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油箱屏蔽对电力变压器油箱损耗的影响 　　摘 要 随着电力系统的发展，变压器漏磁通在变压器金属结构件中所引起的损耗也因变压器容量和电压等级的提高而不断增大，这不仅会降低变压器的效率，还会引起结构件的局部过热，减少变压器的使用寿命。因此，采取相应措施，降低变压器金属结构件中的损耗，对变压器的安全运行有重要意义。本文以变压器油箱为研究对象，采用增设油箱屏蔽的措施，研究变压器油箱不同屏蔽形式下由漏磁通在油箱中引起的损耗大小以及分布情况，仿真计算结果表明采用油箱屏蔽可以改善漏磁通的分布，有效的降低变压器的杂散损耗，提高变压器的运行效率。 　　关键词 变压器油箱 漏磁 杂散损耗 屏蔽 　　中图分类号：TM411 文献标识码：A 　　变压器在运行时，不仅会产生完全通过铁芯闭合的主磁通，还会产生通过变压器油或者其他金属结构件闭合的漏磁通。当漏磁通穿过结构件时会在其中产生损耗，而且损耗在金属结构件上的分布极不均匀，集中在小面积上的损耗有可能会引起相当大的局部过热。特别是对于电压等级在220kV及以上的大型变压器或容量在63MVA以上的无励磁调压变压器。当局部过热达到一定程度，变压器油会因为温度过高而分解出大量气体，导致气体含量超标，瓦斯继电器动作；而且变压器内局部温度过高也会影响局部绝缘件的使用寿命，加速变压器的绝缘老化。经验表明，大型电力变压器受漏磁影响产生局部过热问题而引起的寿命损失比绝缘老化引起的寿命损失要严重的多。因此，在变压器的生产制造过程中有必要采取相应的措施以降低变压器结构件中由漏磁场引起的损耗。 　　目前，针对变压器油箱，广泛采用的是在油箱内壁加装屏蔽的方式，利用某些金属材料的固有特性将其做成屏蔽板，通过吸收或反射电磁通量来减小屏蔽板后面的漏磁场，从而有效的降低漏磁场在油箱中引的起损耗以及局部过热问题发生的可能性。变压器油箱的屏蔽结构形式较多，屏蔽效果也各不相同。本文以图1所示变压器结构模型为例，分析变压器油箱不同屏蔽情况对油箱中产生的损耗的影响。 　　图1：1/2变压器模型 　　1屏蔽原理 　　1.1 电屏蔽 　　对于容量较大但电压等级不是很高的变压器，由于其漏磁通相对不大，一般采用电屏蔽的方式，可以通过减少进入油箱中的漏磁通降低油箱中损耗。同时，也能在降低漏磁力线的弯曲程度的基础上进一步降低损耗。电屏蔽通常是在油箱内铺设铜板或铝板制成的屏蔽板，如图2所示。当漏磁通进入到铜板或铝板后，由于金属材料的高导电性，将会在屏蔽板中产生涡流，这种涡流有去磁作用，从而使得进入到油箱的漏磁通减少，进而降低油箱中由漏磁通引起的损耗。虽然铜板或铝板自身也会产生涡流损耗，但由于其较高的电导率，在铜板或铝板上产生的涡流损耗很少，因此在油箱与屏蔽中产生的损耗总和是降低的。 　　图2：铺设电屏蔽的变压器油箱1/2模型 　　1.2 磁屏蔽 　　磁屏蔽通常是在油箱内壁铺设由硅钢片制成的屏蔽板，如图3所示。由于硅钢片的导磁性能较好，能吸引漏磁通进入磁屏蔽中，使进入到油箱中的磁场分量减少，从而降低油箱中的损耗。但是在铺设磁屏蔽之后，漏磁力线的弯曲程度会更加严重，而且线圈端部的附加损耗较不屏蔽时反而增加。因此，一般磁屏蔽仅用于大容量高电压等级的变压器，这种变压器绕组与油箱距离较大，采用磁屏蔽时，绕组端部的附加损耗较小。 　　图3：铺设磁屏蔽的变压器油箱1/2模型 　　2不同屏蔽情况下磁密与损耗结果对比分析 　　以图1所示变压器结构模型为例，在同一工况下，利用有限元方法对油箱在没有屏蔽和分别铺设电屏蔽（图2）、磁屏蔽（图3）的情况进行计算，得到变压器油箱上磁密以及损耗分布情况。 　　2.1油箱内壁不同屏蔽情况下磁密计算结果对比分析 　　电屏蔽和磁屏蔽会改变变压器内磁场的分布，减少进入油箱的磁分量。未加装屏蔽的变压器油箱内壁磁密分布如图4所示，加装电屏蔽和磁屏蔽的磁密分布分别如图5和图6所示。 　　对比分析图4、图5和图6的结果可知，铺设电屏蔽与磁屏蔽后油箱内壁的磁密明显减小，而且磁密的分布也更加的均匀，说明屏蔽板对磁场的削弱效果明显。 　　图4：未加屏蔽时变压器箱壁磁密分布 　　图5：增加电屏蔽后箱壁磁密分布 　　图6：增加磁屏蔽后箱壁磁密分布 　　图7：变压器油箱损耗分布 　　图8：增加电屏蔽后箱壁损耗分布 　　图9：增加磁屏蔽后箱壁损耗分布 　　2.2油箱内壁不同屏蔽情况下损耗计算结果对比分析 　　变压器杂散损耗由变压器漏磁通引起，故漏磁通的改变将导致变压器油箱中产生的损耗的改变。不加装屏蔽时油箱中损耗分布如图7所示，加装了电屏蔽和磁屏蔽后油箱中损耗分别如图8和图9所示。 　　对比分析图7、图8和图9可以看出，油箱内壁铺设屏蔽后，油箱中的损耗明显减小，而且分布更加均匀，因此由损耗引起的变压器油箱温度