摘要：电力系统的变压器对温度的要求很高，冷却系统需要正常的工作减少故障的出现，保证电力系统变压器的正常运转。而早期的冷却系统因使用年限过长，技术老化，会出现各种故障，这时就需要及时的对冷却系统进行维修、更换，最为彻底的防范就是进行技术改进。使用新的改进思想提高使用寿命，获得经济效益，一举两得。在冷却系统的使用中，日常的检修和维护也不能掉以轻心，常测试常维护，是保证冷却系统性能的有效手段。基于此，本文主要对电力变压器冷却系统技术改造进行分析。
关键词：电力变压器；冷却系统；技术改造
变压器在电力系统中起到提高电压远距离输送电力的作用，在国民经济生产和人民生活中起到了重要的作用。变压器在运行时，特别是长时间工作后会产生大量的热量（损害线路），加速绝缘老化，烧毁线圈，损坏变压器，严重时还会导致生产事故。因此，为了保证变压器在运行时产生的热量不影响变压器的正常工作，需要在变压器上增加冷却系统，保证变压器的工作温度。
1 冷却装置的选择
1.1 水冷却方式
优点：现有水冷却器无论是制造工艺还是产品质量相比较老产品都有大幅提高；电厂库区水温常年保持在20度以下，是很好的冷却介质。可以充分利用库区优质水源，采用水冷却的方式，彻底解决变压器油顶层温度过高的问题。
缺点：整个项目投资较大。水冷却器及其配套的相关附件如：油泵、油流计、水流计、泄露仪、压力计等均为进口部件。造价较高，零附件的备货期较长；整套水系统的维护工作量比较大。水系统中大量的泵、阀、及管路存在泄漏隐患，同时大量的附件需要现场监控，增加PLC控制的难度；系统需要两个大容量的水池。新安江电厂坝顶为景观区，现场没有足够大的空间建造水池，实施困难。
1.2 风冷却方式
优点：新型风冷却器制造工艺大幅提高，坚固耐用的同时享有较长的使用寿命；新型冷却器所配风机，产品性能、噪音等方面相比国内同类产品具有很大优势。所配油泵为径向轴流泵，该泵长期工作都不用维护。
缺点：相对水冷，风冷效果不理想。
1.3 蒸发冷却方式
蒸发冷却方式是一种新的高效冷却降温技术，它的原理是易蒸发的冷却介质吸收变压器的热量后直接变为蒸汽带走热量，当热量排出后再次变为液体。该方法与气冷、液体冷等冷却降温方式相比具有更高的安全性和经济型。目前我国已经研制成功多台功率10MW以上的蒸发冷却水轮机发电机组，并且已经有两台400MW蒸发冷却水轮机发电组已经投入长江三峡中运行。有研究报道使用F-113CF2ClCFCl2作为蒸发制冷剂，与气体制冷剂SF6进行了比较。结果表明，蒸发制冷剂换热效率更高，降温显著，对绝缘体损伤更小运行时安全可靠。
2 电力变压器冷却系统在工作中出现的问题和过热原因分析
冷却系统伴随使用年限的增长，常常会出现各种问题，但最终的表现为冷却系统无法起到冷却的功效，造成电力变压器过热，损坏变压器，影响变压器的正常使用。常见的引起过热的原因有：绕组热量超高：绝缘的外部受热量影响变松动膨胀、疏油的管道在使用中产生堵塞现象使得油不能正常通过不能通过冷却系统正常降温、匝绝缘也不能得到冷却造成过早的出现变质，最终乃至脱落。同时绕组材料自身的质量问题也关系着热量是否过高；动态的开关和静态的开关无法相互良好接触，工作异常。引线不能分流，断裂破损出现故障也会造成过热现象；冷却系统伴随使用年限的增长，常常会出现各种问题，但最终的表现为冷却系统无法起到冷却的功效，造成电力变压器过热，损坏变压器，影响变压器的正常使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常见的引起过热的原因有：绕组热量超高：绝缘的外部受热量影响变松动膨胀、疏油的管道在使用中产生堵塞现象使得油不能正常通过不能通过冷却系统正常降温、匝绝缘也不能得到冷却造成过早的出现变质，最终乃至脱落。同时绕组材料自身的质量问题也关系着热量是否过高；动态的开关和静态的开关无法相互良好接触，工作异常。引线不能分流，断裂破损出现故障也会造成过热现象；安装的风扇制冷机器不能正常工作，风扇制冷方式遇到了风扇停转、反方向转动、硅胶脱落，进入油箱造成油无法正常循环或者引流不畅通；铁心多个接触点接地等等。而冷却系统出现故障造成变压器温度过高的原因主要有以下几个类型：
首先是冷却系统密封的质量不过关，出现轻瓦斯的保护。其次是冷却系统的控制箱体和冷却器出现堵塞，无法让油循环畅通；最后冷却系统的潜油泵也是出现问题的常见部位。
3 电力变压器冷却系统的改进
3.1 变压器冷却装置散热效果不佳改进方法
强油水冷却方式是目前市场上变压器较为通用的冷却方式之一。即在变压器上配置水冷却装置，该种方式一般都是用通过铁芯上环绕的初级或者次级空心线管外的水循环实现，水冷却装置放在线圈的外部，这种局部冷却的方式只能冷却表面的温度，不能冷却内部的温度，冷却装置与线圈之间的热交换面积较小，无法实现良好的散热冷却效果。针对存在的技术问题，有研究将冷却管设置在高压线圈和低压线圈之间，同时对高压线圈和低压线圈散热，有效增加了冷却管的冷却效率。这样还赋予了冷却管新的功能，即冷却管作为隔离层，简化了变压器结构，且不影响变压器的绝缘性能，降低变压器成本。还有研究在变压器散热片上固定水管，在水管壁上开有若干个朝向变压器散热片的喷嘴，水管的上水口接水泵；在变压器散热片四周每个面摆放一台吹风机，朝向变压器散热片。该方法利用了物相变化原理，显著地提高了变压器散热器与外界交换热量的速度，进而提高了变压器的过载能力且装置的成本低廉。
3.2 潜油泵的改进设计
根据阻力计算结果，改造前后主变到集中支架之间的管道油流量均为80m?/h，改造前后管道的阻力分别为11.615KPa和5.56757KPa（计算过程略）。可以看出改造前的阻力偏高是由于管道系统中存在两个直角弯管。改造后比改造前的阻力要低。由阻力特性曲线得出：使用6PB135―4.5/2.2V油泵时，，油流量为85.8m3/h；；使用6PB135―4.6/3V油泵时，油流量为99.1m3/h；；如考虑主变内部阻力，6PB80―4.5/2.2V油泵油流量会更低，，不能充分发挥冷却器的冷却能力。只有采用6PB135―4.6/3V油泵才是最隹佳选择，因该油泵的扬程特性比较平稳，能较好的发挥冷却器的冷却能力。
3.3 冷却系统硬件设计改进（控制器的设计举例）
设计思想相对早期的冷却系统，提高工作效率安全系数。所以设计思想增加了油温度检测模块，当油的温度高于指标的时候，进行制冷。当温度低于指标的时候，制冷系统停止工作。这样做首先节约了能源，同时让冷却系统有了休息的时间，可以延长冷却系统的使用寿命，更加合理的科学的进行电力变压器的降温工作。另一方面使用分组的思想，对不同的油温采用不同的投入冷却模式。分组后实现控制报警，采集设备参数，保存信息，可以帮助工作人员了解电力变压器和冷却系统的工作状态。
结束语：
综上所述，随着电力系统的发展和人民生活水平的提高，变压器的使用将会越来越多。因此在使用过程中需要注意各种变压器冷却方式的使用范围，同时增加对变压器的冷却装置的检修和维护以及新技术的改进和研发。
参考文献：
[1]变压器冷却装置的运行分析[J].陈艳涛. 黑龙江科技信息.2014（08）
[2]一起变压器冷却方式改造工程介绍[J].魏韬，张洪涛，韩爱芝，石军. 河南电力.2014（01）
[3]对大型变压器冷却控制系统的优化与设计[J].雷炎生. 经营管理者.2014（20）
论文作者:孙瑞龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/19
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