前言
       在變壓器冷卻方面，要考慮的因素比人們想象的要多得多。 本文為變壓器冷卻系統(tǒng)的決策、維修、升級(jí)或簡(jiǎn)單概念入門提供了很好的案例。盡管本文主要關(guān)注不同類型的風(fēng)扇、最佳安裝方式和額定參數(shù)，但它是了解冷卻變壓器的絕佳入門書。
       盡管這不是高深的火箭科學(xué)技術(shù)，但是正確的變壓器冷卻是必不可少的，并且可能變得相當(dāng)復(fù)雜，尤其是在應(yīng)對(duì)變壓器過熱及其周圍的熱狀況時(shí)。而且其中一些已經(jīng)停擺或處于破敗的工作狀態(tài)，使各種冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置變得更加復(fù)雜。
       當(dāng)前運(yùn)行中的許多變壓器都具有超過額定容量運(yùn)行的能力，但其已有50多年的歷史，并且已經(jīng)超過了預(yù)期的使用壽命。 隨著變壓器梯隊(duì)的老化以及由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步而增加的負(fù)荷，對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)的關(guān)注和日常維護(hù)變的至關(guān)重要。 這有助于延長(zhǎng)變壓器的整體壽命和安全性。
       液冷變壓器的過載負(fù)載產(chǎn)生的熱量，可能導(dǎo)致可避免的災(zāi)難性事件，例如火災(zāi)、計(jì)劃外停機(jī)和不必要的老化。 盡管經(jīng)過正確維護(hù)、檢查和測(cè)試的變壓器很少發(fā)生火災(zāi)； 如果災(zāi)難真的發(fā)生，這不僅是安全問題，而且會(huì)影響環(huán)境，并且可能損害公用事業(yè)的聲譽(yù)，因?yàn)镠SE（健康，安全和環(huán)境）問題對(duì)于從發(fā)電到配電的各種規(guī)模的公用事業(yè)都極為重要。
       許多運(yùn)行和維護(hù)管理者考慮對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，以增加其液冷的變壓器的負(fù)載能力。 而且由于新冠大流行導(dǎo)致資金和項(xiàng)目推遲，可靠性管理者選擇添加或替換現(xiàn)有的冷卻套件，如果不選擇購(gòu)買新的變壓器，則這可能是一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。
       始終建議整體評(píng)估變壓器的熱狀況，咨詢?cè)儔浩髦圃焐桃垣@取所需的冷卻容量和負(fù)荷信息，并且切勿使變壓器過載，超出OEM等級(jí)。在對(duì)變壓器進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查和測(cè)試以確定當(dāng)前狀況之后，為現(xiàn)有的變壓器散熱器增加或升級(jí)冷卻風(fēng)扇，被證明可能是經(jīng)濟(jì)且有效的增加容量的解決方案。 隨之而來的是，變壓器冷卻風(fēng)扇往往會(huì)在同一時(shí)間開始出現(xiàn)故障，因此，一旦風(fēng)扇開始停擺，最好一次更換所有風(fēng)扇而不是一次只更換一個(gè)。

圖1.舊（左）、新（右）美國(guó)PX3變壓器冷卻風(fēng)扇

冷卻方式
變壓器冷卻可通過多種方式實(shí)現(xiàn)。
      干式變壓器：
      AA：通風(fēng)自冷
      AFA：通風(fēng)強(qiáng)制風(fēng)冷
      AA / FA：通風(fēng)式自冷/強(qiáng)制風(fēng)冷
      ANV：非通風(fēng)自冷
      GA：密封自冷
      液冷變壓器：
      首字母–絕緣介質(zhì)
      O：燃點(diǎn)為300°C的礦物油或合成絕緣液體
      K：著火點(diǎn)> 300°C的絕緣液體
      L：絕緣液體，無可燃點(diǎn)
      第二字母–內(nèi)部冷卻介質(zhì)
      N：自然循環(huán)
      F：強(qiáng)制循環(huán)
      D：強(qiáng)制定向循環(huán)
      第三字母–外部冷卻介質(zhì)
      A：空氣
      W：水
      第四字母-外部冷卻介質(zhì)的循環(huán)方法
      N：自然循環(huán)
      F：強(qiáng)制循環(huán)
       充液式變壓器的代號(hào)命名法在2000年之后發(fā)生了變化，從兩個(gè)字母的代碼變?yōu)樗膫€(gè)字母的代碼，以更好地表達(dá)冷卻方式。考慮到上面列出的分類，我們將僅介紹使用風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷的液冷變壓器。
變壓器冷卻風(fēng)扇選型
       升級(jí)變壓器冷卻風(fēng)扇套件時(shí)要考慮的另一個(gè)因素是選擇哪種冷卻風(fēng)扇。目前，市場(chǎng)上有許多不同類型和制造商的冷卻風(fēng)扇，價(jià)格、性能和耐用性不等。要考慮的一個(gè)關(guān)鍵方面是變壓器冷卻風(fēng)扇裸露的環(huán)境條件。例如，具有抗腐蝕特性的風(fēng)扇將非常適合濕潤(rùn)、潮濕的地方，這些地方會(huì)加速腐蝕。
       有幾種不同類型的變壓器冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)。一種是帶有罩籠式的循環(huán)風(fēng)扇，另一種是軸流式風(fēng)扇，有時(shí)也稱為文丘里式風(fēng)扇，其在電機(jī)和葉輪周圍具有管或?qū)Ч?。根?jù)變壓器的設(shè)計(jì)，兩個(gè)風(fēng)扇都可以安裝在散熱器的側(cè)面、頂部或底部。  

圖2.美國(guó)PX3循環(huán)式冷卻風(fēng)扇（左）、軸流式（右）冷卻風(fēng)扇

       另一個(gè)考慮因素是安裝配置。 在變壓器上通常有三個(gè)安裝冷卻風(fēng)扇的位置。 最常見的安裝配置在散熱器的側(cè)面（水平氣流）和散熱器的底部（垂直氣流）。盡管如此，風(fēng)扇也可以安裝在散熱器的頂部。

              圖3.側(cè)面安裝氣流配置（左）； 側(cè)面安裝的風(fēng)扇樹配置（中）； 底部安裝氣流配置（右）；

底部安裝文丘里管配置（左下）； 頂部安裝氣流配置（右下）

選擇變壓器冷卻風(fēng)扇
       選擇變壓器冷卻風(fēng)扇可能會(huì)更加復(fù)雜，因?yàn)楹茈y知道變壓器的氣流需求和現(xiàn)有風(fēng)扇的冷卻能力。始終建議您與原變壓器制造商聯(lián)系，以確定所需的冷卻方式，以了解原變壓器文檔。 另外，如前所述，建議檢查和測(cè)試變壓器以確定電流條件。
       另一個(gè)可能會(huì)使選型問題復(fù)雜化的因素是沒有用于測(cè)量氣流的變壓器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有多種測(cè)量風(fēng)扇氣流的方法。根據(jù)空氣運(yùn)動(dòng)和控制協(xié)會(huì)（AMCA），所測(cè)試的風(fēng)扇類型而方法有所不同。 例如，AMCA建議使用AMCA 230方法測(cè)試循環(huán)式風(fēng)扇的出力，這與軸流式風(fēng)扇的測(cè)試方法不同。此時(shí)，每個(gè)冷卻風(fēng)扇制造商都有確定氣流的方法，因此很難進(jìn)行比較。
        找到可比選項(xiàng)的一種方法是使變壓器冷卻風(fēng)扇的銘牌數(shù)據(jù)和尺寸盡可能匹配。一些變壓器冷卻風(fēng)扇制造商在其網(wǎng)站上提供了選擇工具來幫助完成此過程。例如，某些信息可以與現(xiàn)有風(fēng)扇標(biāo)簽匹配。盡管如此，但請(qǐng)注意，現(xiàn)有的風(fēng)扇銘牌可能僅反映電動(dòng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)，而不能反映整個(gè)風(fēng)扇的性能數(shù)據(jù)。

圖4.原風(fēng)扇銘牌

安裝支架配置
       更換和升級(jí)變壓器冷卻風(fēng)扇組件的另一個(gè)復(fù)雜方面是匹配安裝配置。更換或升級(jí)冷卻風(fēng)扇時(shí)，變壓器冷卻風(fēng)扇罩籠的外徑和安裝空間至關(guān)重要。 設(shè)置好占地面積后，可以將通常由螺桿和固定在散熱器散熱片和面板之間的托架組成的嵌入式安裝套件用于側(cè)面安裝應(yīng)用。

圖5.風(fēng)扇所占區(qū)域（左）； 螺桿（右）

       變壓器冷卻風(fēng)扇的其他一些側(cè)面安裝應(yīng)用包括使用風(fēng)扇樹，基板安裝，支座安裝和軛架安裝。 后三個(gè)安裝在電機(jī)上，而不是風(fēng)扇籠，就像前面提到的嵌入式安裝和風(fēng)扇樹一樣。
       對(duì)于散熱器下方的底部安裝應(yīng)用，可以使用集管安裝，J型螺栓或Unistrut套件。 底部安裝應(yīng)用程序通常從保持架安裝，但有時(shí)會(huì)通過支架安裝應(yīng)用程序從電動(dòng)機(jī)安裝。

圖6. Unistrut底部安裝配置

變壓器冷卻風(fēng)扇電源線選擇
       選擇具有適當(dāng)冷卻特性的完美風(fēng)扇后，您還需要選擇電源線。有幾種不同類型的電線，例如，快速斷開連接（公連接和母連接）和硬接線。快速斷開線的長(zhǎng)度通常為6英尺和12英尺，是即插即用的應(yīng)用。一部分電源線帶有公頭或母頭連接器，然后接收器連接器的一根較短的線通常稱為“辮子”或“鞭子”。通常，母接收連接器放置在變壓器的帶電側(cè)，而不是公端。這些連接提供了即插即用的應(yīng)用程序，而不是硬接線。一些制造商提供這些電源線作為一組，而另一些則單獨(dú)出售，因此請(qǐng)確保在訂購(gòu)前進(jìn)行驗(yàn)證。硬線通常也有6、8和12英尺長(zhǎng)，但易于定制。該軟線在變壓器冷卻風(fēng)扇處硬接線，然后在變壓器側(cè)也硬接線。
總結(jié)
       如前所述，變壓器冷卻可能并非復(fù)雜的火箭技術(shù)，但有時(shí)確實(shí)感覺如此。一個(gè)永恒的概念； 由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和發(fā)展而導(dǎo)致負(fù)荷增加的老化的變壓器梯隊(duì)將需要例行維護(hù)，并關(guān)注變壓器的冷卻系統(tǒng)，這是關(guān)鍵任務(wù)。選擇是否升級(jí)以及哪種冷卻套件是最經(jīng)濟(jì)和最安全的解決方案可能會(huì)很復(fù)雜。雖然配置可能很麻煩，但行業(yè)中的專業(yè)人員在冷卻和變壓器制造方面擁有多年經(jīng)驗(yàn)，可幫助您選擇合適的冷卻系統(tǒng)。