變壓器油箱冷卻結構：板式散熱器與波紋壁散熱器

變壓器作為電力系統的關鍵部件，其運行安全和效率與其油箱的散熱性能密切相關。隨著變壓器容量的不斷增長和工作環境的日益複雜，油箱散熱結構的設計變得比以往任何時候都更加重要。在各種設計中，板式散熱器和波紋箱壁是最廣泛採用的兩種冷卻結構。本文從設計原理、製造工藝、應用性能等方面對這兩種結構進行系統比較，以支持工程設計和產品選型。

 

結構及設計理念

 

板式散熱器油箱採用散熱器來增加變壓器的傳熱面積。其外形美觀，是一種新型變壓器油箱結構。此類油箱先將散熱片焊接到圓管（集油管）上，然後將圓管焊接到變壓器油箱壁上，保證散熱片內腔的油與變壓器油箱內的油相通，可適用於容量範圍較大的變壓器。

隨著變壓器容量的增大，單純通過圓管將散熱器焊接到箱壁上已難以滿足散熱要求。在這種情況下，可以將多個散熱器焊接在一起，形成所謂的板式散熱器，並將多組此類散熱器通過連接法蘭連接到罐壁。

 

製造工藝及規格

 

散熱器一般由薄鋼板壓製而成。每個單片尺寸相同，每兩個單片組合成一個散熱器。板材寬度一般為310mm、460mm、530mm。板材間距為45mm。上下集油管多采用Ø80焊接鋼管，中心距為1600～3200mm（每隔200mm間隔）標準尺寸，以適應不同油箱高度。每組散熱器可根據散熱能力的要求由不同數量的散熱器組成。

集油管上開有與散熱器端部形狀相匹配的長槽口，採用專用自動焊接機從外側將散熱器與集油管焊接起來。然後將焊接好的帶散熱片的集油管像管式油罐的彎頭一樣焊接到罐壁上（或焊接連接法蘭）。

 

配件及功能特點

 

可拆式板式散熱器的上集油管焊接有排氣塞和吊耳，下集油管焊接有放油塞。當變壓器需要吹氣冷卻時，下集油管上還焊接有用於固定吹氣裝置的支撐板。

當變壓器容量達到800kVA及以上時，建議安裝洩壓裝置，並在油箱至儲油櫃的管道上安裝氣體繼電器。一些製造商還在較小容量的變壓器上使用較大的散熱器。其作用一方面是滿足散熱的要求；另一方面，它採用更大的散熱片組來補償變壓器油因溫度變化而引起的膨脹和收縮。

 

應用特點及優勢

 

板式散熱器系統允許在底部或側面安裝強制風冷風扇，使其能夠為高達 240 MVA 的變壓器提供服務。為了減少板式-式散熱器的振動，降低噪聲，防止漏油，同一台變壓器的板式-式散熱器之間應採用鋼板連接。

由於板式-式散熱器由薄鋼板構成，因此在相同散熱能力下，比管式-式散熱器輕得多；另一方面，從製造角度來看，如果採用合適的專用焊接單元和​​成型單元，形成機械化流程操作，板式-式散熱器比管式-式散熱器更優越，更符合大多數人的審美。與一般冷卻器相比的另一個優點是，在吹風裝置發生故障時，仍能在60%左右的負載下運行，廣泛應用於城市電網中的低-城市配變。

 

 

應用範圍及基本結構

 

波紋油箱主要用於中小型變壓器-，其橫截面-多為矩形或橢圓形。套管一般安裝在油箱蓋上（低壓套管也可安裝在油箱壁側面，但這會犧牲部分波紋散熱面積）。

 

材料和波紋設計

 

波紋油罐的主要材料一般採用優質碳素結構鋼，如Q235B等-。鋼板的厚度根據變壓器的容量和電壓等級確定，通常在2.5mm至6mm之間。波紋板材料一般為厚度為0.5mm～1.5mm的冷-軋鋼板，其材料應具有良好的成型性和耐腐蝕性。

波紋油箱的內側充滿油，與箱內的油相通，實際上增加了箱的散熱面積，從而大大提高了變壓器的冷卻性能。波紋板的形狀、尺寸和佈置應根據變壓器的散熱要求和箱體的整體結構進行優化。波紋板的波高一般在30mm～100mm之間，波距在50mm～150mm之間。

 

散熱和膨脹補償

 

波紋油箱提供自然對流冷卻，並通過柔性波紋吸收油膨脹，從而無需外部儲油櫃。系統必須保持均勻的表面溫度，並將最大油溫升保持在 55K (ONAN) 或 65K (ONAF) 以下。波紋板的彈性變形範圍必須滿足25度至95度之間的油量變化，且不影響儲罐的結構完整性或密封性能。

 

製造流程

 

 

 

波紋厚度W和波紋節距P均為標準尺寸，與波紋寬度B組合形成多個標準尺寸系列。在此前提下，用專用設備連續壓制，並可留有無波紋的間隙，準備在此處彎曲或倒圓，形成所需的箱壁橫截面-形狀，也可將兩塊或四塊對接-形成箱壁。箱壁成型後，與預先準備好的箱底、箱邊-對焊，形成完整的油箱。

當波紋高度較大時，為了防止內部油膨脹時波紋箱壁變形過大，在壓波紋的同時壓出幾個凸台，然後用專用點焊機將凸台點焊起來。

 

結構強度及配件

 

為保證油箱的強度，箱體邊緣或底部仍留有一短而平的壁，與波紋相連。這個短壁的厚度通常比壓波紋的鋼板厚，以便在其上焊接凸耳或其他附件。

 

 

當波紋寬度B較大、長度較長（油箱較高）時，應沿波紋邊緣（周邊）用扁鋼連接，以增加其整體剛性，使其在運輸和變壓器運行過程中不會產生較大的振動和噪聲。