一、變壓器冷卻系統(tǒng)改造淺談
1 前言
    我國(guó)上世紀(jì)九十年代及以前生產(chǎn)的變壓器中，冷卻裝置一般采用圓管式散熱器和YF-80/380、YF-100/380、YF-120/380多回路強(qiáng)油風(fēng)冷卻器。變壓器配置的這些冷卻設(shè)備存在滲漏油、噪聲大、冷卻功率衰減嚴(yán)重、站用電能損耗高及維護(hù)不便等諸多缺陷和問題。為了滿足變壓器安全可靠運(yùn)行和降低運(yùn)行成本的要求，需對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)實(shí)施改造。
2 變壓器冷卻系統(tǒng)改造中變壓器發(fā)熱和冷卻的一些概念及關(guān)系
2.1 溫度、溫差和溫升的一般概念
    1）溫度
    溫度表示物體冷熱的程度，其計(jì)量單位常用攝氏度（℃）表示。在某些特殊場(chǎng)合下，也用絕對(duì)溫度（K）表示。
    2）溫差
    構(gòu)成某一個(gè)“熱系統(tǒng)”中的兩個(gè)相互有熱聯(lián)系的物體，或者在熱系統(tǒng)中同一個(gè)物體內(nèi)的各個(gè)部分或各個(gè)區(qū)域（例如，油浸式變壓器中的油頂層和油底層），它們各自溫度值的差。
    3）溫升
    在變壓器工程技術(shù)中，溫升一詞被專門用來表示變壓器中某個(gè)特定部件、組件的溫度值與作為變壓器冷卻介質(zhì)的環(huán)境溫度的差值。由此可知，在變壓器工程技術(shù)中，溫升是溫差在特定場(chǎng)合中的專用詞。一般的說，溫升比溫差更常見，溫升和溫差的計(jì)量單位均為K，不再用℃表示。
     在此，須注意油浸式變壓器中的繞組溫升與繞組對(duì)油的溫差（溫升）的文字表示上的差異。例如，人們常說“繞組溫升”一詞時(shí)，專業(yè)人員立即知道，它是指繞組溫度與環(huán)境大氣之間的差值。但當(dāng)涉及繞組與油之間的溫差（溫升）時(shí)，其文字表達(dá)應(yīng)為“繞組對(duì)油的溫差或溫升”絕不能將“對(duì)油的”三個(gè)字省略。否則，容易產(chǎn)生誤解。
2.2. 油浸式變壓器的繞組和油的溫升計(jì)算

    盡管上圖不能準(zhǔn)確地表示繞組和油中各處的真實(shí)溫升值的情況，但卻能讓人們從定性角度來了解各處溫升值的大致分布規(guī)律。上圖假定繞組和油中各處溫升值都是沿繞組高度呈線性方式增加。即是說，表示溫升上升的直線彼此平行。但是，圖中表示的繞組頂層處的溫升值卻不等于To1+g，而是To1+H*g，并命名為繞組熱點(diǎn)溫升。系數(shù)H，也因此被稱為繞組的熱點(diǎn)系數(shù)。他反映了繞組頂端部位處因漏磁引起的渦流損耗比較集中的現(xiàn)象；也反映了該端處可能因要求絕緣加強(qiáng)，導(dǎo)致隔熱程度增加而使該處的散熱能力降低的情況出現(xiàn)。由于這兩個(gè)原因，使繞組頂部處的溫升值額外增加。
2.3 繞組、油、熱循環(huán)之間的關(guān)系
    通過上述分析可知繞組和油之間的溫差關(guān)系，即：
   （1）繞組溫度升高，油溫隨之升高，熱循環(huán)加快；
   （2）熱循環(huán)加快，油溫下降，隨之繞組溫度降低；
   （3）繞組平均溫升=繞組對(duì)油的溫差+油平均溫升，即：Tw=g + To；
   （4）強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器改為油浸風(fēng)冷片式散熱器去掉潛油泵，油流速降低，但改造前冷卻器溫差小，設(shè)計(jì)改造時(shí)需加大片散溫差，使單位時(shí)間冷卻系統(tǒng)帶走的熱量大于改造前；
   （5）強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器改為油浸風(fēng)冷片式散熱器去掉潛油泵，油流速降低，在負(fù)荷不變的前提下，繞組對(duì)油的溫差升高，設(shè)計(jì)新冷卻系統(tǒng)時(shí)需給出足夠的散熱面積，使油的平均溫升降低值大于繞組對(duì)油的溫差升高值，以保證繞組平均溫升的降低。
2.4 負(fù)荷、損耗、溫升之間的關(guān)系
    變壓器繞組溫升是由空載損耗Po和負(fù)載損耗Pk造成的，即P=Po+Pk，變壓器的空載損耗已經(jīng)確定，是不能改變的，變壓器所帶負(fù)荷的變化影響Pk，冷卻系統(tǒng)就是要帶走變壓器兩種損耗帶來的熱量。
    為了保證變壓器在任何工況下安全運(yùn)行，采用變壓器油頂層溫度與變壓器負(fù)荷兩種控制方式。舉例說明，采用ONAN/ONAF/ODAF三種冷卻方式的片散熱器冷卻系統(tǒng)具體如下：
    溫度控制：在變壓器油頂層溫度在45℃以下時(shí)，采用片散自冷的方式，冷卻方式為ONAN；當(dāng)溫度上升到55℃時(shí)，起動(dòng)風(fēng)機(jī)，冷卻方式為ONAF；起動(dòng)風(fēng)機(jī)后，油頂層溫度降低，當(dāng)下降到45℃時(shí)，風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行。當(dāng)油頂層油溫上升到65℃時(shí)，油泵起動(dòng)，冷卻方式為ODAF形式，油泵、風(fēng)機(jī)全部工作。
    負(fù)荷控制：當(dāng)變壓器的負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷的75%時(shí)，風(fēng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，冷卻方式為ONAF；負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷的90%時(shí)，風(fēng)機(jī)、油泵起動(dòng)運(yùn)行，冷卻方式為ODAF；負(fù)荷小于額定負(fù)荷的75%時(shí)，風(fēng)機(jī)、油泵退出運(yùn)行，冷卻方式為ONAN。
    當(dāng)變壓器負(fù)荷在額定負(fù)荷之內(nèi)時(shí)，根據(jù)公式P=I2R，即：負(fù)荷越小，相應(yīng)的電流就越小，發(fā)熱量越低，繞組溫升越低。負(fù)荷小于75%時(shí)，電流小于額定電流的75%，負(fù)載損耗要小于56%。
2.5 關(guān)于熱老化計(jì)算的數(shù)學(xué)表達(dá)式
    為使計(jì)算簡(jiǎn)化，人們便以變壓器在額定負(fù)載下的繞組平均溫升值65K為基礎(chǔ)，繞組熱點(diǎn)溫升與繞組平均溫升之差額為13K和全年平均氣溫為+20℃的正常環(huán)境條件，得到的繞組熱點(diǎn)溫度θh=65+13+20=98℃值作為計(jì)算變壓器壽命、壽命損失和老化率的基準(zhǔn)溫度。由此，還可進(jìn)一步說，在不是額定負(fù)載和（或）不是正常年平均溫度+20℃時(shí)，只要得到的θh=98℃，則其壽命、壽命損失和老化率值與在額定負(fù)載及年平均氣溫+20℃下的壽命、壽命損失和老化率值相同。
3 變壓器的散熱方式
    變壓器的熱量均以傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式傳到冷卻介質(zhì)中去。各種散熱方式，均有其固有的物理規(guī)律。
    變壓器內(nèi)的溫度分布如圖3-1所示，圖3-1a表示沿水平方向的溫度分布，在繞組最熱點(diǎn)所處部位A1溫度最高，由熱點(diǎn)到繞組外部A2的熱量是靠傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的；從繞組將熱量散到油中，是依靠對(duì)流實(shí)現(xiàn)的，溫差為A2-A3；熱量從油到油箱壁也是靠對(duì)流實(shí)現(xiàn)的，溫差為A3-A4；油箱壁是靠傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的，溫差為A5-A6，其溫度差很小；從油箱壁到冷卻空氣的溫度差占總溫度差的60%-70%，依靠對(duì)流實(shí)現(xiàn)。圖3-1b表示溫度沿垂直方向的分布，曲線1表示繞組的溫度分布，曲線2表示鐵芯的溫度分布，曲線3表示變壓器油的溫度分布，曲線4表示油箱的外表面溫度分布。從圖中可以看出變壓器的器身的溫度通過溫度差從內(nèi)部傳到油箱，再由油箱或散熱裝置通過對(duì)流散到周圍的空氣中去。

4 變壓器的冷卻方式

4.1 溫度和溫升的符號(hào)見下表：

4.2 油浸自冷方式

    油浸自冷是變壓器油箱內(nèi)部的變壓器油被器身加熱，密度降低，在油箱內(nèi)部油流上升，通過散熱裝置或油箱壁的傳熱，將熱量傳出，溫度下降，密度增加，在散熱裝置或油箱內(nèi)，變壓器油流下降，然后又被器身加熱，如此循環(huán)。在循環(huán)過程中，油的流動(dòng)完全由密度變化引起的浮力形成的。

    圖4-1表示油浸自冷的系統(tǒng)，圖4-1a是變壓器的冷卻系統(tǒng)，圖4-1b表示溫度和變壓器高度的關(guān)系，橫坐標(biāo)是溫度，縱坐標(biāo)是高度。在A點(diǎn)油進(jìn)入繞組并被加熱后向上流動(dòng)，在B點(diǎn)從繞組流出，從B點(diǎn)到C點(diǎn)，油被箱蓋和箱壁輕微冷卻，從C點(diǎn)進(jìn)入散熱器中；從C點(diǎn)到D點(diǎn)，油被冷卻下降，從D點(diǎn)流出的油進(jìn)入油箱，再到A點(diǎn)油進(jìn)入繞組。圖中Δθo-a是逐漸被冷卻的油和被加熱的空氣間的對(duì)數(shù)平均溫差，Δθwo是進(jìn)入繞組與離開繞組的油的溫差，Δθco是進(jìn)入散熱器與離開散熱器的油的溫差，其數(shù)值與Δθwo相等。

    如果提高散熱器的安裝高度，如圖4-2所示，在器身發(fā)熱相同的條件下，可增加作用在冷卻回路的浮力，相應(yīng)的Δθwo= Δθco減小，但Δθo-a保持不變，冷卻回路中的油的流動(dòng)速率將提高。

4.3 油浸風(fēng)冷方式
    油浸風(fēng)冷是油在油箱內(nèi)是自然循環(huán)的，而冷卻空氣通過風(fēng)扇吹向散熱器，如圖4-3所示。由于空氣的流動(dòng)速率比較高，空氣側(cè)的傳熱增加。與自冷相比較，如果傳出相同的熱量，在空氣側(cè)只需較低的溫度降；而油的冷卻較快，CD支路更向上彎曲。作為初步近似， Δθwo= Δθco仍保持不變或稍有增加，因?yàn)轱L(fēng)冷使Δθo-a有所降低，在傳熱系統(tǒng)中油的粘度提高。通過將自冷變?yōu)轱L(fēng)冷，在相同的Δθo-a下，可提高冷卻效率約2.6倍。

    此時(shí)器身的傳熱仍是自然循環(huán)，冷卻原理如圖4-4所示。器身的傳熱受油泵的影響很小，在圖4-4a中沿路徑a，在繞組中被加熱的油與順著油箱壁未被加熱的并聯(lián)油路b的油流混合，由于這種混合，安裝在油箱蓋上的溫度計(jì)，不能直接測(cè)出從繞組流出的變壓器油的溫度。流入冷卻器的也是這一具有較低溫度的油流，因此，被冷卻器冷卻的變壓器油的溫度低于油溫最大值。由于通過冷卻器的油流的溫度較低，因此，在損耗相等時(shí)，相對(duì)通過較高溫度的變壓器油時(shí)，油泵需要使更多的變壓器油通過冷卻器。

4.5 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（強(qiáng)油導(dǎo)向）

    在強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻時(shí)，器身的冷卻基本和自然循環(huán)時(shí)相同，盡管可以提高空氣側(cè)的傳熱能力，但器身的冷卻決定了冷卻系統(tǒng)的能力。為進(jìn)一步提高器身的傳熱能力，可以采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（強(qiáng)油導(dǎo)向）。

    在圖4-4中取消并聯(lián)油路b，讓全部油流通過器身如圖4-5所示，這樣就得到了強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻系統(tǒng)。在這一冷卻系統(tǒng)中，流入冷卻器的油流有溫度最大值，由于Δθo-a增加，若要傳出相同的熱量，只需比圖4-4體積更小的冷卻系統(tǒng)。隨著器身內(nèi)油流速的增加，繞組內(nèi)部的傳熱系數(shù)增加，因此，可以在繞組允許溫升下，增加了繞組的單位面積的熱負(fù)荷。當(dāng)然，繞組內(nèi)部油的流速也是有一定限度的。流速過高，可以帶來危險(xiǎn)的油流靜電放電現(xiàn)象

5 冷卻裝置改造采取的主要方式

    1）大功率單回路風(fēng)冷卻器替代原多回路小功率冷卻器，冷卻器組數(shù)減少，冷卻方式不變，仍為ODAF。

    2）片式散熱器替代原強(qiáng)油風(fēng)冷卻器，冷卻方式由ODAF改為ODAF/ONAF/ONAN（100%/80%/60%）。

    3）片式散熱器替代原強(qiáng)油風(fēng)冷卻器，冷卻方式由ODAF改為ONAF/ONAN（100%/75%）。

    4）片式散熱器替代原管式散熱器（110KV及以下等級(jí)的變壓器），冷卻方式由ONAF/ONAN改為ONAN。

    5）片式散熱器寬度460mm以上的替代原寬度310mm的片式散熱器（110KV及以下等級(jí)的變壓器），冷卻方式由ONAF/ONAN改為ONAN。

    應(yīng)注意的是，由于冷卻方式的改變，其繞組對(duì)油的溫升值是有差異的，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的取代關(guān)系，要經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算。

6 不同冷卻方式下的繞組溫升經(jīng)典計(jì)算公式

6.1 ODAF冷卻方式時(shí)，內(nèi)、外繞組對(duì)油的平均溫升計(jì)算公式為：

     Tx=0.113q0.7 （1） 式中Tx—繞組對(duì)油的平均溫升，K

                   q—繞組表面熱負(fù)荷，W/㎡

6.2 ONAF冷卻方式時(shí)，內(nèi)、外繞組對(duì)油的平均溫升計(jì)算公式為：

     Tx=0.159 q0.7 + TΔj + TΔy （2）

     式中TΔj —繞組絕緣校正溫升，TΔj = Kjq

     TΔy—油道校正溫升，TΔy=pq/1550

6.3 ONAN冷卻方式時(shí)，內(nèi)、外繞組對(duì)油的平均溫升計(jì)算公式為：

    1）外繞組為：Tx=0.358q0.6 + TΔj + TΔy （3）

    2）內(nèi)繞組為：Tx=0.41q0.6 + TΔj + TΔy （4）

    從式（1）—（4）中可看出，冷卻方式不同時(shí)，求解繞組對(duì)油的平均溫升的計(jì)算公式也不一樣。

7 結(jié)論

    我們?cè)谟蓮?qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)方式改造為油浸風(fēng)冷冷卻方式時(shí)，已充分考慮了兩種運(yùn)行方式下油流速的不同，在選用片散冷卻系統(tǒng)時(shí)也考慮了一定的裕度。

    近幾年對(duì)幾十臺(tái)220KV、上百臺(tái)110KV變壓器的成功改造，使我廠積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，改造后的變壓器經(jīng)過幾年夏季高溫的考驗(yàn)，均達(dá)到了預(yù)期效果，贏得客戶的一致認(rèn)可！

二、110KV變壓器冷卻系統(tǒng)改造

    原110KV及以下變壓器所用冷卻器多采用管式冷卻器，風(fēng)機(jī)為立式安裝的高轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)。此冷卻器冷卻功率低，滲漏油嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)噪音大，維護(hù)工作量重�，F(xiàn)在通常用自冷片式散熱器替代原管式散熱器，無需加裝風(fēng)機(jī)，無需改動(dòng)安裝方式，安裝方便、簡(jiǎn)單、可靠，片式散熱器冷卻功率高，無滲漏油現(xiàn)象，無噪音，免維護(hù)。

    （一）、110kv變壓器冷卻器改造分類：

    1、原管式散熱器改為片散油浸自然風(fēng)冷冷卻器

    2、原片散油浸風(fēng)冷冷卻器改為片散油浸自然風(fēng)冷冷卻器

    舉例分析：

            原管式散熱器改為片散油浸自然風(fēng)冷冷卻器

     洛陽供電公司同樂寨2#變壓器型號(hào)SFZ7-31500/110，原冷卻系統(tǒng)為8組管散，每組管散配2臺(tái)轉(zhuǎn)速高、噪音大的風(fēng)機(jī)，管散滲漏油嚴(yán)重；散熱管散熱功率衰減嚴(yán)重，需外配幾臺(tái)風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)管散散熱。

    改造前現(xiàn)場(chǎng)照片

    改造方案簡(jiǎn)述：改造采用新型冷卻系統(tǒng)配有20組PC1600片式散熱器，在變壓器高、低壓側(cè)兩端對(duì)稱布置，每側(cè)10組，通過上、下集油管路并聯(lián)在一排，下集油管用支柱支撐在新做的基礎(chǔ)上。

    此結(jié)構(gòu)布局合理，安裝可靠，美觀。

    采用方法：為滿足變壓器自冷的要求和消除變壓器本體死油區(qū)，在保證變壓器各帶電體絕緣距離的情況下，需對(duì)變壓器出油口重新開孔，根據(jù)實(shí)際情況抬高變壓器出油口100 mm,選用中心距1600 mm的片散，這樣抬高了變壓器散熱中心的高度，使變壓器發(fā)熱中心和散熱中心位置比例≤0.65，以促進(jìn)變壓器油的循環(huán)。達(dá)到在拆除風(fēng)扇電機(jī)的情況下，滿足變壓器全負(fù)荷狀態(tài)下的安全運(yùn)行要求。

    對(duì)變壓器原8個(gè)DN80的出油口進(jìn)行封堵，在變壓器高、低壓側(cè)原出油口上方垂直距離100 mm處重新開6個(gè)DN125的出油口。將變壓器高、低壓側(cè)原6個(gè)DN80的進(jìn)油口擴(kuò)為6個(gè)DN125的進(jìn)油口，將變壓器西側(cè)的2個(gè)DN80進(jìn)油口封死，變壓器高、低壓側(cè)最東端重新開的2個(gè)出油口和擴(kuò)孔的2個(gè)進(jìn)油口都向變壓器西側(cè)平移100 mm重新開、擴(kuò)孔。開孔要保證變壓器器身不變形、焊接可靠，清渣去毛刺徹底，并用面團(tuán)清理其它雜物，然后涂變壓器專用內(nèi)壁漆，保證開孔處無滲漏油現(xiàn)象。重新開孔后不影響其它附件的相對(duì)位置。

    結(jié)構(gòu)示意圖：

    改造后照片：

三、220KV變壓器冷卻系統(tǒng)改造

220 kv冷卻器改造分類：

1、變壓器增容改造

2、進(jìn)口變壓器冷卻器國(guó)產(chǎn)化改造

3、YF-100、YF-120多回路冷卻器改造為：?jiǎn)位芈反蠊β世鋮s器

4、強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷冷卻器改造為：片散油浸風(fēng)冷冷卻方式（ONAF/ONAN）（100%/75%）

5、強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷冷卻器改造為：片散強(qiáng)油循環(huán)油浸風(fēng)冷冷卻方式（ONAF/ONAN）（100%/80%/60%）（其散熱比例可按用戶需要設(shè)計(jì)）

案例分析： 

1、變壓器增容改造

        舉例分析： 

                山西陽光發(fā)電有限責(zé)任公司變壓器增容改造

    山西陽光發(fā)電有限責(zé)任公司#2、#3、#4主變冷卻器改造，在原4臺(tái)YF-315KW/380V的基礎(chǔ)上增加1臺(tái)YF3-360KW/380V冷卻器，重而使主變?cè)诓桓膭?dòng)其它設(shè)備的前提下使主變?nèi)萘坑?00MW變?yōu)?30MW，以達(dá)到增容的要求。

    改造方案簡(jiǎn)述：在主變安裝冷卻器的一側(cè)，利用原來的冷卻器地基作為新冷卻器的地基，利用冷卻器的上下集油管作為新冷卻器的進(jìn)出油管。在主變本體不放油的情況下，將一側(cè)的冷卻器上下集油管與本體相連的蝶閥關(guān)閉，把原冷卻器上下集油管（母管）的油放掉，在上下集油管的中間位置（母管）上焊接冷卻器用的連接管接頭，接頭與新冷卻器的進(jìn)出油管相連，這樣新安裝的冷卻器和原冷卻器在同一方向上。

        示意圖如下： 

2、進(jìn)口變壓器冷卻器國(guó)產(chǎn)化改造

    進(jìn)口變壓器冷卻系統(tǒng)運(yùn)行十幾年后，冷卻器管老化，冷卻功率降低，滲油嚴(yán)重。而從原產(chǎn)國(guó)進(jìn)口冷卻器成本高、周期長(zhǎng)。根據(jù)主變冷卻系統(tǒng)特點(diǎn)采用國(guó)產(chǎn)冷卻器替代原冷卻器，就顯得尤其重要。

        舉例分析：

               華能北京熱電廠烏克蘭變壓器冷卻系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案

    烏克蘭變壓器廠制造，原配7臺(tái)YF-180KW冷卻器，冷卻器掛裝在變壓器本體上。其中4臺(tái)180KW冷卻器掛裝在變壓器的低壓側(cè)；2臺(tái)180KW冷卻器掛裝在變壓器的高壓側(cè)，1臺(tái)180KW冷卻器掛裝在變壓器長(zhǎng)軸方向的一端。

    改造方案簡(jiǎn)述：改造采用YF3-280KW/380V高效風(fēng)冷6組替代原來的7臺(tái)進(jìn)口180KW型風(fēng)冷卻器,其中5臺(tái)工作，1臺(tái)備用，冷卻管為鋼鋁復(fù)合管。冷卻器采用集中安裝的方式：就是將冷卻器的進(jìn)出油管通過上下集油管并聯(lián)在一起。采用這種安裝方式有三方面優(yōu)點(diǎn)：①便于維護(hù)；②美觀；③冷卻器散熱效果好。

    新型冷卻器的特點(diǎn)：YF3-280KW/380V冷卻器所采用的冷卻管為鋼鋁復(fù)合軋翹片管，與淘汰的多回路鋼管繞翅片型相比，管側(cè)風(fēng)阻系數(shù)小，（翹片無褶皺L2鋁材）外表不易沉積灰塵雜物。油流內(nèi)阻�。�為單回路）的散熱管（內(nèi)肋無縫管20#），管內(nèi)裝繞流裝置（繞流絲），冷卻功率高，且安全、便于操作，減少了維護(hù)量。目前大型變壓器廣泛采用此種運(yùn)行可靠的新型冷卻器。

3、YF-100、YF-120多回路冷卻器改造為單回路大功率冷卻器

        舉例分析：

                黃石供電公司新下路220KV變電站#1主變風(fēng)冷系統(tǒng)改造方案

    黃石供電公司新下路220KV變電站#1主變壓器，型號(hào)SFPSZB-150000/220， 改造前變壓器冷卻系統(tǒng)采用10組YF-120KW/380V型冷卻器，其中9組工作、1組備用，分別布置在變壓器長(zhǎng)軸方向的兩端，每端5組對(duì)稱布置。

    改造方案簡(jiǎn)述：經(jīng)計(jì)算擬采用YF-280KW/380V高效風(fēng)冷5組替代原來的10組120KW/380V型風(fēng)冷卻器，其中4組工作，1組備用。

    冷卻器安裝方式：

    采用在變壓器長(zhǎng)軸的兩端集中安裝的方式，即在變壓器的一側(cè)集中安裝2組冷卻器，另一側(cè)集中安裝3組冷卻器。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況利用原變壓器冷卻系統(tǒng)地基基礎(chǔ)。

        舉例分析：

                 周口供電公司淮陽220KV變電站#2主變風(fēng)冷系統(tǒng)改造方案

    周口供電公司淮陽變電站2#主變壓器，型號(hào)SFPSZ8-120000/220，是1995年生產(chǎn)的三相三圈有載調(diào)壓強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器，1995年投入運(yùn)行。變壓器冷卻系統(tǒng)采用4組YF-315型冷卻器，其中3組工作，1組備用。現(xiàn)已運(yùn)行15年。該冷卻器散熱管老化嚴(yán)重，且被昆蟲和空氣中的懸浮物堵塞，大大降低了散熱效果，并使風(fēng)扇和油泵長(zhǎng)時(shí)間工作，增大了電量損耗，且油泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，軸承磨損產(chǎn)生的金屬雜質(zhì)對(duì)變壓器油的絕緣造成危害。

    冷卻系統(tǒng)改造前溫升理論計(jì)算值如下：

    原變壓器出油口：原變壓器的出油口在上節(jié)油箱的頂部，靠近高壓套管一側(cè)開3個(gè)φ150的出油孔。開孔處安裝蝶閥，分別用一根φ168的油管引出。然后，三根油管共同與冷卻系統(tǒng)上集油管相連。

    原變壓器進(jìn)油口：在主變下節(jié)油箱，靠高壓套管一側(cè)，開有3個(gè)φ150的進(jìn)油口，三根進(jìn)油管與下集油管相連。

    變壓器上下集油管分別與主變兩端冷卻器的上下集油管相連。4組冷卻器在主變兩端對(duì)稱站立。 如圖所示：

    改造方案簡(jiǎn)述：新冷卻系統(tǒng)冷卻容量的確定：主變?cè)谶\(yùn)行中負(fù)載損耗為480.24KW，空載損耗為126.40KW，總損耗為606.64KW。為滿足主變安全運(yùn)行，在片散自然冷卻的情況下能達(dá)到75%的負(fù)荷，在片散風(fēng)冷的情況下能達(dá)到100%的負(fù)荷，即ONAF/ONAN(100%/75%)方式，經(jīng)過理論計(jì)算和主變?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，需要PC2600型片散38組。在主變的高低壓兩側(cè)進(jìn)行布置。

    新型冷卻系統(tǒng)高壓側(cè)進(jìn)出油口的確定：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，保留高壓側(cè)上節(jié)油箱3個(gè)出油口、下節(jié)油箱3個(gè)進(jìn)油口。在高壓側(cè)高壓中性點(diǎn)與壓力釋放閥之間，分別在上節(jié)油箱和下節(jié)油箱重開1個(gè)新的主變進(jìn)、出油口。

    新型冷卻系統(tǒng)低壓側(cè)進(jìn)出油口的確定：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在主變低壓側(cè)上下節(jié)油箱適當(dāng)位置，分別重新開主變的3個(gè)出油口和3個(gè)進(jìn)油口。

    對(duì)變壓器油箱開孔處要焊接可靠、清渣去毛刺徹底并用面團(tuán)清理其它雜物，然后涂變壓器專用內(nèi)壁漆。

    新型冷卻系統(tǒng)分布：

    將38組PC2600片式散熱器布置在變壓器長(zhǎng)軸方向兩側(cè)，其中高壓側(cè)布置片式散熱器22組，同時(shí)在每2組片式散熱器下面安裝1臺(tái)CFZ-9Q8吹風(fēng)裝置，共11臺(tái)，吹風(fēng)采用底吹式。片式散熱器的上進(jìn)油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上，上匯流管與主變的出油口相連，下匯流管通過管路與主變的進(jìn)油口相連，然后通過鋼制支架就地支撐。

    低壓側(cè)一邊布置片式散熱器12組，同時(shí)在每2組片式散熱器下面安裝1臺(tái)CFZ-9Q8吹風(fēng)裝置，共6臺(tái)，吹風(fēng)采用底吹式。片式散熱器的上進(jìn)油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上，上匯流管與主變新開的出油口相連，下匯流管通過管路與主變新開的進(jìn)油口相連，然后通過鋼制支架就地支撐。

    低壓側(cè)靠近儲(chǔ)油柜一側(cè)邊布置片式散熱器4組，同時(shí)在每2組片式散熱器下面安裝1臺(tái)CFZ-9Q8吹風(fēng)裝置。共安裝吹風(fēng)裝置2臺(tái)，吹風(fēng)采用底吹式。片式散熱器的上進(jìn)油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上，上匯流管與主變新開的出油口相連，下匯流管通過管路與主變新開的進(jìn)油口相連，然后通過鋼制支架就地支撐。

    由于冷卻器改造后，增加油重5噸左右，必須更換儲(chǔ)油柜以滿足變壓器在各種工作狀態(tài)下補(bǔ)油和儲(chǔ)油的功能。

    改造后變壓器冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、對(duì)稱美觀。

    改造后溫升計(jì)算：

    冷卻系統(tǒng)改造后，模擬數(shù)據(jù)油面溫升計(jì)算值如下：

5、片散強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻方式(ODAF/ ONAF/ONAN /)（100%/80%/60%）

        舉列分析：

                臨沂供電公司郯城220KV變電站#1主變風(fēng)冷系統(tǒng)改造方案

    臨沂郯城變電站1 #主變壓器，型號(hào)為SFPS7-150000/220，是三相三圈無載調(diào)壓強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器。采用4組YF5-250/380型冷卻器，其中3組工作，1組備用。

    改造方案簡(jiǎn)述：經(jīng)查變壓器原始設(shè)計(jì)資料和結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，受變壓器結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的限制，將24組PC2800-28/460片式散熱器布置在變壓器長(zhǎng)軸方向的兩端，每端12組，對(duì)稱布置。散熱器并聯(lián)在上下匯流管路上后，通過鋼制支架就地支撐，下匯流管有4臺(tái)油泵與油箱相連，每?jī)山M片散下部裝有一臺(tái)吹風(fēng)裝置，吹風(fēng)采用底吹式。

    利用變壓器原有的部分進(jìn)油口作為片式散熱器的出油口，在變壓器上部重新開4個(gè)φ150孔作為變壓器的出油口即片式散熱器的進(jìn)油口，冷卻器改造時(shí)變壓器需吊罩。

    改造后由原來的強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷實(shí)現(xiàn)為自然風(fēng)冷卻、風(fēng)冷冷卻、強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷冷卻三種冷卻方式。

    即ODAF/ONAF/ONAN(100%/80%/60%)

    注：由于冷卻器改造后，需增加變壓器油，可根據(jù)變壓器的總油重，確定是否更換儲(chǔ)油柜。