干式變壓器冷卻方式改進(jìn)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(fù)荷中心，往往被裝設(shè)到戶內(nèi)。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，特別是長時(shí)間或過負(fù)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(yán)重時(shí)導(dǎo)致上級供電系統(tǒng)全停。為了保證變壓器在運(yùn)行時(shí)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(jìn)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(jìn)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(shè)樹脂澆注絕緣干式變壓器，采用空氣自冷方式或強(qiáng)迫風(fēng)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(qiáng)度的概念，而是允許的溫升的標(biāo)準(zhǔn)，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(yùn)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(yùn)行合理溫度是非常必要的。以下做了相關(guān)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(yùn)行中所產(chǎn)生的損耗引起的。變壓器運(yùn)行時(shí)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(dǎo)、對流和輻射的方式擴(kuò)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(jìn)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(fēng)不暢，殼內(nèi)空氣無法實(shí)現(xiàn)有效流動(dòng)，將在很大程度上影響殼內(nèi)溫度的散失，導(dǎo)致殼內(nèi)溫度不斷上升。干式變壓器散熱方式為自然風(fēng)冷（AN），結(jié)構(gòu)較為密閉，只有四周上、下部分采用密孔通風(fēng)，散熱條件較差。

（3）環(huán)境因素也是影響變壓器溫升的一個(gè)方面。當(dāng)夏季氣溫達(dá)到最高的時(shí)候，電氣負(fù)荷也達(dá)到了最大值或短時(shí)過負(fù)荷，可能由于空氣流通不良，周圍設(shè)備較多，環(huán)境溫度較高，這樣導(dǎo)致的變壓器溫度快速升高。

（4）隨著變壓器運(yùn)行時(shí)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(dǎo)致其鐵、銅損加大，也會造成了變壓器的運(yùn)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(fēng)罩拆除，增強(qiáng)空氣流通，提升散熱效果。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，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(fēng)冷（AN）改為強(qiáng)迫空氣冷卻（AF），即通過風(fēng)機(jī)將空氣強(qiáng)迫吹進(jìn)變壓器散熱氣道，增強(qiáng)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(fēng)機(jī)，將冷空氣吹向干式變壓器的線圈內(nèi)。安裝時(shí)應(yīng)調(diào)整冷卻風(fēng)機(jī)變壓繞組距離及風(fēng)機(jī)的出風(fēng)角度（與水平夾角約為135°），出風(fēng)口位置選擇合理可保證95%冷卻風(fēng)量進(jìn)入高、低繞組自然通風(fēng)道；風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口應(yīng)加裝濾網(wǎng)防止雜物通過通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入繞組。

方案二：在干式變外殼外側(cè)裝設(shè)兩臺風(fēng)機(jī)，之間通過風(fēng)道聯(lián)通，可以兩臺同時(shí)運(yùn)行，亦可互為備用。風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口裝粗濾網(wǎng)，出風(fēng)口裝細(xì)濾網(wǎng)，出風(fēng)口裝設(shè)蝶閥，可以將任意一臺風(fēng)機(jī)隔離出來檢修。在干式變?nèi)喔摺⒌蛪豪@組下方開若干圓孔，邊上裝設(shè)導(dǎo)流板，使風(fēng)吹向繞組冷卻風(fēng)槽，從而保證散熱效果最佳。風(fēng)道連通，可以互為備用。其優(yōu)點(diǎn)主要是風(fēng)機(jī)置于干式變外殼的外側(cè)，運(yùn)行狀況隨時(shí)可以檢測，檢修方便，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

4 推廣應(yīng)用情況

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

圖2 干式變壓器風(fēng)道示意圖

方案二將通風(fēng)機(jī)置于干式變外殼外側(cè)，通過風(fēng)道對干式變進(jìn)行通風(fēng)冷卻，檢修方便，但施工較為復(fù)雜，正處于優(yōu)化完善階段，需進(jìn)一步論證。

5 結(jié)語

總之，干式變壓器的運(yùn)行溫度高低對其使用壽命及安全運(yùn)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(yùn)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(yùn)行溫度是能夠確保設(shè)備可靠安全運(yùn)行措施。