变压器绕组的热冷却

变压器正常工作时,漏磁场在各组件中引起的涡流损耗会使其发热,受到这些热量的影响,发热组件自身温度升高,热量还会通过传导的方式传递给绝缘材料。对于绕组,其内部不仅有涡流损耗,还有相当大的电阻损耗,绕组的总损耗占负载损耗的80%左右。所以说绕组是损耗的主要来源,在其内部会产生热点温度。热点温度是变压器的一个重要参数,热点温度过高,绝缘老化速率加快,大大缩短了绝缘材料的使用寿命,进而影响变压器的安全运行。

变压器绕组中热源主要包括两个部分,第一部分是电流流过绕组时铜导线电阻产生的电阻损耗166599W,它是变压器热量的主要来源,变压器在额定负载运行的情况下,可以认为绕阻的电流在其内部均匀分布,绕组的电阻损耗可以直接写成电流的平方与电阻的乘积;第二部分是漏磁场在绕组内部产生的涡流损耗它占绕组总损耗的9.41%,虽然涡流损耗所占比例很少,但同样会影响到绕组的温升。

变压器绕组中的电阻损耗及涡流损耗是热量的主要来源,其主要散热形式为传导和对流散热,变压器中绕组冷却过程如下。

冷油从绕组底端端进入油道,温度较高的绕组传递出来的热量被冷油吸收后,油的温度逐步上升,根据油的物理特性可知,温度升高密度随之减小,密度较小的热油受到热浮力较大,在热浮力的作用下,热油开始向上流动。根据绕组的结构可以看出,油的流经通道只有两种,即绕组与围屏之间的纵向油道和绕组饼间的横向油道。

无挡油板时,油几乎只在纵向油道中流动,通过对流的方式带走绕组辐向端部的热量。设置挡油板后,油被分成了几个区域,每个区域之间油的流动相对独立。在挡油板的作用下油的流动方向受到限制,油在纵向和横向油道中均有流动,这样就减少了水平油道中“死油区”的形成,绕组辐向被带走的热量增加。从一个区域的横向油道流出的油会集中到纵向油道中,流向下一个区域。最后油的热量通过油箱壁和散热片传递出去。