電力變壓器繞組渦流損耗及溫升分析

摘 要：隨著電力系統的發展，變壓器容量也在逐步增大，隨之而產生的問題就是變壓器中繞組的渦流損耗問題。容量增大使得變壓器漏磁場變大并不能再被忽略，漏磁場在變壓器中的鐵芯、繞組等導磁部件中引起的渦流損耗會導致局部結構件的溫度升高，并可能危及變壓器的正常運行。因此結合變壓器漏磁場對變壓器繞組的渦流損耗分析以及渦流損耗產生的溫升的相關分析可以為變壓器結構改進、減少損耗和提高運行可靠性提供理論依據。

關鍵詞：電力變壓器；繞組；渦流損耗；分析

中圖分類號：TK112 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-01

變壓器作為電力系統中的核心部件，其性能一直受到廣泛關注，現階段，隨著科技的進步和用電量的普遍上升，變壓器的容量也在逐漸變大，同步凸顯的一個問題就是變壓器漏磁和繞組溫升的問題。隨著變壓器容量的增大，漏磁場強度也在增加，并進一步增強變壓器內部能量損耗從而增加產熱，這個原因使得變壓器內部的重要能量轉換部件--繞組溫升問題越發嚴重，漏磁場引發的渦流損耗導致的變壓器繞組溫度升高，如果處理不當，很容易影響變壓器及其繞組的熱性能，甚至損壞變壓器結構，因此必須予以重視。

一、電力變壓器漏磁場分析

（一）漏磁場的產生

當變壓器某一繞組的電源接通時，會在鐵芯中產生主磁通，主磁通起能量傳遞的作用，將電能傳遞給鐵芯另一側連接的繞組，這樣就會在另一側繞組中產生感應電動勢，如果另一側的繞組與負載接通，就會有電流產生，從而實現功率輸出，而負載側的電流同樣會在變壓器鐵芯中產生磁場，這種磁場就叫做漏磁場。變壓器的漏磁場根據其產生形式的不同分為兩種，穩態漏磁場和暫態漏磁場，穩態漏磁成是變壓器正常穩態運行時產生的漏磁場，而暫態漏磁場主要是指變壓器由于啟動合閘瞬間的涌流或者短路瞬間的短路電流產生的漏磁場。

（二）漏磁場的渦流損耗

當變壓器導磁結構件處在漏磁場中時，漏磁場會在變壓器結構件中感應出渦流，渦流在導體中形成閉合的回路，由于導體有電阻，進而會在電阻中產生熱量。這種能量以熱量形式散出，產生能量損耗。

二、電力變壓器繞組渦流損耗分析

（一）漏磁通對繞組的影響

變壓器的繞組結構常采用多根并聯導線的形式，由于并聯導線的不同部位漏磁場強度不同，會在并聯導線中感應出大小不等的電勢從而產生循環電流，這些能量最終以電流通過電阻產熱放出，會導致變壓器繞組溫度升高。除這種產熱形式的損耗之外，變壓器的繞組因處于漏磁場中而產生渦流，渦流會在繞組導線中產生排擠效應，從而使得交變電流在繞組中通過時會產生沿截面非均勻分布的現象，導致導線電阻相比直流時增大，從而增加繞組導線內的電能損耗。

（二）變壓器繞組中的渦流損耗的計算分析

三、電力變壓器繞組溫升分析

（一）變壓器繞組散熱方式

變壓器的散熱方式主要有三種，對流、輻射、熱傳導，其中輻射主要是指熱量從箱壁等結構向空氣中擴散的過程，非繞組的主要散熱方式。而繞組中熱量最高的熱點到繞組表面的熱傳遞形式屬于熱傳導的形式，繞組表面的熱量擴散到冷卻油中是靠對流的方式進行能量傳遞的，因此變壓器的繞組散熱方式主要有熱傳導和對流的方式。[3]其中熱傳導是在繞組內的熱量傳遞形式，根本上講熱量沒有散出繞組，而與冷卻油有關的對流是繞組將熱量傳遞給冷卻油，為主要散熱方式。

（二）變壓器繞組溫升的計算

四、結束語

變壓器繞組的渦流損耗會導致繞組溫升，并增大變壓器電能損耗，綜合分析繞組的渦流損耗主要有兩種形式，一種是影響繞組橫切面的電流分布，增大繞組的交流電阻進而產生的附加損耗，另外一種是在繞組并聯形式的結構中引起并聯回路電流，從而產生損耗。因此，可以通過變壓器漏磁場分析并改善繞組并聯結構，讓并聯的導線盡量處于大小一致的漏磁場中，減少并聯回路電流。繞組的散熱方式主要是熱對流和熱傳導，應該從這兩種方式著手，通過提高繞組的熱傳導性，改善變壓器油箱冷卻效果來提升繞組散熱效果，減少繞組溫升。

參考文獻：

[1] 王建民，單東雷，郭振華.大型電力變壓器繞組溫度場的數值模擬研究[J].特別報道，2013（05）：23-25，30.

[2]林凌.電力變壓器繞組溫度在線監測研究[J].電氣安全，2014（01）：73-76，85.

[3]余國清，王玲.電力變壓漏磁場及繞組渦流損耗計算[J].電器制造，2013（02）：39-43.