变压器冷却系统最全讲解

电力变压器的冷却系统包括两部分：内部冷却系统，它保证绕组、铁芯的热量散入到周围的介质中；外部冷却系统，保证介质中的热散到变压器外。根据变压器容量的大小，介质和循环种类的不同，变压器采用不同的冷却方式。

一、冷却方式的表示

表1  冷却种类的表示

变压器的冷却方式一般采用四个代号组合来表示，按照从左到右分别表示如下：

表2  变压器的冷却方式表示方法

例如：ONAN表示油浸自冷式，即内部油自然循环，外部空气自然循环

二、变压器的冷却方式

油浸式电力变压器的冷却方式，按其容量的大小，冷却系统可分为：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式、强迫油循环水冷式等几种。

1、油浸自冷式

油浸自冷式冷却系统没有特殊的冷却设备，油在变压器内自然循环，铁芯和绕组所发出的热量依靠油的对流作用传至油箱壁或散热器。按变压器容量的大小，又可分为三种不同的结构：

1.1、平滑式箱壁。容量很小的变压器采用这种结构，箱壳是用钢板焊接而成，箱壁是完全平滑的；

1.2、散热筋式箱壁。在平滑箱壁上焊接一些散热筋，扩大了与空气接触的面积，适合于容量稍大的变压器；

1.3、散热管或散热器式冷却。容量更大些的变压器，为了增大油箱的冷却表面，则在油箱外加装若干散热器，散热器就是具有上、下联箱的一组散热管，散热器通过法兰与油箱连接，是可拆部件。

图1所示为带有散热管的油浸自冷式变压器的油流路径。变压器运行时，油箱内的油因铁芯和绕组发热而受热，热油会上升至油箱顶部，然后从散热管的上端入口进入散热管内，散热管的外表面与外界冷空气相接触，使油得到冷却。冷油在散热管内下降，由管的下端再流入变压器油箱下部，自动进行油流循环，使变压器铁芯和绕组得到有效冷却。

油浸自冷式冷却系统结构简单、可靠性高，广泛用于容量10，000kVA以下的变压器。

图1 油浸自冷式变压器油流路径

1一油箱；2一铁芯与绕组；3一散热管

2、油浸风冷式

油浸风冷式冷却系统，也称油自然循环、强制风冷式冷却系统。它是在变压器油箱的各个散热器旁安装一个至几个风扇，把空气的自然对流作用改变为强制对流作用，以增强散热器的散热能力。它与自冷式系统相比，冷却效果可提高150％～200％，相当于变压器输出能力提高20％～40％。

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。这种冷却方式广泛应用于10，000kVA以上的中等容量的变压器。

图2  强迫油循环风冷式冷却系统结构

3、强迫油循环风冷式

强迫油循环风冷式冷却系统用于大容量变压器。这种冷却系统是在油浸风冷式的基础上，在油箱主壳体与带风扇的散热器（也称冷却器）的连接管道上装有潜油泵。油泵运转时，强制油箱体内的油从上部吸入散热器，再从变压器的下部进入油箱体内，实现强迫油循环。冷却的效果与油的循环速度有关。如图2所示为大型变压器使用的强迫油循环风冷式冷却系统种的冷却结构。

4、强迫油循环水冷

强迫油循环水冷却系统由潜油泵、冷油器、油管道、冷却水管道等组成。工作时，变压器上部的油被油泵吸入后增压，迫使油通过冷油器时，利用冷却水冷却油。因此，这种冷却系统中，铁芯和绕组的热先传给油，油中的热再传给冷却水。这种冷却方式效果很好，但变压器的密封要求很高，而且冷却过程中油压必须高于冷却水的压力。如图3所示强迫油循环水冷式冷却系统结构。

图3  强迫油循环水冷式冷却系统结构

1－变压器；2－潜油泵；3－冷油器；4－冷却水管，5－油管道