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高压高频变压器散热形式有哪些?什么原理?

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一般制造厂商在设计时都会考虑变压器散热问题,制造厂家已经给变压器安装了多个冷却装置,包括安装强油循环冷却系统、散热器,甚至还有备用冷却装置。大型变压器在用电负荷高峰来之前,也会采取对散热器进行除尘等措施,以提高散热效率。但是对于配电变压器,在高温大负荷的情况下,温度会很高,这时就需要考虑辅助散热,高温环境下,可以给变压器淋水,干式变压器使用轴流风机,条件好可以使用空调。
 
变压器运行时,绕组和铁心中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去,以免过热而造成绝缘损坏。对小容量变压器,外表面积与变压器容积之比相对较大,可以采用自冷方式,通过辐射和自然对流即可将热量散去。自冷方式适用于室内小型变压器,为了预防火灾,一般采用干式,不用油浸。由于变压器的损耗与其容积成比例,所以随着变压器容量的增大,其容积和损耗将以铁心尺寸三次方增加,而外表面积只依尺寸的二次方增加。因此,大容量变压器铁心及绕组应浸在油中,并采取以下各种冷却措施。
一、变压器为什么需要散热器
 
变压器运行时要产生热量,这个热量来自于两个方面。
 
一是铁损,就是变压器铁芯中的涡流缺失产生的热量;
 
二是负载电流流经变压器绕组产生的热量,此发热量与电流的平方成正比。
 
这此热量必须要及时散发掉,否则会损坏变压器,因此变压器需要安装散热器。变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。
 
变压器实际上就是一个互感器,它里面是一圈圈的带包皮铜丝,有电流流过就会发热,如果没散热的,一来会使电阻升高,损失更多的电,二是可能会破坏铜丝上的包皮,影响变压后的电压。
 
二、变压器冷却方法
 
1、油浸自冷(ONAN)
 
大多数配电变压器和许多电力变压器都采用这种方式。容量较小的变压器,光滑油箱表面就足以将油冷却;中等容量变压器,油箱表面要做成皱纹形以增加散热面,或加装片式或扁管散热器,使油在散热器中循环流动;大容量变压器油箱表面应加设辐射散热器。适用于31500kVA及以下、35kV及以下的产品; 50000kVA及以下、110kV产品。
 
2、油浸风冷(ONAF)
 
用鼓风机或小风扇将冷空气吹过散热器,以增强散热效果。这种冷却方式的变压器有两种额定容量。在自然通风下额定容量较小,在鼓风冷却下额定容量则较大。
 
适用于12500kVA~63000kVA、35kV~110kV产品; 75000kVA以下、110kV产品; 40000kVA及以下、220kV产品。
 
强迫油循环冷却(强迫导向油循环风冷或水冷 )(ODAF或ODWF) 将热变压器油用油泵送往外部冷却器,通过吹风冷却或用水冷却,通常多为水冷却。
 
适用于75000kVA及以上、110kV产品; 120000kVA及以上、220kV产品; 330kV级及500kV级产品。

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