配電變壓器是供電環節中最重要也是最普遍的一次設備。在我國現行配電網中,有35KV/66KV/110KV/154KV/220KV幾個電壓等級,以110KV/220KV為主。全國大約有中高壓變電站4萬個,這個數字還在逐年增長,其中大部分是兩臺變壓器并列運行。
由于變壓器在運行中線圈會發熱,需要采取冷卻措施。小容量變壓器可采取干式變壓器,自然風冷或強制風冷。大容量變壓器一般以油為冷卻媒體,必須強制風冷。
變壓器運行中初次級線圈和磁芯都會產生熱量,變壓器油流經這些部位靠熱傳導作用帶走熱量,再經散熱器將熱量散發到環境空氣中。或者說,變壓器的運行表現為發熱和散熱兩個方面的對立統一體。顯然,變壓器產生的熱量多少與負載大小成正比,而散熱好壞與周圍環境直接相關。
負載的變表現為基荷與周期性負荷的疊加;芍饕獮楣I負荷,這部分負荷的變比較緩慢,與當地經濟發展有關。負荷的周期性,有(1)一日之內變的峰谷負荷;(2)一周之內的工作日負荷與周末負荷;(3)一年之內的春灌、夏季制冷、秋收和冬季取暖;(4)長假:五一、十一、春節。這幾個周期的相互疊加,就構成了變壓器負載的基本變規律,從而也就決定了變壓器發熱量的基本變規律。
散熱效率取決于表面積和溫差。在同等表面積情況下,溫差的大小就決定了散熱效率的高低。變壓器負載增大時,發熱量增多,從而油溫升高,進而散熱管表面溫度升高。由于環境空氣一般比散熱管表面溫度低,形成溫差。由于熱傳導作用,圍繞散熱管一定厚度內的空氣被逐漸加熱,這樣一來,熱量被轉移到環境空氣中。如果不及時將已被加熱的空氣移開,溫差就會逐漸減小,散熱效率又逐漸將下來。這個升溫和散熱相互作用的過程,最后會達到穩態,也就是散熱管表面溫度達到一個溫度平衡值,此時,單位時間內的發熱量和散熱量相等。
如果這個溫度平衡值維持在較高水平,將使變壓器性能下降,甚至達到不可容忍的程度。為了維持較低溫度平衡值(45度到55度),必須采取強制風冷措施,加速空氣對流。要維持更低的溫度水平,需要更大的送風量,但這樣做給變壓器運行工況帶來的好處也就越來越微弱。因此,根據負荷的變調整送風量并維持合理的溫度平衡值,是變壓器經濟運行的客觀需要。