小议电气设备降温的运用

变压器相变降温的应用

1.变压器冷却剂的选择在变压器的蒸发冷却技术中，冷却剂的选择是这项技术应用的关键。它既要求冷却剂具有很好的传热特性，以便将动能转变为电能，因此又要求冷却剂具有高电击穿强度以及低介质损耗等优良性能，同时必须保证无毒和不燃，还要求与发电机材料或变压器材料具有良好的相容性，一般的制冷剂都不具备这些条件的。在选择制冷剂时，除了以上要求以外外，还要充分考虑其对周围环境的影响。当今世界环境保护问题形势非常严峻，因此作为基础工业的电力能源的发展，必须把环境保护放在首要位置。目前，在全球范围内，蒸发冷却技术在电气设备上的应用，还没有一套完整的、与之相对应的热计算理论，蒸发冷却技术在电气设备上的应用还有待进一步的研究和探索。2.变压器制冷剂的选择在大型电气设备的蒸发冷却技术应用中，制冷剂的选择是又一个关键。在大型电气设备的蒸发冷却技术应用中，要求制冷剂必须具备有汽化潜热较大、介电强度较高、沸点适宜、化学性能稳定、不燃、无腐蚀，同时又不会造成环境污染。在以往，电气设备常用氟利昂系列制冷剂，它具有无毒、流动阻力小、汽化潜热大、粘度小、沸点适宜、耐击穿强度大、无腐蚀性等一系列优点，在很长一段时间里，一直是大型电气设备冷却技术应用首选的冷却介质。但是，氟利昂破坏大气臭氧层，造成“温室效应”的增强，给大气环境带来了很大的破坏，因此已经完全禁用。氟碳液体的电气性能氟利昂接近，但其缺点是沸点高，汽化潜热小。目前世界各国还在继续研究和寻找能满足环境保护，性能更加优良的冷却介质，以便使蒸发冷却技术在大型电气设备的应用得以推广。3.变压器的临界热负荷表面的散热能力是限制变压器过载运行的主要因素。当变压器的表面散热与变压器的工作热负荷两者之间不能达到平衡时，就会使绕组表面的温度升高，变压器就进入膜态沸腾区域，甚至有可能使其表面烧毁，从而出现短路故障。这对于变压器的运作来说是不能允许出现的。因此，必须计算变压器的核态沸腾可以达到的最大热流密度，也即临界热负荷，以及其绕组表面温度。正常情况下，绝缘材料的温度直接决定着变压器的寿命。采用蒸发冷却技术，能够大大的降低绕组表面以及变压器整体的温度，从而使变压器的寿命大大延长，这有利于减少变压器的损耗，对保护环境以及提高经济效益都有很好的现实意义。

蒸发冷却在发电机冷却系统中的应用

发电机在将其他能源转换成电能时，由于电损耗、机械损耗、磁损耗以及其他各种附加损耗，各个部件在工作过程中会产生大量的热量，因此，发电机冷却系统的正常运行，决定着发电机组的正常运行。从某个角度来说，冷却系统的性能决定着增大电机容量的可能性，从发电机的发展可以看出，如果没有在冷却领域取得了重大突破，那么今天的大型电机的制造几乎是不可能的。有效的冷却方式，可以大大地降低发电机各个发热部件的表面温度，因此发电机组的装机容量也得以大大的增强。发电机的发热与冷却技术，是属于工程热力学、传热学、流体力学、电磁学以及电机工程的边缘学科，是属于新兴的技术应用研究。对发电机的发热以及冷却方面的研究，对提高发电机的工作效益以及发电机的寿命都具有重要意义，因此在国际上受到广泛的重视。

对大型电气设备降温技术的研究与探索，一直是世界各国科学家的主要研究课题。蒸发冷却相变降温方式在大型电气设备的应用，能大大的提高大型电气设备的效率，相变降温方式降温显著，能保持电气设备发热表面温度均匀，并且具有安全、可靠的特性。将相变降温应用于对大型电气设备的降温，将完全改变过去主要依靠介质升温吸热的换热模式，能够有效地提高电气设备的工作效率以及单机容量。目前，我国在蒸发冷却发电机的研制方面，已经处于世界领先地位。为了充分发挥我国在相变降温研究上的优势，进一步将这一先进技术引入应用到其它电气设备中，在理论上还需要进行更深入的研究，以便为我国电气设备的设计以及改进，提供更有效的科学理论依据。

本文作者：龚宝伟工作单位：江苏师范大学科文学院