《干式变压器的散热技术：维持高效运行的温控策略》

一、引言

二、干式变压器的散热方式

1. 自然空气冷却
   自然空气冷却方式是依靠空气的自然对流和热辐射来散发变压器产生的热量。这种方式结构简单，无需额外的散热设备，成本较低。在干式变压器的设计中，通常会在铁芯和绕组周围设置散热气道，增大空气与变压器发热部件的接触面积，促进热量的散发。例如，一些小型干式变压器采用自然空气冷却方式，其散热片或散热肋条直接暴露在空气中，通过空气的自然流动带走热量。自然空气冷却方式适用于容量较小、负载较轻且环境温度较低的场合。然而，其散热效率相对较低，在高温环境或高负载运行时，可能无法满足变压器的散热需求。

2. 强迫风冷
   强迫风冷是在自然空气冷却的基础上，通过安装风扇来增强空气的流动速度，提高散热效率。风扇将冷空气吹向变压器的发热部件，使热量更快地散发到空气中。这种散热方式可以显著提高干式变压器的散热能力，适用于容量较大、负载较重的变压器。例如，在一些工业企业或大型商业建筑中，使用的干式变压器采用强迫风冷方式，当变压器负载超过一定值时，风扇自动启动，增加空气流量，降低变压器温度。在设计强迫风冷系统时，需要考虑风扇的选型、数量、布局以及风道的设计等因素，以确保空气能够均匀地流过变压器的各个发热部位，达到最佳的散热效果。

3. 水冷散热
   水冷散热方式是利用水作为冷却介质来带走变压器的热量。这种方式具有散热效率高、冷却效果好的特点，适用于大容量、高负载且对散热要求极高的干式变压器，如一些大型数据中心、电力变电站等场所使用的变压器。水冷系统一般由水箱、水泵、冷却器、水管等部件组成。变压器产生的热量通过热传导传递给冷却水管，水在水泵的作用下在冷却器中循环流动，将热量散发到外界环境中。在水冷散热系统的设计中，要确保水管的密封性和耐腐蚀性，防止漏水对变压器造成损坏。同时，还要对水温、水压等参数进行监测和控制，保证系统的安全稳定运行。

三、干式变压器散热结构设计

1. 散热片与散热风道设计
   散热片是干式变压器常用的散热部件之一，其设计直接影响散热效果。散热片的形状、尺寸、数量以及材质都会对散热性能产生影响。一般来说，散热片采用铝或铝合金等导热性能良好的材料制作，其表面通常设计有肋片或波纹，以增大散热面积。在散热片的布局上，要考虑空气的流动方向和分布情况，使空气能够顺畅地流过散热片，带走热量。散热风道的设计也很重要，它要与散热片相配合，确保空气能够均匀地进入和流出变压器。例如，在一些强迫风冷的干式变压器中，风道采用优化的进风口和出风口设计，使空气在经过散热片时形成良好的对流，提高散热效率。

2. 绕组内部冷却结构设计
   绕组是干式变压器的主要发热源之一，因此绕组内部的冷却结构设计对于提高散热效率至关重要。在绕组的设计中，可以采用内部油道或气道的方式来增强散热。例如，在一些环氧浇注干式变压器中，在绕组内部设置有轴向或径向的气道，冷空气或冷却油可以在这些气道中流动，直接带走绕组内部产生的热量。此外，还可以采用特殊的绕组绕制工艺，如采用换位导线或箔式绕组，减少绕组的涡流损耗，从而降低发热量，同时也有利于热量的散发。

3. 铁芯散热结构设计
   铁芯的散热同样不容忽视。铁芯与绕组之间的绝缘材料应具有良好的导热性能，以便热量能够顺利地从铁芯传递到绕组，再通过绕组的散热结构散发出去。在铁芯的结构设计上，可以采用分段式铁芯或增加铁芯的散热面积，如在铁芯表面设置散热肋条或散热片等方式，提高铁芯的散热能力。同时，要确保铁芯与外壳之间有良好的热传导路径，使热量能够有效地散发到外界环境中。

四、干式变压器散热的监控与保护

1. 温度监测系统
   为了实时掌握干式变压器的温度情况，需要安装温度监测系统。温度监测系统一般采用温度传感器，将其安装在变压器的关键部位，如绕组、铁芯、散热片等，监测这些部位的温度变化。温度传感器将采集到的温度数据传输给监控系统，监控系统对数据进行分析和处理。当温度超过设定的阈值时，监控系统会发出报警信号，提醒运维人员采取相应的措施。例如，在一些智能化的干式变压器中，采用光纤温度传感器，能够实现对变压器温度的高精度、分布式监测，为变压器的安全运行提供可靠的温度数据支持。

2. 散热设备的控制与保护
   对于采用强迫风冷或水冷散热方式的干式变压器，需要对散热设备进行控制和保护。在控制方面，根据变压器的温度情况自动控制风扇的启停或水泵的运行。例如，当变压器温度升高到一定值时，启动风扇或水泵；当温度降低到正常范围时，停止散热设备，以节约能源。在保护方面，要对散热设备的运行状态进行监测，如风扇的转速、水泵的压力等，当发现散热设备出现故障时，及时采取措施，如切换备用风扇或水泵，防止因散热设备故障导致变压器温度过高而损坏。

五、结论