トランスフォーマ冷却方法 | ONANからODWFまでの解説

1. 油浸自冷（ONAN）

油浸自冷的工作原理是通过变压器油的自然对流，将变压器内部产生的热量传递到油箱表面和冷却管。然后通过空气对流和热传导将热量散发到周围环境中。这种冷却方式不需要任何专用冷却设备。

适用范围：

• 容量不超过31,500 kVA，电压等级不超过35 kV的产品；

• 容量不超过50,000 kVA，电压等级不超过110 kV的产品。

2. 油浸风冷（ONAF）

油浸风冷基于ONAN的原理，在油箱表面或冷却管上安装了风扇。这些风扇通过强制气流增强散热，使变压器的容量和负载能力提高约35%。在运行过程中，会产生铁损、铜损和其他形式的热量。冷却过程如下：首先，通过导热从铁芯和绕组传递到其表面并进入变压器油中。然后，通过自然油对流，热量不断传递到油箱内壁和散热器管。接下来，热量通过导热传递到油箱和散热器的外表面。最后，通过空气对流和热辐射将热量散发到周围空气中。

适用范围：

• 35 kV至110 kV，12,500 kVA至63,000 kVA；

• 110 kV，75,000 kVA以下；

• 220 kV，40,000 kVA以下。

3. 强迫油循环风冷（OFAF）

适用于容量从50,000 kVA到90,000 kVA，电压等级为220 kV的变压器。

4. 强迫油循环水冷（OFWF）

主要用于水电站的升压变压器，适用于电压等级220 kV及以上，容量60 MVA及以上的变压器。

强迫油循环冷却和强迫油循环水冷的工作原理相同。当主变压器采用强迫油循环冷却时，油泵驱动油通过冷却回路。油冷却器特别设计用于高效散热，通常由电动风扇辅助。通过将油循环速度提高三倍，这种方法可以将变压器的容量提高约30%。冷却过程涉及潜油泵将油导入铁芯或绕组之间的管道以带走热量。顶部的热油被泵抽出，在冷却器中冷却后返回油箱底部，形成强迫油循环回路。

5. 强迫导向油循环风冷（ODAF）

适用范围：

• 75,000 kVA及以上，110 kV；

• 120,000 kVA及以上，220 kV；

• 330 kV级和500 kV级变压器。

6. 强迫导向油循环水冷（ODWF）

适用范围：

• 75,000 kVA及以上，110 kV；

• 120,000 kVA及以上，220 kV；

• 330 kV级和500 kV级变压器。

强迫油循环风冷变压器冷却器的组件

传统的电力变压器配备了手动控制的风扇系统。每个变压器通常有六组冷却电机，需要集中控制。风扇的操作依赖于热继电器，其电源电路由接触器控制。根据变压器油温及负载条件，通过逻辑判断启动或停止风扇。

这些传统的控制系统需要大量的人工干预，并存在明显的缺点：所有风扇同时启动和停止，导致高浪涌电流可能损坏电路组件。当油温在45℃至55℃之间时，通常会全速运行所有风扇，导致显著的能量浪费和增加维护难度。传统的冷却控制系统主要使用继电器、热继电器和基于接触的逻辑电路。控制逻辑复杂，频繁切换接触器可能导致接触烧毁。此外，风扇通常缺乏过载、缺相和欠压保护等必要保护，降低了操作可靠性并增加了维护成本。

变压器油箱和冷却系统的作用

变压器油箱作为外部外壳，容纳铁芯、绕组和变压器油，同时也提供一定的散热能力。

变压器冷却系统通过油层上下温度差产生油循环。热油通过热交换器冷却后返回油箱底部，有效降低油温。为了提高冷却效率，可以采用空气冷却、强迫油循环风冷或强迫油循环水冷等方法。