1 引言

    油浸式变压器运行时，内部绕组 、铁心 等部件产生损耗。损耗的能量转换为热量并 通过变压器油的热传导和对流作用传递给 油箱壁。热量使绕组、铁心、油箱壁和油面温 度上升。而温升直接影响到绝缘材料的寿 命，因此必须把温升控制在一定的范围内。 采用散热器进行散热是必须的。 片式换热器是 目前变压器用的主流散 热器。如何找到提高散热器总传热系数的方 法用于增强片式散热器的散热能力 ，对于节 约变压器的制造成本并延长其使用寿命是 很有意义的。 在居民区及一些对噪声、能耗有特殊要求 而不能采用强迫冷却方式的地方，如何提高散 热器自冷的效果也是一个很现实的问题。 图 1为工业中使用的散热器分类。 上_ ]昌 广 兰 =J]  板板  式 具 戾 ——i 。 三 萋 油冷 油冷风 冷  。 圆 平 笔者主要研究的是油浸 自冷式散热器，其适用 于容量比较小的产品，或者对噪声控制要求高的场 合。

2 试验研究方法

    2．1 试验方案 在试验中采用对比的方式进行。普通的片式散 热器如图2所示。 国内设计的散热器一般片型为两块带一定数量 纵向浅凹槽的冷轧钢板压合，两块板间纵向均匀 Ⅳ 条焊缝以形成 』v+1条油道。 进行对比的散热器改变了原有片型冷轧时的模 具结构，这样就改变了片型的内部结构。试验中主要有以下4种片型。 (1)搓板纹型散热片。 (2)单面尖筋搓板纹型散热片：以上两种搓 板纹型散热片是在单片冷轧钢板上冲压出横向 外凸的半圆形或者三角形。 (3)圆点纹型散热片：圆点纹型散热片是在 单片冷轧钢板上冲压出内凹的直径约为 10ram 的圆点，圆点在板上均匀交错分布。这种散热片取消 了常规的油道，圆点相当于焊点，圆点纹处正好是两 块钢板的铆合处，油在交错布置的圆点间绕行，不断 改变方向。 (4)内塞绕流带散热片：这种散热片是在普通散 热片的单个油道内塞入一根麻花形铝带，其弯曲形 状配合油道尺寸。 对比试验使用了能模拟变压器内部绕组等损耗 发热的装置。为使试验结果直观可比，采用了两套能 准确控制发热元件功率、结构尺寸相同的模拟变压 器分别与普通型、改进型散热器连接成系统，系统中 充满变压器油，两台装置放置于大房间内，关闭门窗 以减少外界环境的影响。 为了得到各种工况下两组片式散热器的散热性 能情况，试验装置中采用了调压器和电流互感器来 调节发热元件的功率参数，借助功率表可保证每挡 r况下对比试验的两组散热器所承担的功率相同。 每组片式散热器上，布置了 l0个热电偶 ，测量片壁 上对应温度，并且用热像仪测量了片壁的温度场。试 验脲理图见图3。 2．2 数据测量与处理方法 通过各自连接的功率表读数，调节控制两组试 验装置的发热元件同时处于相同的功率。功率分为 520W、640W、800W、1 000W 和 1 200W 等儿挡，每 调一个挡时，在升温的过程中，每隔 30min测量一次 各测温点的毫伏数，同时测量环境温度和风速。当测 量结果显示系统：【作状态稳定时，隔 10rain重复一 次作为系统稳定传热时的试验结果，然后将功率调 高一挡。 所测温度中，每组散热器有两点分别是进、出散 热器的油温。测量的方法是将端头封闭的铜管斜插 入上下集管，铜管与集管结合处焊牢，铜管中充满变 压器油，热电偶伸入铜管中。这样，热电偶所测温度 并非上下集管中油的真实温度，但考虑到铜的导热 系数很大，所测温度误差很小，且两组散热器所用测 温度条件相同，仍然有可比性。 试验中用热电偶测定片壁外侧 8个点的温度， 加上红外点温度计测定的4个点温度，共测量出l2 个点温度数据，在传热计算时取它们的算术平均值 作为外壁的平均温度。 ． 试验中用来模拟变压器的内装电加热器的圆筒 及与散热器上下集管相连的上下两根横管均未保 温，起到向外散热的作用，故需要测量其外壁温度作 为传热计算依据，用红外测温计测量各点温度，取各 点的算术平均值为其平均温度。 散热器内油的平均温升取油进出散热器时温升 的算数平均值。 所有测温热电偶冷端均连接冰罐，并调校准确。 热电偶材料为镍铬一考铜 ，所测毫伏值xx到 0．00lmV，所对应温度精度为0．01℃。 所有散热器的充油量在试验完毕时用天平称 量，xx到0．00lkg。

3 试验结果及分析

    3．1 试验数据 试验数据见表 l、表2、表 3和表4。在表中，l号 为三角尖筋搓板纹型散热器；2号为普通散热器 ；3 号为圆筋搓板纹型散热器(单面，另一面为平板)；4 号为单面交错圆点纹型散热器 (单面，另一面为平 板)；5号为内塞扰流铝带型散热器。 3．2 试验结果计算 利用试验数据可以计算出如下项日：一是各功 率下对比试验的两组散热器各自的散热量与传热系 数；二是油自然循环的流量与流速。具体计算方法和 公式参见文献【l】。 计算结果见表5、表 6、表 7和表 8。 3．3 结果分析 3．3．1 散热能力的对比 分析对比试验的结果表明，三角尖凸筋搓板纹 型与内插螺旋扰流铝带型片式散热器的传热系数较 普通型提高 3％～8％。因为油浸自冷散热器空气侧与 油侧热阻之比为8~10，因此可以推断油侧的换热系 数提高了50％以上。如果采用强迫风冷方式 ，减小 空气热阻，这两种散热器的传热系数还会成倍提高。  半圆凸筋搓板纹型和交错凹圆点型的传热系数 提高不大。这说明了不同散热片的片型对于散热能 力有着不同的影响，并非所有的翅片都可以提高f 热效率。3．3．2 循环流量的不同 采用了翅片的片式散热器由于油道容积的减 少，使得循环油量比普通型要少。半圆凸筋搓板纹型 散热器比普通型油量少 10％左右，其余的比普通型 油量少 2％～3％。 3．3．3  不同损耗下散热器的总传热系数不同 从试验结果可见，在变压器损耗不同时，同一片 式散热器总传热系数不同，损耗越高，总散热系数越 大，但并不按比例增加。而对于对比试验的两组散热 器，如三角尖凸筋搓板纹型与普通型散热器，前者在 提高总传热系数以及降低油温方面的优势随着损耗 的加大而变得越来越不明显，这是因为随着电加热 器输人的损耗加大，模拟变压器担负的散热量占系 统总散热量(即输人电功率)的份额加大而使散热器 担负的散热量份额减小所致。

4 结论

    通过试验研究了改变片式散热器的片型或结构对其散热性能与阻力特性的影响。试验表明，三角尖 筋搓板纹型与内插螺旋扰流铝带型 (螺距与宽度之 比为 7较合理)散热器的散热能力比普通型有一定 的提高，半圆凸筋搓板纹型散热器的阻力增加较多， 但对变压器温度场无不利影响，交错凹圆点纹型散 热器的阻力也只有少量增加，但变压器的温度场变 坏(顶层油温升高)；该试验为片式散热器片型的选 择提供了试验依据。