励磁分接开关应能在停电情况下方便地进行分接位置切换。
无励磁分接开关应能在不吊芯（盖）的情况下方便地进行维护和检修，还应带有外部的操动机构用于手动操作。
4、油箱电压等级高的变压器油箱应装设压力释放装置，根据保护油箱和避免外部穿越性短路电流引起误动的原则，确定合理的动作压力。
油箱顶部应带有斜坡，以便泄水和将气体积聚通向气体继电器。
变压器组配件基本知识
这是典型变压器的外形图，其上所用主要组件（配套件）为：1. 储油柜 （吸湿器、油位计、胶囊）2. 气体继电器3. 压力释放阀（速动油压继电器）4. 套管5. 油面（绕组）温度控制器6. 散热器（冷却器）7. 净油器8. 阀门、放气塞、油样活门9. 开关10. 控制柜（端子箱）11.其它（充氮灭火装置、各种类型的在线监测仪）储油柜变压器运行时由于温度变化，其内部变压器油也因此产生体积上的变化，为了保证变压器在最低温度时其绝缘、电气部分依然被油浸泡(保护)，最高温度时油又不溢出，因此设置一个与油箱想通的可容纳此种体积变化的容器就是储油柜。
储油柜的分类：储油柜按其内部变压器油是否与空气接触分为敞开式和密封式；密封式储油柜按其内部隔离空气和变压器的材料分为胶囊式、隔膜式和波纹管式；波纹管式储油柜按其波纹管与变压器油的相对位置分为外油式和内油式储油柜的发展简史下面我们就以储油柜的发展为线索来看看储油柜结构及其配件（油位表、胶囊）等的变化和发展：第一代：最早我们使用的就是敞开式储油柜，其结构最为简单，就是储油柜本体（一个圆柱体的铁质桶装容器）、油位表（一般为玻璃管式）；有些加装了吸湿器。
具体结构见下图。
优点：结构简单、便宜，不考虑玻璃管的损毁与变压器同寿命缺点：不能抽真空、变压器油与空气直接接触，易分解老化；变压器油受阳光照射，也易老化分解。
第二代：密封式储油柜密封式储油柜就是针对敞开式的缺点做了如下改进：1.增加胶囊或隔膜防止变压器油与空气直接接触；2.将玻璃管式油位计更换为磁铁式油位,避免了变压器油受阳光照射分解；3.增加抽真空系统。
此三种改动可分别实施，户不影响。
第三代：波纹管式储油柜，其分为外油式和内油式。
外油式以沈阳天工为代表，其结构如下附图：不锈钢波纹管作为容积补偿元件和隔离密封元件，在彻底隔绝空气及湿气的条件下，实现对变压器绝缘油的体积补偿。
特点：1. 无需采用吸湿器。
2. 工作寿命长、无老化、抗破损、免维护注意事项：为防止运输中内部波纹管颠簸受损，在出厂运输前必须向储油柜内充气将波纹压合固定或抽真空使波纹管处于压合状态相关标准：JB/T6484-2005 变压器用储油柜检验项目：外购储油柜主要有沈阳东电的双密封隔膜式储油柜和沈阳海为和天工的波纹管式储油柜。
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关于变压器的冷却装置
在前面几篇文章中我们针对为什么要使用冷却装备、冷却方式、冷却装备进行了详细的介绍，那么冷却装置的作用原理是什么呢？本节雷郎三相变压器厂家就来讨论这个方面问题。
变压器运行时其铁耗、铜耗和附加损耗都转变成热量，使铁芯、绕组等部件温度升高。
水冷却器的组件除了油泵、油流继电器等外，还有差压继电器，它是水冷却器的重要保护装置，防止水管损伤时水渗漏到油回路中去。
其高压侧接到油出口处，低压侧接到水管的出口处。
正常情况下，油压大于水压58.8Pa，否则将发出报警信号，此时就要迅速变压器停止工作，对水准冷却器进行仔细检查，以免变压器进水而发生事故。
油浸式变压器的散热过程是：先由热传导将铁芯、绕组内部的热量传到其表面，然后传到油，再通过油的自然对流不断地将热量带到油箱、散热器油管的内壁，再通过热传导把热量传到油箱、散热器油管的外表面，之后再通过辐射和对流将热量散发到周围的空气中。
而强迫油循环变压器的散热过程则是：用潜油泵将油上送入铁芯中或绕组间的油道中，使其中的热量直接由具有一定流速的冷油带走，而变压器上层的热油用潜油泵抽出，经冷却器冷却后再送入变压器油箱底部，强迫变压器油进行油循环冷却。
冷却装置的冷却方式
对于冷却装置的一些基本知识我们可能已经了解，那今天雷郎上海变压器厂家带大家来了解一下冷却装置的5种冷却方式。
1、油浸自冷式
油浸式变压器容量小于6300KV.A时采用，绕组和铁芯中的热油上升，油箱壁上
或散热器中冷油水下降形成循环冷却。
散热能力为500W/㎡左右，维护简单。
2、油浸风冷式
油浸式变压器容量在8000~31500KV.A时采用，以吹风加强散热器的散热能力。
空气流速为1~1.25m/s时，散热能力为800W/㎡左右，但风扇功率占变压器总损耗的1.5%左右，且需要维护。
3、强油风冷式
220KV及以上的油浸式变压器采用，用强迫冷却器的油泵使冷油由油箱下部进入绕组间，热油水由油箱上部进入冷却器吹风冷却。
当空气流速为6m/s、油流量为25~40M3/h时，热油由油箱上部进入冷却器吹风冷却。
当空气流速为6m/s、油流量为25~40m3/h，散热能力为1000W/㎡左右，但风扇和油泵等辅机损耗约占总损耗的3%，且增加了运行维护工作量。
4、强油水冷式
与强油风冷式冷却却方式相比，只是冷却介质为水，强油水冷却器常另外旋转，在水力发电厂或水源充足时采用。
当水流量为12~25m3/h、油流量为25~40m3/h 时，散热能力可达到10000W/㎡
5、强油导向风冷和水冷式
这种冷却方式与强油风冷式和强油水冷式不同之处在于，它在变压器绕组内设置了导向油道，将冷油直接导向绕组的线段内，线段的热量可很快带走，使绕组最热点温度下降，提高绕组的温升限值（5K），但变压器绝缘结构复杂。
冷却必备冷却装备
在前面一章节中《冷却装置的冷却方式》，讲述了五种冷却方式，那么这些方式，又需要哪些必须的装备呢?这就是本节雷郎三相变压器厂家就为大家讲到的问题。
在这里我们介绍四种冷却装备。
对于小型变压器，由于损耗小、产生的热量靠油水的对流作用通过油箱外壳或散热片便可将内部热量向周围冷却介质散发。
但是对于大容量的变压器，由于发热量大，必须采用专门的冷却装备，以散发足够的热量。
散热器有两种，一种是自然冷却，不带吹风装置；另一种带有吹风装置，如风
冷散热器。
而冷却器则有强油风的冷动器和强油水冷的冷却两种。
结合不同的冷却方式，可分为以下四种冷却装置。
1、片式散热器
片式散热器是用1mm厚钢板的波形冲片，由上下集油管或油管经焊接组成。
焊接工艺要求高，机械强度较扁管或圆管关工，但是节油、重量轻。
小型变压器采用的散热片较少，直接焊在油箱壁上，称为固定型，即PG型，P 代表片式，G代表固定型。
对较大容量的变压器，散热器可通过法兰盘安装在油箱壁上，所以称为可拆式，型号是PC，C代表可拆型。
片式散热器间采用拉板连接，以增强机械强度。
为了增强片式散热器的散热效果，也采用风冷式片式散热器，也就是在片式散热器的旁边加装风扇进行吹风冷却，可分为侧吹式、底吹式和混合式三种。
2、扁管散热器
管形散热器以往是用隐约圆管焊接而成的，现改为扁管焊接，其机械强度好，焊接工艺容易达到。
对小型变压器，扁管直接焊在油箱上，有单排、双排和三排等多种。
对大容量变压器用用法兰连接的可拆卸散热器，其中自准予式结构只是在集油盒单面焊接扁管，风冷式结构则是在集油盒两面焊接扁管，内装风冷装备。
3、强油风冷却器
强油风冷却器与风冷散热器的区别主要在于强迫油循环。
这样，使油流速度加快，冷却效果得以提高。
强油冷却器由本体、油泵、风扇和油流继电器等组成。
它的工作情况是：当油泵强制把油从变压器箱底打入内部的各部分后，油便被绕组和铁芯加热并上升，热油从油箱上部进入冷却器，经过冷却器单流程或风经折流后，热量将向周围环境散发，而后再经油泵把冷却的油打入变压器内部，使其各部分得到冷却。
与此同时，由安装在冷却器上的风扇强制吹风，加速冷却器的散热，提高了冷却效果。
4、强油水冷却器
强油水冷却器是以水为冷却却介质的强迫油循环冷却装置，用于较大型变压器并具有冷却水源的场合。
水冷却器强迫油循环线路。
热油从变压器油箱上问流出，由油泵送入管式冷却器
本体，在冷却器内被水冷却后，回流入油箱下部。
水冷却器本体结构，它由一个油室、两个水室以及水管簇组成。
热油水流入油室，在水管簇的空间从上往下流，且被隔板拉长，呈“S”形流动。
水流从下水室的一部分进入，沿着其连接的多水管区上升到上水室，再从少水管区向下流入下水室的另一部分，这样，形成油热量交换的冷却系统，使变压器充分冷却。