变压器冷却系统原理及控制
一、变压器冷却系统的作用和方式
1、作用
当变压器的上层油温与下层油温产生温差时，形成油温对流，并经冷却器冷却后流回油箱，起到降低变压器运行温度的作用，防止变压器长期处于高温状态，造成绝缘老化，影响设备的供电可靠性。
绝缘寿命的六度法则：当变压器绕组温度在80～140℃ 范围内，温度每升高6℃ ，其绝缘老化速度将增加一倍，即温度每升高6℃ ，其绝缘寿命就降低1/2。
2、变压器冷却方式
⑴油浸式自冷：将变压器的铁芯和绕组直接浸入变压器油中，经过油的对流和散热器的辐射作用，达到散热的目的。
⑵油浸式风冷：在油浸式自冷的基础上，散热片上加装风扇，在变压器的油温达到规定值时，启动风扇，达到散热的目的。
⑶强迫油循环式：
①强迫油循环风冷式：这种方式是用油泵强迫油加速循环，经散热器风扇使变压器的油得到冷却。
②强迫油循环水冷式：这种方式是用油泵强迫油加速循环，通过水冷却器散热，使变压器的油得到冷却。
③强迫油循环导向冷却式：以强迫油循环的方式，使冷油沿着一定路径通过绕组和铁心内部以提高散热效率的冷却方法。
⑷水内冷式：水内冷变压器的绕组是用空心铜线或铝线绕制成的，变压器运行时，将水打入绕组的空心导线中，借助水的循环，将变压器中产生的热量带走。
⑸风冷式：风机冷却一般用于室内干式电力变压器。
3、变压器冷却方式字母意义
变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的；由于油浸变压器分为油箱内部冷却方式和油箱外部冷却方式，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。
O F A F：
O：
与绕组接触的冷却介质：O-矿物油或燃点大于300℃的绝缘液体
F：
内部冷却介质的循环方式：
N-冷却设备和绕组内部是热对流循环；
F-冷却设备中是强迫循环，绕组内部是热对流循环；
D-冷却设备中是强迫循环，主要绕组内是强迫导向循环
A：
外部冷却介质：
A-空气；W-水
F：
外部冷却介质的循环方式：
N-自然对流；
F-强迫循环（风扇、泵等）
ONAN：冷却方式为内部油自然对流冷却方式，即通常所说的油浸自冷式
ONAF：油浸强迫风冷
OFAF：强迫油循环强迫风冷
ODAF：强迫油导向循环强迫风冷
4、强油风冷变压器冷却器组成
热交换器
风扇
电动机
气道
油泵
油流指示器
二、变压器冷却系统运行技术规定
1、电源的自动控制：冷却系统采用两个独立电源供电，其中一个工作，一个备用。当工作电源发生故障时，备用电源自动投入；当工作电源恢复时，备用电源自动退出。工作或备用电源故障均有信号。
2、工作冷却器控制：每个冷却器都可用控制开关手柄位置来选择冷却器的工作状态，即工作、辅助、备用、停运，运行灵活，易于检修每个冷却器。
3、冷却器的油泵和风扇电动机回路设有单独的接触器和热继电器，能对电动机过负荷及断相运行进行保护。另外每个冷却器回路都装设了自动开关，便于切换和对电动机进行短路保护。
4、备用冷却器的控制：当运行中的工作、辅助冷却器发生故障时，能自动启用备用冷却器。
5、辅助冷却器的控制：变压器上层油温或绕组温度达到一定值时，自动启动尚未投入的辅助冷却器。
6、变压器投入电网时，冷却系统可按负荷情况自动投入相应数量的冷却器；切除变压器及减负荷时，冷却系统能自动切除全部或相应数量的冷却器。
7、信号回路：所有运行中的冷却器发生故障时，均能发出故障信号。
8、冷却器全停时主变的保护回路：当两电源全部消失，冷却装置全部停止工作时，可根据变压器上层油温的高低，经一定时限作用于跳闸。
三、强油循环风冷却器控制回路
变压器风冷控制回路
变压器强迫油循环风冷设备表
1、电源自动切换回路
技术要求：
⑴采用两个独立电源供电，一个工作，一个备用；
⑵当工作电源发生故障时，备用电源自动投入；
⑶当工作电源恢复时，备用电源自动退出。
2、工作冷却器控制回路
技术要求：
⑴变压器投入电网时，自动投入冷却器；切除变压器时，自动切除全部冷却器。冷却器的油泵和风机回路有单独的接触器和热继电器，能对电动机过负荷及断相运行进行保护。
⑵当运行中的工作冷却器发生故障时，能自动启用备用冷却器。
3、辅助冷却器控制回路
技术要求：
⑴变压器上层油温或绕组温度达到一定值时，自动启动尚未投入的辅助冷却器。
⑵当运行中的辅助冷却器发生故障时，能自动启用备用冷却器。
4、备用冷却器控制回路
技术要求：
当工作冷却器或辅助冷却器出现故障时，从而停止工作冷却器或辅助冷却器，同时接通备用冷却器电源，使备用冷却器投入运行，保证变压器的油温在合格范围内。
5、信号回路
技术要求：
当运行中的工作工作电源、操作电源发生故障时，发就地指示灯信号和遥信信号。
当运行中的工作、辅助、备用冷却器发生故障时，发就地指示灯信号和遥信信号。
6、冷却器全停跳闸回路
技术要求：
当两段电源全部消失，冷却装置全部停止工作时，可根据变压器上层油温的高低，经一定时限作用于跳闸。
四、 冷却系统投切操作
强油循环变压器冷却系统投切原则：
冷却器在变压器投运前先投入运行，其提前投入时间及变压器运行后空载和不同负荷情况下应投入的台数，按该变压器的产品说明书执行。变压器停运时应先停变压器，冷却装置运行一段时间再停，使变压器油和绕组温度充分降低。
主变冷却器的运行方式：
强油循环：3+2模式
3组运行，1组辅助，1组备用。
油浸风冷：奇偶模式。
达到55度启动奇数冷却器风扇，45度返回；
达到70度启动偶数冷却器风扇，65度返回。
冷却器投入数量的控制
由于在油温40℃左右时，油流带电倾向性最大，因此变压器可通过控制油泵运行数量来尽量避免变压器绝缘油运行在35℃～45℃温度区域。
油流带电：在强迫油循环的大型，由于变压器油流过绝缘纸及绝缘纸板的表面时，会发生油流带电力变压器中静电现象，简称油流带电。
投入：
1、合上交流室站用电馈线屏“主变冷却系统电源I、II”开关；
2、将冷控操作箱中的“冷却器信号灯开关SL”切到“投入”位置；
3、检查冷控操作箱中的“冷却器投入方式开关SA2”在“试验”位置；
4、将冷控操作箱中的“冷却器电源开关SA”切到“I工作 II备用”或“II工作 I备用”位置；进行冷控电源I、II的切换操作，检查电源切换回路完好。
5、将各冷却器的“工作方式开关ST1--STN”按运行规程切至“工作”、“辅助”、“备用”位置；检查工作冷却器运转正常；
切除：
1、检查主变三侧开关确在停用位置；
2、将各冷却器的“工作方式开关ST1--STN” 切至“停用”位置；
3、将冷控操作箱中的“冷却器电源开关SA”切至“停用”位置；
4、断开交流室站用电馈线屏“主变冷却系统电源I、II”开关。
五、冷却器全停事故处理
1、 冷却器全停变压器运行的一般规定：
DL/T572-1995《电力变压器运行规程》中明确规定：“强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载运行20min。如果20min后顶层油温尚未达到75℃，则允许上升到75℃，但在这种状态下运行的最长时间不得超过1h”
2、 发生冷却器全停时，变电运行值班人员应进行的检查和处理工作：
（1）检查故障变压器的负荷情况，密切注意变压器绕组温度、上层油温情况。
（2）立即检查工作电源是否缺相，若冷却装置仍运行在缺相的电源中，则应断开连接。
（3）立即检查冷却控制箱各负荷开关、接触器、熔断器、热继电器等工作状态是否正常，若有问题，立即处理。
（4）立即检查冷却控制箱内另一工作电源电压是否正常，若正常，则迅速切换至该工作电源。
（5）若冷却控制箱电源部分已不正常，则应检查所用电屏负荷开关、接触器、熔断器，检查所用变高压熔断器等情况，对发现的问题作相应处理。
（6） 检查变压器油位情况。
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