降低变压器负载损耗的分析与措施

图4 变压器油箱磁屏蔽

　　需要注意的是，采用磁屏蔽后，由于它的磁阻极小，会使得漏磁力线弯曲更加严重，导致线圈导线中幅向漏磁分量产生的涡流损耗增大，所以，一般仅用于大容量高电压的变压器。因其线圈对油箱的距离较大，磁通的弯曲程度相对较小，对线圈端部杂散损耗影响比较小。

　　国外曾报道过杂散损耗与油箱屏蔽方式之间的关系，见下表：

　　从表中可以看出，当采用磁屏蔽后虽可大量降低油箱中的杂散损耗，但却使绕组端部的附加损耗增加了，会造成线圈的局部过热，降低了变压器运行的可靠性，因此，采用何种屏蔽方式，需要仔细考虑。

　　因放置磁屏蔽会增加绕组端部的幅向漏磁通，因此，可在上下夹件相对线圈侧的肢板上加装由硅钢片制成的磁分路，它可以改善漏磁分布，吸引磁力线并进入铁心(见图5)。或者压板靠近线圈的一侧采用硅钢板制作的磁屏蔽，或采用硅钢板卷制并用环氧树脂浇注成的压板，这不但可减少这些结构件中的杂散损耗，同时也会减少幅向漏磁通分量，从而使线圈中的涡流损耗也相应减少，采用这种夹件磁屏蔽措施，一般可减少总杂散损耗40%左右。

图5 夹件磁屏蔽示意图

　　象变压器夹件及铁心拉板等大金属结构件，漏磁通通过量较大，因此，对于夹件，理想的方式是使用低磁钢板，但对于生产厂家来说，采用低磁钢，其费用及焊接工艺的限制，难以普及。但为减少杂散损耗，对某些小件(如压钉板及其加强筋)仍可采用低磁钢。相对于夹件，铁心拉板的钢板材料用量较少，故可使用低磁钢。通常做法是在低磁钢拉板上开槽。文献[3]表明，通过增加铁心拉板开槽数目和长度，可明显降低其涡流损耗，并能有效地减少局部过热;增加开槽宽度也有同样效果，但不如前者显著。

　　2.引线漏磁对杂散损耗影响

　　变压器在工作时，由于引线电流的漏磁场与线圈的漏场同时存在，大电流引线在其附近的钢结构件(如箱壁、夹件等)中同样产生涡流损耗，虽然这部分损耗对总杂散损耗影响不大，但在局部损耗密度很高时，可能引起油箱或夹件的局部过热。

　　在油箱内部，对于一般的电力变压器，当引线电流不太大时，引线长度相对较小，引线电流引起的漏磁损耗可以忽略不计，但当电流在1000A以上时，引线的布置、引线相互间的排列及对结构件的位置就应仔细考虑。对于夹件，引线漏磁场产生严重畸变，会在各金属件的尖角处积累大量电荷，严重时产生局部放电，同时引起角板及加强筋等局部过热。通常的做法是将各金属件全部尖角加工成圆角，以改善该处的电场分布。有的厂家还加装电屏蔽来降低该处的涡流损耗。当引线采用铜排时，通常将其窄面对着油箱壁布置，这比平行于油箱壁布置时的损耗要小得多(在相同的距离条件下)。

　　同时，为减少引线的漏磁通，引线相互之间的距离应尽量缩小(在满足机械力的前提下)，引线应交错排列，使相邻引线的电流可以互相补偿，相互抵消产生的漏磁，降低损耗。

　　当引线通过套管引出油箱且电流较大时，在套管周围的零件如套管法兰，金属罩，螺栓及箱盖等部位的漏磁场强度的数值也很大，产生涡流损耗并发热。为了消除这种影响，上述零件可采用非导磁材料。为限制箱盖的损耗，可以采用几只套管并列的方式，即在箱盖上开一个公共孔，将几只套管同装在一起，以使电流互相补偿，使通过箱盖开孔的瞬时电流之和为零。这样，穿过套管周围的箱盖的漏磁通将大大减少，从而减小箱盖的杂散损耗。

　　五、结束语

　　对于变压器负载损耗来说，直流电阻损耗为主要部分，且与导线材质有关，因此使用优质铜导线是关键，这样可控制电阻损耗在允许范围之内。从上述分析可知，导线的涡流损耗与环流损耗及油箱等金属件的杂散损耗均由变压器的漏磁通引起的，因此，在变压器设计时应优化变压器的结构，将绕组的安匝分布调整至最佳，同时采取适当的工艺措施，减少绕组端部幅向漏磁，来降低这部分损耗。但应注意的是，控制绕组的安匝分布是难点，因为在对线圈进行干燥过程中，由于垫块等绝缘材料的限制及线圈整形的工艺原因，很难将安匝控制在理想状态。这就需要采取更先进的干燥设备和方法，如恒压干燥法，垫块预密化处理，使用恒温箱减少绝缘件的返潮等，可提高线圈轴向尺寸的可控性，保证其安匝分布，降低漏磁损耗。

　　在降低变压器漏磁，减少杂散损耗的同时，需注意局部的磁场畸变，虽然其绝对值很小，但会引起局部的温升过高，影响变压器的稳定运行。

　　因此，在变压器结构中需要充分考虑各结构件的尖角影响，必要时可使用屏蔽措施来保证其温升。

　　总之，变压器的漏磁场量的大小及分布规律极其复杂，对于生产厂家和运行部门来说，采取相应的技术措施来降低由漏磁引起的损耗，节约成本，有着一定的积极意义。

　　参考文献：

　　[1] 路长柏，朱英浩等.电力变压器计算(修订本).哈尔滨.黑龙江科学技术出版社，1990

　　[2] 《变压器手册》编写组.电力变压器手册.辽宁科学技术出版社.1989

　　[3] 李文平.大型变压器的不平衡安匝对横向漏磁的影响.变压器.1991.28(12)：14-16

　　[4] 刘玉仙，郭爱华，李文平.变压器线圈各种换位方式及环流损耗的研究.变压器.1992.29(1)：2-6

　　写稿日期：2011-3-5

　　作者简介：金兆伟(1976—)，男，辽宁鞍山人，葫芦岛电力设备厂 主任工程师 1999年毕业于四川大学 电气技术专业