1.1变压器热量产生和温升限值计算
变压器运行时，铁芯、线圈和金属结构件中均要损耗能量，这些损耗将转变为热量向外传递，从而引起变压器器身温度升高。变压器在开始运行时，变压器器身温度上升很快，但随着线圈和铁芯温度的升高，这种温度和周围冷却介质就有一定的温度差，将一部分热量传给周围介质，使介质温升增高。于是器身的温升速度就逐渐减慢，经过一定时间后，达到稳定状态（温度不再继续升高），此时线圈和铁芯所产生的热量全部散发到周围介质中，这种状态称为热平衡状态。变压器安全运行就是在一定温度限值下，保持这种热平衡状态。
变压器的温升限值是以变压器的使用寿命为基础的。油浸电力变压器一般采用A级绝缘材料，它允许的温度为105℃，目前对油浸式变压器最热点的寿命计算温度一般认为是98℃。线圈的平均温升为65K，线圈的年平均温度为65＋20＝85℃，油顶温升为55K，而线圈最热点的温升比油顶层温升高23K，因此线圈最热点的温升为78K，年平均最热点温度为98℃，恰好符合A级绝缘材料预计运行20年的寿命要求。温度对绝缘的影响是每升高6K，则绝缘老化寿命就减少一半。
对于强油导向冷却变压器，其线圈最热点温升与平均温升之差比非强油导向结构要低5K以上，因此在保证相同的线圈最热点安全使用温度条件下，将导向冷却的变压器线圈温度提高5℃，故规定线圈平均温度为70℃。当油面温度达95℃以上时，变压器油将显着变化，所以油面温度按55℃考虑，当周围气温为40℃时，可使油面温度限制在95℃左右。
在空气自冷、油浸自冷和油浸风冷情况下，变压器靠对流和辐射散出热量。单位面积散出的热量与周围空气密度有关。海拔高，大气压降低，空气密度下降，使对流散热效率下降，引起变压器温升升高，因而变压器温升与安装地点的海拔高度有关。周围空气密度只影响对流，不会影响辐射。安装海拔高度对扁管式油箱和散热式油箱影响较大，而对平板油箱影响较小，因为平板箱壁的热量有60%是靠辐射散出。强油水冷变压器的温升与安装地点的海拔高度无关，因为散热主要是在冷却器内进行的。海拔高度会影响变压器温升限值和外绝缘水平。根据IEC76‐2规定，海拔高度超过1000m以上时，油浸自冷式变压器温升限值应降低2%，油浸吹风冷却器变压器应降低3%。一般情况下，安装海拔高度规定不超过1000m，但国内不少地区的海拔高度超过1000m，因此变压器在做出厂试验时，应将试验地点的温升数值校正到1000m，因此，温升不应超出标准中规定的温升限值。
变压器的温升及温度限值规定必须明确以下九个内容：
1.环境温度。最高气温40℃；最低气温－30℃；最高日平均气温30℃；最高年平均气温20℃。
2.冷却水温度。最高冷却水温度为30℃；年平均温度为25℃。
3.铁芯对油的平均温度。自冷及风冷式为35～40℃；强油风冷及水冷式为25～30℃。
4.线圈对油的平均温度。自冷及风冷式为20～25℃；强油循环为25～30℃。
5.油对空气的平均温度。自冷及风冷式为40℃；强油循环为35℃。
6.铁芯表面最高平均温度。自冷及风冷式为30～35℃＋40℃＋40℃＝110～115℃。
7.线圈表面的最高平均温度。自冷及风冷式为25℃＋40℃＋40℃＝105℃；强油循环为30℃＋35℃＋40℃＝105℃。
8.变压器油的平均温度。自冷及风冷式为40℃＋40℃＝80℃；强油循环风冷为35℃＋40℃＝75℃；强油循环水冷为35℃＋30℃＝65℃。
9.油面最高温度。自冷及风冷式为35℃＋40℃＝75℃强油风冷式为40℃＋40℃＝80℃。
在稳定散热情况下，线圈及铁心中所有产生的热量都发散到媒质中去。热流所走的路径是很复杂的，对于油浸式电力变压器，可分成下列几个部分：
1.从线圈或铁心的中部流到其外表面，这是依靠传导的作用；
2.从线圈或铁心的外表面到油中，再到油箱壁，这是依靠对流的作用；
3.从油箱壁到空气，这是依靠对流及辐射的作用。
理论分析和试验结果表明，在变压器内部沿高度方向的温度变化是不一样的，快到油箱顶部的温度较高，而下部较低。
对于自冷式变压器来说，一般上层油温比平均油温高20%左右。由于对流作用，当热油碰到箱壁或油管壁时，将一部分热量传给它们，使管壁和箱壁温度升高，又通过传导方式，热量从内侧传导到壁的外侧（壁的内外侧温差一般不会超过3K），与周围的介质（空气）产生温差，再通过对流和辐射作用，将热量散发到周围空气中。由此可知，将线圈、铁芯所产生的热量散发到变压器外面的空气中，要经过许多部分，热流每通过一部分均要产生温差，而温差的大小与损耗和介质的物理特性有关。变压器的温升计算，就是各部分的温差，其中有线圈对油的温差、铁芯对油的温差、线圈对空气的平均温升、铁芯对空气的平均温升、油对空气的平均温升以及油顶层最高温度与周围空气温度的差值。
由此可知，变压器油箱壁和邻近的气体之间的换热，是对流、导热和辐射三种现象共同作用的结果，所以换热过程是比较复杂的。油在变压器线圈表面受热后，升向油箱上部，与油箱或油管接触放出一部分热量再向下流，冷油重新回到线圈，形成闭合对流线路。油与箱壁之间温差一般小于3～6K，油箱内壁之间温差很小。热量从油箱外表面经过对流和辐射（传导很小）散发到冷却媒质中去。现将变压器换热过程中，对流、辐射、温升计算说明如下：
1.对流散热计算
油箱外表面的空气对流与油箱风部油的对流是不同的，不是同一整体，当箱壁产生的热气上升时就产生负压区，附近冷却空气自动进入负压区而形成对流。热空气流动到离变压器一定距离之后就会冷却，不再一定回到箱壁了，所以不是同一整体。经对流散入空气中的热，是由油箱壁与空气温度、箱壁高度、表面外形及大气压力等因素决定的。
2.辐射散热计算
3.油的平均温升计算
1.2变压器换热方式
电力油浸变压器散热，就是由变压器油代替空气做为散热介质，这样可在变压器几何尺寸不增大的情况下提高变压器的容量。一个水电站或发电厂，就需要各种容量的变压器运行，对油浸自冷式变压器，虽然油的散热系数比空气的散热系数约大9～10倍，但由于空气的散热很差，所以变压器仅靠油箱壁散热效果并非很好，为了提高散热效力，根据变压器的容量，还应在油箱壁外增加散热片或散热管；大型变压器则应加装散热器或冷却器等。
油箱大小结构根据变压器容量不同而改变，因为电磁损耗的增加与容量的3/4次方成正比，而冷却表面的增加与容量的1/2次方成正比，即损耗的增加超过了冷却表面的自然增加。因此，为了使大容量变压器和小容量变压器具有同一水平的油温升和线圈温升，必须加速大容量变压器油的冷却，加装散热冷却系统。
中小型变压器容量50～8000kVA均采用油浸自冷式，容量为50kVA以下的配电变压器一般采用平板油箱，即光靠油箱散热就能满足要求。容量为50～2500kVA的配电变压器通常采用管式油箱或在油箱上加装片式散热器，靠油管或片式散热器的冷却面来满足要求，也可采用波纹油箱结构的。波纹油箱借助于波纹箱壁来增加冷却表面，波纹散热片一般可膨胀。容量为3150～8000kVA变压器的总损耗大，一般采用由扁管或散热片组合的散热器来增大散热面积。这种散热器可以从油箱上拆卸下来，安装运输比较方便。
大中型变压器10000～180000kVA或电压为110～220kV的变压器一般采用自然油循环、吹风冷却方式。它是在自冷式散热器上，再加上吹风装置，以提高散热能力（一般可提高45%左右）。采用这种装置的冷却系统，当负载不大于额定容量的57%时，风扇可以断开，以减少电能消耗和噪音。
特大型变压器容量在180000kVA以上，或电压等级在220kV以上的变压器，油箱上装有散热效率高的强油循环冷却器。变压器容量大，线圈的幅向尺寸也大，绝缘结构复杂，致使油箱内部的油路窄小，不能发挥这种冷却器的应有效果。为了解决这个矛盾，可采用强油循环导向冷却方式，使油强迫流入线圈中，强迫油循环冷却方式变压器所采用的冷却器，一般有强油风冷和强油水冷二种型式。
强油风冷却器与一般散热器不同之处，是它采用了螺旋翅片管作散热元件，从而增大了散热面积。此外，由于它带有离心式潜油泵，能使管内的油流速加快，加上在翅片管中强烈吹风，所以冷却效率比散热器提高很多。冷却器靠上下联管与变压器油箱联通，运行中它使变压器油箱上部热油吸入并经冷却器翅片管被风吹冷后，再从油箱下部以一定流速进入油箱中，风冷却器结构。
强油水冷却变压器是由于从油到水比从油到空气的散热系数高，所以强油水冷却器比强油风冷冷却器冷却效率高。另外冷却容量相同的水冷却器比风冷却器重量轻，体积少。此外，由于水冷却器没有风扇装置，故操作回路比较简单。但由于这种冷却器耗水量大，所以只适合于水源充足的地方，如水电站用的变压器，水冷却器是用水来冷却油的，水冷却器包括水路和油路，热油从变压器油箱上部流出，在冷却器中被水冷却，然后进入油箱下部。油进口和油出口在油箱上按对角线布置，这样可使油箱内的油得到充分循环冷却。
1.3片式散热器
油浸电力变压器通常在容量大于800kVA时，就用管式或片式散热器作为变压器热交换冷却装置。由于片式散热器比管式散热器冷却效率高、材料省、重量轻等优点，而且在中小型变压器散热面等效条件下，片式散热器比管式散热器制造成本低6.47%。于是，在20世纪90年代末，片式散热器在国内得到迅速推广，并促进了片式散热器的设计、制造工艺技术水平的提高和快速发展。
国内片式散热器中冷却片，一般用1～2mm厚08F优质碳素钢，使用冲压或滚压两种工艺手段，来加工冷却单片中冷却油道。而日本多田电机株式会社采用在两块钢板之间，冲入高压气压工艺加工，而形成的冷却油道，其效率可比前者提高1倍以上。然后，将已成形的两片冷却单片在电阻滚焊机上进行缝焊，成为片式散热器中的冷却片。当冷却片在水槽中经0.12MPa气压泵试漏后，再将其焊接在上、下集油盒上。为了保证焊接质量，国外均用机械手对其进行自动焊接。
根据国家行业JB/T5347变压器用片式散热器标准，对散热器中心距、片宽作如下规定：
片宽≤320mm以下为窄片，中心距：500～3500mm，有15个规格。
片宽＞320mm以上为宽片，中心距：500～4000mm，有21个规格。
国外规格与国内略有不同，如瑞士海因尼希·格奥尔格公司生产的片式散热器，其中心距为800～3500mm，片宽为520mm，片中冷却油道为4～32条；日本多田电机株式会社生产的片式散热器，其中心距为1390～4570mm，片宽为460mm，每组片中散热器有13～29个冷却片。
一、片式散热器产品型号编制
1.产品型号组成及涵义
2.型号举例
PG500－3/310
表示中心距为500mm，片数为3片，片宽为310mm，一般地区使用的固定式片式散热器。
PC1250－11/310TH
表示中心距为1250mm，片数为11片，片宽为310mm，湿热带地区用的可拆式片式散热器。
PGT600－5/310TA
表示中心距为600mm，片数为5片，片宽为310mm，热带地区用的弹性固定式片式散热器。
二、片式散热器安装方式
安装在变压器油箱上的片式散热器，装配方式可分为：固定式PG，将片式散热器直接焊接在油箱箱壁上；可拆式PC，片式散热器与变压器油箱连接法兰用螺栓固定连接。
这种散热器具有容积补偿和液体散热两种功能，由于该散热器增加了容积补偿功能，因此变压器可取消储油柜。因为这种产品与普通片式散热器安装尺寸完全相同，且单片散热功率与普通片式散热器相近，所以在某种场地可取代普通片式散热器。
