采用传统的片式散热器的油浸式自冷变压器存在占地面积大、散热效率低等缺点,在迎峰度夏处于满负荷或超负荷运行时,其温升常超过国标要求。近年的研究表明三维肋管作为具有三维扩展表面、无源强化传热的代表之一,能有效破坏流动边界层,提升散热能力,因此在油浸式变压器散热领域具有很好的应用前景。然而,对竖直三维肋管油侧和空气侧的自然对流换热特性研究仍较为缺乏,管排方式及管间距对自冷变压器的油流量分配和换热性能的影响尚未报道。因此,本文针对油浸式自冷变压器用三维肋管散热器,首先分别研究了竖直三维肋管油侧及空气侧的自然对流换热特性;其次利用研究结果,设计并加工了油浸式自冷变压器用三维肋管散热器;最后研究了油浸自冷变压器三维肋管散热器的自然对流换热特性,并与片式散热器的散热性能进行对比分析,为三维肋管散热器的工业应用提供了理论指导。主要研究结果如下:（1）针对竖直三维内肋管油侧自然对流换热特性,综合考虑肋高、肋宽、轴向间距和周向间距的影响,通过正交实验,获得了三维内肋管的结构参数对换热性能的影响规律,通过多元线性回归拟合了油侧自然对流换热经验关联式。结果表明:随着顶层油温的升高,内肋管的换热性能相比光管提升越明显;当顶层油温在90℃～100℃之间时,肋高对换热性能的影响占比约37.2%,轴向间距对换热性能的影响占比约25.6%,肋宽和周向间距对换热性能的影响占比分别为19.7%和17.5%;实验范围内变压器热负荷较大时的最佳内肋结构参数组合为肋高2 mm、肋宽2 mm、轴向间距2 mm、周向间距10 mm。（2）针对竖直三维外肋管空气侧的自然对流换热特性,实验研究了三维肋管外壁面肋结构参数变化对换热性能的影响,结合数值计算揭示了产生该影响的原因,通过多元线性拟合得到其自然对流换热经验关联式。结果表明肋顺排方式空气侧自然对流换热性能优于光管和肋叉排方式,在研究范围内,肋顺排三维外肋管的自然对流换热努塞尔数最高可达光管的2.97倍;在相同工况下,随着肋高的增加和肋宽的减小,肋管的换热性能增强,轴向间距和周向间距对换热性能的影响较小。（3）数值计算研究了管间距变化对散热器的流量分配、入口油温和换热系数的影响。基于散热管肋结构和管间距的研究结果,设计并加工了不同排间距的三维肋管散热器样机。搭建了样机换热性能测试平台,对比分析了三维肋管散热器和同体积的片式散热器的自然对流换热性能,结果表明,在温升为55 K时,与同体积的片式散热器相比,三维肋管散热器的散热量增大了13.27%。由此可见,三维肋管散热器应用于油浸式变压器散热具有良好的潜力。