嵌入压板式磁屏蔽结构浅析

赵如　刘科良

摘 要：变压器杂散损耗的大小主要决定于漏磁场的强弱，而漏磁场的强度随着变压器容量的增大而增加，尤以三绕组变压器及自耦变压器最严重，本文通过对一台容量为40万自耦变压器的嵌入压板式磁屏蔽结构的改进分析，比较各种结构形式对其性能的影响。

关键词：变压器；漏磁场；嵌入压板式磁屏蔽

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05. 267

0 引言

随着电力系统的不断升级和节能的需求，用户对电力变压器损耗的要求也越来越高，随着容量和电压等级的提高，电力变压器的漏磁通量也越来越大，变压器的结构越来越复杂，其磁屏蔽结构也不同于常规变压器，由漏磁通引起的金属结构件的局部过热问题愈来愈突出，如果变压器的磁屏蔽结构不合理，漏磁集中会使金属结构件涡流损耗升高，变压器局部过热，使金属结构件热点温升超标，变压器产气，甚至造成更严重的变压器事故。

1 磁屏蔽结构改进

考虑改制结构的可行性，本文选择特变电工沈阳变压器有限公司为河南永城500kV变电站设计生产的一台自耦变压器，型号ODFS-400000/500为例，分析嵌入式压板磁屏蔽的结构对变压器性能的影响。通过实例的改进和比较分析，总结磁屏蔽较优化的结构，提高磁屏蔽结构的可靠性

1.1 原磁屏蔽结构

某些产品在进行到产品温升试验时出现了气体超标，根据数据分析初步断定为绝缘老化问题，产品在进行器身内部检查时，发现器身下部有黑色污染物，根据污染物位置判断是铁轭垫块镶嵌的磁屏蔽过热将其他部件软化流出的黑色液体。磁屏蔽靠近内径侧的局部有过热现象发生，导致绝缘件烧坏。

1.2 磁屏蔽改进结构

在对嵌入压板式磁屏蔽结构进行复核时，根据磁密估算方法得出磁屏蔽与铁轭接触面的B=1.1857，磁屏蔽本身横断面B=1.7409，与试验合格产品统计出来的数值进行比较后发现数值偏大，再根据产品解体拆卸时绝缘件烧糊的位置，初步判断是由于产品容量和阻抗较大，在线圈的端部产生的漏磁通量相对较大，而次台产品的磁屏蔽的厚度较薄，使磁屏蔽局部损耗过大，是产品结构设计存在缺陷，同时也反应出变压器的容量和阻抗的大小在磁屏蔽结构设计中的主导地位。针对此例反应出的问题从以下几点出发对此台产品的嵌入压板式磁屏蔽结构制定改制方案。

磁屏蔽改进方案一：增大磁屏蔽的有效覆盖面积，厚度由50mm改为65mm，硅钢片材料改为27PHD090。产品装配完成具备试验条件，进行1.0倍负载电流试验，未通过试验。

磁屏蔽改进方案二：磁屏蔽厚度为65mm，带有大斜角，硅钢片材料沿用30Q140，在铁轭垫块结构上开导油孔，磁屏蔽的上下表面油道改为4mm，改善原结构的油流路径。产品装配完成具备试验条件，进行1.0倍负载电流试验，通过试验，油色谱分析无异常。

磁屏蔽改进方案三：磁屏蔽厚度为65mm，磁屏蔽叠积加隔磁油道，硅钢片材料沿用30Q140，在铁轭垫块结构上开导油孔，磁屏蔽的上下表面油道改为4mm，改善原结构的油流路径，产品装配完成具备试验条件。进行1.0倍负载电流试验，通过试验，油色谱分析无异常。

2 改进结构对比分析

针对嵌入压板式磁屏蔽初始结构和改制方案结构进行漏磁通方向的分析，从中可以得出原版磁屏蔽漏磁通的方向在端部出现偏转，与产品在解体拆卸时发现绝缘件有烧糊的位置基本相同，说明漏磁通的走向在硅钢片中出现很大的法相分量，致使磁屏蔽局部损耗超高烧糊附近绝缘部件，而在改进方案中，我们对可能出现的漏磁通偏转进行了规避和阻隔，在磁屏蔽结构上削弱漏磁通在硅钢片上产生的法相分量，进而降低磁屏蔽局部超高的损耗。

针对嵌入压板式磁屏蔽初始结构和改进结构进行的漏磁通主要走向路径中磁密大小的分析，根据磁密估算方法计算出的产品数据，得出原产品的的数值大于试验合格产品统计出来的数值，说明磁屏蔽与铁轭接触面的面积以及磁屏蔽本身横断面的面积，也是影响磁屏蔽损耗的一个重要因素，增加磁屏蔽与铁轭接触面的面积，可降低磁屏蔽与铁轭间的磁通密度，增加磁屏蔽本身横断面的面积，使磁屏蔽内部沿硅钢片碾轧方向磁通密度减小，有利于磁屏蔽内部沿硅钢片碾轧方向漏磁的导通，进而降低漏磁通在磁屏蔽内部出现偏转，即出现数值很大的法相分量，可降低出现磁屏蔽局部损耗超高的可能性。

针对嵌入压板式磁屏蔽初始结构和改进结构进行的油流路径的分析，初始结构上油道狭窄，并没有良好的油流循环路径，在漏磁场环境比较严重的条件下，磁屏蔽局部产生过高损耗的热量将无法消除，针对此问题我们在铁轭垫块油流散热方面也进行了改制，增大磁屏蔽表面油路截面，增大表面油流量，在铁轭垫块上下表面增加进出油孔，增加磁屏蔽表面变压器油的流动性，进而改善磁屏蔽的散热效果。

3 结论

通过对嵌入压板式磁屏蔽的改制过程，发现嵌入压板式磁屏蔽在大容量大阻抗产品漏磁场环境下的复杂性及重要性，通过对磁屏蔽内部的漏磁走向的分析，得到更加准确且合理的磁屏蔽结构，从而进一步验证结构改制方案的可行性。

参考文献：

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[5]路长柏，朱英浩.电力变压器计算[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990.

作者简介：赵如（1988-），女，辽宁沈阳人，设计员，研究方向：高电压绝缘技术。