ONAN變壓器的全名為Oil Natural Air Natural（油冷式自然空氣冷卻式自然冷卻）。油在變壓器內部自然循環，空氣則自然流過散熱表面。這種冷卻方式的四個字母分別是：ONAN。對於基本的ONAN變壓器，銘牌、運作條件和測試記錄會說明此變壓器能夠承受的負載能力。
對於採購人員或維修工程師而言，下一步的有效做法是將規格與額定值、溫度讀數和相應的驗收測試連結起來。熱油壓力表、氣流通道阻塞和工廠負荷增加都需要不同的證據。
ONAN變壓器的全名：這四個字母代表什麼？
ONAN 代表油冷自然循環（Oil Natural Air Natural）。這種液冷變壓器冷卻代碼中的四個位置分別代表內部冷卻介質、內部循環方式、外部冷卻介質和外部循環方式。兩個 N 位置都表示自然循環，但它們指的是散熱路徑的不同部分。
| 位置 | 信 | 對買家而言的意義 |
|---|---|---|
| 1 | O — 石油 | 確定液浸式變壓器的內部絕緣液類別。 |
| 2 | N — 天然 | 在這種運作模式下，液體無需油泵即可循環。 |
| 3 | A — 空氣 | 空氣從水箱或冷卻器外部吸收熱量。 |
| 4 | N — 天然 | 冷卻表面的空氣流動是自然的，而不是風扇驅動的。 |
IEC 60076-2:2011 公開標準包含了液浸式製冷機組的冷卻方式、溫升限值和溫升試驗要求。冷卻規範與額定值並列，而非取代額定值。 ONAN 機組的工況、運作條件和所需容量應在採購單上明確規定，而非由供應商自行決定。
一個簡單的文件檢查方法是核對銘牌圖、技術參數表和測試報告。例如，一張圖紙上標註的 ONAN 額定值和另一張圖紙上標註的更大風機輔助額定值可能指的是不同的運行階段。在比較不同機組之前，務必先確定所標註的額定容量對應的運轉工況。
ONAN冷卻系統：油和空氣如何帶走熱量？
ONAN冷卻系統利用天然油和空氣循環，將鐵芯和繞組損耗產生的熱量傳遞到周圍空氣中。受熱的油上升，較冷的油通過冷卻迴路返回機組。受熱的空氣上升，並帶動新鮮空氣進入冷卻區。
油的自然對流是由於溫度驅動的密度差和開放的循環路徑造成的；因此，油和空氣的自然對流將循環路徑（變壓器內部）與外部散熱聯繫起來。散熱器（冷卻表面）被加入到循環路徑中。對於較小的設計，使用翅片式油箱來代替較大的散熱器組。
美國監管機構對變壓器損耗的定義區分了空載損耗和負載損耗。負載損耗包括繞組損耗和導電部件中的雜散損耗；總損耗是空載損耗和負載損耗之和。變壓器的電輸出功率並非房間的熱負荷。 1,000 kVA 的額定功率指的是額定視在功率，而不是需要從房間移除的 1,000 kW 的熱量。
要評估房間的冷凍需求，首先要參考供應商提供的參考工況和預期運作負荷下的損耗資料。然後確定哪些表面會向房間內釋放熱量。即使電氣額定值相同，室外散熱器佈置方式和將所有熱量都釋放到房間內的佈置方式也會造成不同的建築冷卻負荷。
“總損耗是指變壓器的空載損耗和負載損耗之和。”
ONAN變壓器額定值：哪些規格參數最重要？
ONAN變壓器額定值的主要考慮因素包括額定容量（kVA）、電壓比、頻率、阻抗、分接頭、液體、絕緣系統、溫升基準以及安裝條件。銘牌和技術資料是通用的依據。
IEC 60076-7:2018 載重指南涵蓋了浸沒在礦物油中的設備的載重條件和熱老化。高溫絕緣或混合絕緣系統則構成了另一個設計邊界；IEC 60076-14:2013針對此類絕緣系統進行了規定。
如何計算變壓器的伏安額定值？
對於平衡三相運行，視在功率為 S = √3 × VLL × IL。 S的單位為伏安 (VA)，VLL為線電壓，IL為線電流。將 VA 除以 1,000 得到 kVA。重新整理後得到 IL = 1,000 × kVA ÷ (√3 × VLL )。
假設有一台額定容量為 1,000 kVA、額定電壓為 11 kV/0.4 kV 的平衡三相機組。一位電廠工程師首先將容量轉換為 1,000,000 VA。在高壓側，1,000,000 ÷ (√3 × 11,000) 得到約52.5 A 的電流。在低壓側，1,000,000 ÷ (√3 × 400) 得到約1,443 A 的電流。儘管視在功率相同，但由於電壓不同，兩個電流值也不同。工程師將每個結果分別應用於規範的相應部分，然後檢查銘牌和負載分析。
解讀生產負荷報告時，必須區分千瓦 (kW) 和千伏安 (kVA)。有功功率、功率因數和相負荷決定了報告的需求與電氣額定值之間的關係。常用的「經驗法則」負荷百分比並不能取代實際負載曲線、環境記錄和分配的任務。
ONAN 與 KNAN 和 ONAF：冷卻方式有哪些變化？
ONAN 和 ONAF 冷卻系統均採用自然油循環；ONAF 系統也增加了風扇，用於外部強制送風。 KNAN 系統則採用高燃點絕緣液體，同時保持兩側的自然循環。 K 等級的劃分依據是液體的燃點，而非閃點。
| 冷卻裝置名稱 | 內部運動 | 外部散熱 |
|---|---|---|
| ONAN – 天然油氣天然 | 自然液體循環 | 自然風冷 |
| ONAF – 石油自然空氣強制 | 自然液體循環 | 採用風扇進行強制空氣冷卻 |
| 韓國通訊社 | 指定K級液體的自然循環 | 自然空氣流動 |
| OFAF – 石油強制通風 | 冷卻設備中強製油循環，繞組內油流方向無定向 | 風扇驅動空氣 |
| OFWF－油水強制流動 | 泵浦油迴路 | 水被強制流經一個獨立的熱交換器迴路。 |
流體分類和熱性能是兩個獨立的問題，對於KNAN變壓器而言，燃點更高的液體並不一定意味著更高的容量。 OFAF和水冷方案都採用泵浦或其他外部冷卻介質。這些變壓器冷卻方式透過泵送的油或水交換器來傳遞熱量。基本的ONAN系統則保持自然循環。不同的冷卻方案需要不同的公用設施連接。在水冷設計中，油和水分別位於不同的通道中；選擇外部冷卻設備也需要指定最終散熱器。
2019 年一項經過同行評審的實驗研究表明，流體替換需要進行熱分析。研究人員使用了特定的鋸齒形盤繞式模型，在自然循環條件下測試了回填情況。在這些測試條件下，合成酯較高的黏度降低了入口流體流量，導致熱點溫度升高。在定向流動條件下，該酯在測試模型中產生了更均勻的流動，並延緩了反向流動。這項研究為回填時假設熱等效性提供了一個具體的反例。
ONAF系統需要一套明確的冷卻控制系統：包括感測器輸入、風扇轉速、警報及其對應的運作邏輯。智慧冷卻控制可以實現這些階段的自動化，但監控無法確定新的熱額定值。在評估先進的冷卻技術時，應保留原有的損耗、溫度和現場驗收標準。
不同種類的變壓器油可以混合使用嗎？
變壓器油的混合必須遵循經批准的油液和絕緣系統相容性及加註程序。檢查油液、絕緣材料、防腐措施以及經批准的加註程序。燃點、閃點和黏度代表不同的性能。上述研究針對的是一項既定的改造加註實驗；它並未授權在運作中的設備中混合油液。
如需比較變壓器冷卻方式以及ONAN 與 ONAF 冷卻等級額定值，請參考其他指引。此處的主要採購差異在於分配給整個冷卻系統設計的容量。
變壓器頂部油溫：讀數能告訴你什麼？
頂部油溫讀數是指感測元件處油溫的測量值。溫升是指油溫與設定的環境參考溫度之間的差異。平均繞組溫度、計算出的繞組溫度指示值和局部繞組熱點溫度是不同的測量值。在進行任何解讀之前，請先確定測量所依據的感測器和計算方法。
IEC溫升測試方法規定了繞組熱點的溫升限值。傳統的繞組溫度指示器可以使用熱成像圖代替探頭測量最熱導體的溫度。光纖系統測量探頭安裝位置的溫度，但解讀測量結果仍需了解感測器位置和測量佈置。
假設維護日誌顯示頂部油溫記錄為 85 °C，對應的環境溫度為 35 °C。兩者相差50 K。當不同班次的技師比較這些結果時，他/她也會考慮其他因素，例如負載、負載變化後的時間、感測器位置以及該班次的環境溫度。如果前一班次的電流較小，則這兩個油溫值不能作為等效條件進行比較。繞組指示器可能顯示不同的值，因為它代表的是不同的測量值或計算值。在這種情況下，記錄會保留所有這些值，而不是將單一油溫值標記為繞組熱點。此範例示範了溫差計算，並未設定任何跳脫或警報限值。
使用其他欄位分別記錄環境溫度、頂部油溫、繞組指示、負載、冷卻運轉情況和時間。將保護計畫表作為單獨的文件保留，其中應包含冷卻參數調整的授權人員以及已批准變更的記錄方式。為了延長變壓器壽命，應根據分配的工況使用趨勢數據，而不是根據通用壽命數據進行推斷。設計或測試規格中允許的溫升並非指示使用者隨意添加環境溫度值並對保護繼電器進行程式設計。
ONAN變壓器過熱：如何縮小故障原因範圍？
ONAN過熱調查包括檢查過量發燒、散熱受限以及可能不可靠的溫度指示。將負載和環境溫度與溫度趨勢進行比較。然後，收集證據以區分這些假設。雙迴路熱路徑選擇器追蹤內部液體迴路和外部空氣迴路。雙迴路熱路徑選擇器中的多行可能描述特定的症狀或現象。
魁北克水電公司工程師撰寫的CIGRE報告指出，冷卻系統故障是由於頂部油溫高於其在負載和環境條件下的預期值所致。隨後出現的溶解氣體警告進一步證實了這個問題，並且在採取糾正措施後，氣體趨勢恢復到了先前的狀態。
| 路徑或交叉檢查 | 觀察到的模式 | 區分問題 | 接下來需要取得的證據 |
|---|---|---|---|
| 熱量輸入 | 隨著生產負荷的增加，溫度也會升高。 | 熱量產生是否增加？ | 時間對齊電流、kVA、相位平衡和約定的負載曲線。 |
| 熱量輸入 | 高溫伴隨畸變的電波形 | 非線性負載是否會增加熱損耗？ | 實際負載的電能品質測量和諧波評估。 |
| 外部空氣迴路 | 溫暖的房間和被阻擋的涼爽環境 | 外部散熱是否受到限制？ | 環境/進氣條件、房間佈局和可視化氣流路徑記錄。 |
| 內部液環 | 散熱器維修後出現異常模式 | 液體的預定流動路徑是否發生了變化？ | 維護記錄和經授權的對照製造商圖紙進行的檢驗。 |
| 內部液環 | 散熱器區域溫度異常偏低或溫度不均勻 | 是流通、裝載還是觀察方法的問題？ | 類似條件下的地表調查和油路狀況的合格評估。 |
| 測量 | 儀表讀數突然變化，而負載變化卻沒有相應變化。 | 這個指標可靠嗎？ | 感測器標識、接線/配置記錄以及與適當參考值的比較。 |
| 交叉核對 | 熱異常會改變油氣結果 | 是否有其他絕緣或故障跡象？ | DGA趨勢、採樣條件及其與負載和溫度的相關性。 |
| 熱量輸入 | 繞組電阻出現意想不到的差異 | 是連接、相位還是繞組路徑造成了影響？ | 溫度校正後的電阻結果及與適用基準的比較。 |
| 測試設定 | 工廠和現場溫度測量結果不一致 | 測試條件和安裝條件是否具有可比性？ | 損失輸入、環境、穩定、冷卻配置和測量方法記錄。 |
應先使用現有運行數據。侵入式檢查、油樣採集和電氣測試應由合格人員依照現場隔離和測試程序進行。變壓器油測試和溶解氣體分析申請應包含負載和熱歷史資訊。這有助於實驗室結合實際情況解讀結果。
ONAN通風要求：場地應提供什麼？
ONAN系統的有效冷卻需要確保空氣能夠暢通無阻地到達散熱表面（無需強製冷卻），並且暖空氣能夠順利排出。室內設備也需要將室內的熱量排出到室外。確定此路徑時，應根據設備圖、保證的損耗、環境條件和建築佈局進行判斷。切勿想當然地認為所有安裝都採用相同的通用間隙。
對於受美國法規約束的設施，29 CFR 1910.303(b)(8)要求冷卻表面附近的牆壁和設備不得阻礙自然對流。該條款涵蓋了安裝在地板上的設備上方的空間以及通風口。第 1910.302 條界定了適用範圍，並包括工業變電站和特定公用設施設施的例外情況。
| 潛在瓶頸 | 業主和混凝土交接 |
|---|---|
| 水箱或散熱器周圍的空氣通道 | 工廠/設施：進氣口和出氣口位置、附近的牆壁、防護裝置、熱空氣再循環以及最終佈局中的通道。 |
| 變壓器內部的液體通道 | 製造商/維護：經批准的冷卻裝置、流體規格和維護後配置。 |
| 測量和驗收裝置 | QA：環境感測器位置、損耗輸入、冷卻模式和商定的溫升方法。 |
根據《美國聯邦法規》第29篇第1910.305(j)(5)條的規定，室內油浸式變壓器必須安裝在保險庫內，並需採取措施防止火災和可燃液體洩漏。增加室內空氣流通量並不能滿足此項要求。在審核方案時，請務必考慮設備類型、設施規模以及當地審核情況。
購買後加裝的機櫃可能會滯留暖空氣，導致冷卻效果下降。設備佈局會影響變壓器的性能。請將修改後的佈局方案提交給熱力學和安裝審核部門。調整冷卻硬體以適應建築限制可能會改變方案範圍、維護便利性和安裝成本。
變壓器溫升測試：每項測試驗證什麼？
變壓器溫升試驗用於驗證指定變壓器在約定的試驗方法和條件下的熱性能。其他問題的答案則透過繞組和變比試驗、油壓試驗和介質試驗來解答。首先確定驗收試驗問題，然後確定回答該問題所需的測試來源、測量通道、附件和報告；一台儀器無法執行表格中的所有測試。
IEC 60076-2 熱測試範圍為溫升測試提供了標準框架。美國能源部配電變壓器頁面列出了效率測試程序。因此，為了編制熱運行報告並證明符合效率要求，需要確定相應的測試方法和驗收標準。
| 測試系列 | 它測量或展示的是什麼。 | 在驗收請求中使用 |
|---|---|---|
| 溫度升高/熱流 | 在指定載荷或損耗輸入法下的熱響應 | 定義冷卻模式、環境參考值、穩定值和溫度參數。 |
| 負載和空載損耗測量 | 在規定的電氣和參考條件下的電氣損耗 | 匹配保證損失值和參考條件。 |
| 繞組直流電阻 | 繞組/電流路徑的電阻 | 明確溫度校正和相位/抽頭比較。 |
| 轉彎比率和向量組檢查 | 變換比、相位關係及相關誤差 | 匹配繞組連接、分接頭和銘牌要求。 |
| 油的介電強度 | 在選定方法下，製備的油樣的擊穿電壓 | 具體說明採樣、電極、製備和測試方法。 |
| 油性水分 | 含水量或所述濕度指標 | 保留採樣和溫度資訊。 |
| 溶解氣體分析 | 石油中的氣體含量和診斷趨勢 | 供應營運歷史和以往業績。 |
| 絕緣電阻/介電耐受性 | 在規定的條件下，不同的電氣絕緣反應各不相同。 | 請說明實際測試方法和測試電壓；這些測試方法不可互換。 |
| 局部放電 | 在規定的測量方法和測試裝置下，放電指示 | 明確激勵、測量量、幹擾控制和驗收標準。 |
DEMIKS列出了不同的變壓器測試設備系列，包括絕緣油介電強度測試儀和變壓器油濕度測試儀。它們的輸出結果適用於測試計劃中的不同行。冷卻設備和診斷儀器應分別進行評估：前者用於散熱，後者用於提供測試結果。變壓器繞組電阻測試也需要單獨的比較基準和溫度基準。
想像一下，品質保證團隊正在為新的熱運行測試站採購設備。採購部門收到了一份繞組電阻測試儀的報價，並認為這足以滿足溫升測試的需求。而品質保證部門則從測試報告的必要要素入手，例如油溫、採用約定方法測量的繞組溫度、環境記錄、施加的損耗或負載條件以及穩定性證明。電阻測試器或許可以輔助確定繞組溫度，但測試源、溫度通道、連接方式和資料收集仍需進一步確定。財務部門在批准訂單前，會評估整個測試站的全部設備範圍。這種做法可以在工廠驗收測試 (FAT) 之前解決遺漏的設備問題，而不是在 FAT 期間才發現問題。
DEMIKS 於 2026 年 8 月 5 日發布的溫升測試案例描述了 CPEPE 的 DDL-6300L 系統。對於新建的測試站，應根據分配的測試任務來匹配完整的來源和測量裝置，而不是根據型號名稱選擇設備。
在申請高壓測試設備進行工廠驗收時，請提供電氣額定值、冷卻配置和所需的測試報告。這樣可以明確供應商的測量任務，而不是請求一台通用測試儀。
ONAN變壓器價格：買家該如何比較報價？
比較 ONAN 變壓器報價時，需要確保變壓器規格相同（即規格完全一致），才能比較總成本。相同的 kVA 並不意味著相同的電壓等級、損耗、冷卻液、配件、尺寸和/或測試範圍。採購部門需要規格完全一致的報價。財務部門需要安裝成本和營運成本。品質保證部門需要驗收證明。
這是基於非美國規範的假設性比較。文中所列的項目僅用於說明缺失的範圍；它們並非供應商報價或市場價格估算。兩個需求均指在相同現場條件下，11/0.4 kV、三相、50 Hz ONAN 佔空比的 1,000 kVA 電源。
| 需求 | 方案 A，例如 | 方案 B 範例 | 比較行動 |
|---|---|---|---|
| 電氣作業 | 1,000千伏安；11/0.4千伏；50赫茲 | 1,000千伏安；11/0.4千伏；50赫茲 | 起點相同；匹配抽頭、阻抗和連接方式。 |
| 損失保證 | 包含的數值和參考條件 | 無損失價值的效率聲明 | 在評估運作成本之前，先獲得可比較的空載/負載損失保證。 |
| 工廠熱成像證據 | 溫升測試範圍明細 | 限例行測試包 | 同意熱成像證據及其商業用途。 |
| 配件 | 油溫指示明細 | 配件清單未列出 | 規範指示、保護和連接範圍。 |
| 安裝範圍 | 最終圖紙和起重數據包括 | 初步輪廓圖 | 在比較已安裝總量之前，請先解決通道、地基和通風工程問題。 |
| 交付和驗收 | 項目特定日期和報告清單 | 僅限頭條新聞發布期 | 在相同的合約基礎上，比較目前已承諾的里程碑。 |
為了估算年度損失成本，財務部門需要運行小時數、負載曲線、適用電價以及商定的損失數據。如果沒有這些訊息，投資回收期雖然能提供數值上的精確性，但卻無法作為決策依據。應將資本成本、場地施工成本、測試範圍和預期損失成本分開計算，而不是將它們合併為一個總額。
聲學性能保證也需要統一的測量標準。 IEC 60076-10:2016指出，聲壓和聲強測量用於確定聲功率，而工廠和現場條件存在差異。僅提供 dB 值而不說明具體量或條件，不足以對噪音敏感型裝置進行比較。
比較不同變壓器方案的安裝範圍：較低的設備價格可能意味著需要更多的建築或測試站施工。有效的談判策略是先消除範圍上的差異，然後再比較總價。更好的冷卻性能是報價的重要組成部分；應將其與電氣性能、現場施工和驗收方案一併比較。
變壓器冷卻展望：冷卻液和損耗需求為何會改變？
替代工質會影響傳熱性能，而修訂後的效率標準會影響損耗需求。這些趨勢會影響變壓器冷卻技術和採購規範，而 ONAN 則描述了一種自然循環冷卻方式。採購方應將目標市場目前的損耗要求與冷卻液和絕緣材料的要求區分開來。下一次採購規範修訂可能涉及上述任何一項，但不會改變 ONAN 四個字母的意思。
對於受監管的美國配電變壓器，美國能源部目前的概述列出了自2029年4月23日起需符合修訂標準的要求。其於2026年6月15日發布的《資訊徵詢書》討論了相關要求和其他問題，該徵詢書僅為資訊徵詢，並非最終廢除標準。這些要求適用於根據生產日期指定的設備類別。
現行的《美國聯邦法規》10 CFR 431.192 條規定，配電變壓器的適用範圍應包括電壓、頻率、容量和例外。冷卻等級本身並不能決定其法律分類。應將效率要求和適用的測試方法保留在目標市場的相關規定中。
常見問題
為什麼變壓器需要冷卻？
冷卻可以去除因電力損耗產生的熱量。
這些損耗產生的熱量必須從主動部件排出，以確保絕緣層和導體保持在設計溫度範圍內，從而延長變壓器的使用壽命。因此，冷卻性能取決於熱損耗路徑和運行負載。銘牌上的輸出容量並不代表實際釋放到室內的熱量。
變壓器OTI和WTI的工作原理是什麼？
OTI 表示油溫；WTI 透過其配置的測量或熱成像方法表示繞組溫度。
在比較顯示結果之前，請先確定感測裝置。傳統的繞組溫度指示可能結合油溫輸入和熱模型對負載的反應，而不是直接測量導體的熱點。可以使用光纖探頭進行局部繞組溫度測量。感測器位置和配置，以及經批准的保護方案，決定如何根據設備情況解讀測量結果。
油浸式變壓器和乾式變壓器有什麼不同？
液浸式設計在其活動部件周圍使用絕緣液體；乾式設計採用不同的絕緣和冷卻結構。
在液冷式設計中，熱量傳遞到儲槽或冷卻器表面。在通風式設計中，熱量透過設計的通道傳遞到空氣中。 ONAN 和 ONAF 設計採用液冷方式。乾式設備的自然通風和強制通風配置分別以 AN 和 AF 表示。設計方案的選擇取決於電氣負載、安裝和消防限制。
變壓器為什麼要使用呼吸器？
呼吸器用於管理呼吸防護系統交換的空氣中的水分。
油的體積隨溫度變化，有些防腐裝置會隨著體積的變化進行空氣交換。適當的通氣閥可以限制水分通過該路徑進入。密封或其他防腐設計採用不同的通氣閥；因此，並非所有ONAN設計都必須配備通氣閥。
大型電力變壓器哪種冷卻方式效率較高？
在額定負載範圍內，ONAN 不使用風扇或水泵功率，而風扇輔助冷卻則需要消耗輔助功率來承載更多負載；請比較保證損耗加上負載曲線下的輔助消耗。
對於這種模式，自然冷卻無需使用風扇或水泵（輔助電源），而風扇或水泵輔助設計則可以承擔其他指定任務。額外的冷卻則需要引入輔助設備。專為此模式設計的設備在指定工況下可以擁有更高的冷卻能力。 「冷卻效率」本身並不能評估整體能源性能。評估時應考慮保證的負載和空載損耗、運轉曲線、風扇和水泵的能耗、環境條件以及所需的可用性。低能耗方案並非總是基於冷卻級的大小。
ONAN變壓器是靜音的嗎？
不。即使沒有冷卻風扇，通電的磁芯也會發出嗡嗡聲：磁致伸縮使其膨脹和收縮的頻率是線路頻率的兩倍。
帶電鐵芯和其他部件都可能產生聲音。應比較保證的聲量、測試方法和測試條件。工廠聲學測試結果和現場聲壓測量結果的比較依據不同，尤其是在反射面或其他運作設備附近。
ONAN是否有固定的最大kVA額定值？
不。 ONAN 指的是冷卻裝置，而不是尺寸限制，所以請閱讀特定設計的指定額定值。
ONAN 指的是一種冷卻方式，而 kVA 是另一個額定值。產品目錄範圍描述的是該產品系列，而監管容量範圍描述的是合法的設備類別。兩者都不應被設定為通用的冷卻等級限制。對於大型變壓器，應比較規定的損耗和環境條件以及製造商的熱設計和測試證據。
請向DEMIKS提供銘牌資料、冷卻方式、測試方法、所需測量資料和報告格式。明確的測試範圍有助於將測試來源、儀器和配件與工廠驗收測試相匹配。
