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變壓器相變降溫的應用

1.變壓器冷卻劑的選擇在變壓器的蒸發冷卻技術中，冷卻劑的選擇是這項技術應用的關鍵。它既要求冷卻劑具有很好的傳熱特性，以便將動能轉變為電能，因此又要求冷卻劑具有高電擊穿強度以及低介質損耗等優良性能，同時必須保證無毒和不燃，還要求與發電機材料或變壓器材料具有良好的相容性，一般的制冷劑都不具備這些條件的。在選擇制冷劑時，除了以上要求以外外，還要充分考慮其對周圍環境的影響。當今世界環境保護問題形勢非常嚴峻，因此作為基礎工業的電力能源的發展，必須把環境保護放在首要位置。目前，在全球范圍內，蒸發冷卻技術在電氣設備上的應用，還沒有一套完整的、與之相對應的熱計算理論，蒸發冷卻技術在電氣設備上的應用還有待進一步的研究和探索。2.變壓器制冷劑的選擇在大型電氣設備的蒸發冷卻技術應用中，制冷劑的選擇是又一個關鍵。在大型電氣設備的蒸發冷卻技術應用中，要求制冷劑必須具備有汽化潛熱較大、介電強度較高、沸點適宜、化學性能穩定、不燃、無腐蝕，同時又不會造成環境污染。在以往，電氣設備常用氟利昂系列制冷劑，它具有無毒、流動阻力小、汽化潛熱大、粘度小、沸點適宜、耐擊穿強度大、無腐蝕性等一系列優點，在很長一段時間里，一直是大型電氣設備冷卻技術應用首選的冷卻介質。但是，氟利昂破壞大氣臭氧層，造成“溫室效應”的增強，給大氣環境帶來了很大的破壞，因此已經完全禁用。氟碳液體的電氣性能氟利昂接近，但其缺點是沸點高，汽化潛熱小。目前世界各國還在繼續研究和尋找能滿足環境保護，性能更加優良的冷卻介質，以便使蒸發冷卻技術在大型電氣設備的應用得以推廣。3.變壓器的臨界熱負荷表面的散熱能力是限制變壓器過載運行的主要因素。當變壓器的表面散熱與變壓器的工作熱負荷兩者之間不能達到平衡時，就會使繞組表面的溫度升高，變壓器就進入膜態沸騰區域，甚至有可能使其表面燒毀，從而出現短路故障。這對于變壓器的運作來說是不能允許出現的。因此，必須計算變壓器的核態沸騰可以達到的最大熱流密度，也即臨界熱負荷，以及其繞組表面溫度。正常情況下，絕緣材料的溫度直接決定著變壓器的壽命。采用蒸發冷卻技術，能夠大大的降低繞組表面以及變壓器整體的溫度，從而使變壓器的壽命大大延長，這有利于減少變壓器的損耗，對保護環境以及提高經濟效益都有很好的現實意義。

蒸發冷卻在發電機冷卻系統中的應用

發電機在將其他能源轉換成電能時，由于電損耗、機械損耗、磁損耗以及其他各種附加損耗，各個部件在工作過程中會產生大量的熱量，因此，發電機冷卻系統的正常運行，決定著發電機組的正常運行。從某個角度來說，冷卻系統的性能決定著增大電機容量的可能性，從發電機的發展可以看出，如果沒有在冷卻領域取得了重大突破，那么今天的大型電機的制造幾乎是不可能的。有效的冷卻方式，可以大大地降低發電機各個發熱部件的表面溫度，因此發電機組的裝機容量也得以大大的增強。發電機的發熱與冷卻技術，是屬于工程熱力學、傳熱學、流體力學、電磁學以及電機工程的邊緣學科，是屬于新興的技術應用研究。對發電機的發熱以及冷卻方面的研究，對提高發電機的工作效益以及發電機的壽命都具有重要意義，因此在國際上受到廣泛的重視。

對大型電氣設備降溫技術的研究與探索，一直是世界各國科學家的主要研究課題。蒸發冷卻相變降溫方式在大型電氣設備的應用，能大大的提高大型電氣設備的效率，相變降溫方式降溫顯著，能保持電氣設備發熱表面溫度均勻，并且具有安全、可靠的特性。將相變降溫應用于對大型電氣設備的降溫，將完全改變過去主要依靠介質升溫吸熱的換熱模式，能夠有效地提高電氣設備的工作效率以及單機容量。目前，我國在蒸發冷卻發電機的研制方面，已經處于世界領先地位。為了充分發揮我國在相變降溫研究上的優勢，進一步將這一先進技術引入應用到其它電氣設備中，在理論上還需要進行更深入的研究，以便為我國電氣設備的設計以及改進，提供更有效的科學理論依據。

本文作者：龔寶偉工作單位：江蘇師范大學科文學院