嵌入壓板式磁屏蔽結構淺析

趙如　劉科良

摘 要：變壓器雜散損耗的大小主要決定于漏磁場的強弱，而漏磁場的強度隨著變壓器容量的增大而增加，尤以三繞組變壓器及自耦變壓器最嚴重，本文通過對一臺容量為40萬自耦變壓器的嵌入壓板式磁屏蔽結構的改進分析，比較各種結構形式對其性能的影響。

關鍵詞：變壓器；漏磁場；嵌入壓板式磁屏蔽

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

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷升級和節(jié)能的需求，用戶對電力變壓器損耗的要求也越來越高，隨著容量和電壓等級的提高，電力變壓器的漏磁通量也越來越大，變壓器的結構越來越復雜，其磁屏蔽結構也不同于常規(guī)變壓器，由漏磁通引起的金屬結構件的局部過熱問題愈來愈突出，如果變壓器的磁屏蔽結構不合理，漏磁集中會使金屬結構件渦流損耗升高，變壓器局部過熱，使金屬結構件熱點溫升超標，變壓器產氣，甚至造成更嚴重的變壓器事故。

1 磁屏蔽結構改進

考慮改制結構的可行性，本文選擇特變電工沈陽變壓器有限公司為河南永城500kV變電站設計生產的一臺自耦變壓器，型號ODFS-400000/500為例，分析嵌入式壓板磁屏蔽的結構對變壓器性能的影響。通過實例的改進和比較分析，總結磁屏蔽較優(yōu)化的結構，提高磁屏蔽結構的可靠性

1.1 原磁屏蔽結構

某些產品在進行到產品溫升試驗時出現(xiàn)了氣體超標，根據(jù)數(shù)據(jù)分析初步斷定為絕緣老化問題，產品在進行器身內部檢查時，發(fā)現(xiàn)器身下部有黑色污染物，根據(jù)污染物位置判斷是鐵軛墊塊鑲嵌的磁屏蔽過熱將其他部件軟化流出的黑色液體。磁屏蔽靠近內徑側的局部有過熱現(xiàn)象發(fā)生，導致絕緣件燒壞。

1.2 磁屏蔽改進結構

在對嵌入壓板式磁屏蔽結構進行復核時，根據(jù)磁密估算方法得出磁屏蔽與鐵軛接觸面的B=1.1857，磁屏蔽本身橫斷面B=1.7409，與試驗合格產品統(tǒng)計出來的數(shù)值進行比較后發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏大，再根據(jù)產品解體拆卸時絕緣件燒糊的位置，初步判斷是由于產品容量和阻抗較大，在線圈的端部產生的漏磁通量相對較大，而次臺產品的磁屏蔽的厚度較薄，使磁屏蔽局部損耗過大，是產品結構設計存在缺陷，同時也反應出變壓器的容量和阻抗的大小在磁屏蔽結構設計中的主導地位。針對此例反應出的問題從以下幾點出發(fā)對此臺產品的嵌入壓板式磁屏蔽結構制定改制方案。

磁屏蔽改進方案一：增大磁屏蔽的有效覆蓋面積，厚度由50mm改為65mm，硅鋼片材料改為27PHD090。產品裝配完成具備試驗條件，進行1.0倍負載電流試驗，未通過試驗。

磁屏蔽改進方案二：磁屏蔽厚度為65mm，帶有大斜角，硅鋼片材料沿用30Q140，在鐵軛墊塊結構上開導油孔，磁屏蔽的上下表面油道改為4mm，改善原結構的油流路徑。產品裝配完成具備試驗條件，進行1.0倍負載電流試驗，通過試驗，油色譜分析無異常。

磁屏蔽改進方案三：磁屏蔽厚度為65mm，磁屏蔽疊積加隔磁油道，硅鋼片材料沿用30Q140，在鐵軛墊塊結構上開導油孔，磁屏蔽的上下表面油道改為4mm，改善原結構的油流路徑，產品裝配完成具備試驗條件。進行1.0倍負載電流試驗，通過試驗，油色譜分析無異常。

2 改進結構對比分析

針對嵌入壓板式磁屏蔽初始結構和改制方案結構進行漏磁通方向的分析，從中可以得出原版磁屏蔽漏磁通的方向在端部出現(xiàn)偏轉，與產品在解體拆卸時發(fā)現(xiàn)絕緣件有燒糊的位置基本相同，說明漏磁通的走向在硅鋼片中出現(xiàn)很大的法相分量，致使磁屏蔽局部損耗超高燒糊附近絕緣部件，而在改進方案中，我們對可能出現(xiàn)的漏磁通偏轉進行了規(guī)避和阻隔，在磁屏蔽結構上削弱漏磁通在硅鋼片上產生的法相分量，進而降低磁屏蔽局部超高的損耗。

針對嵌入壓板式磁屏蔽初始結構和改進結構進行的漏磁通主要走向路徑中磁密大小的分析，根據(jù)磁密估算方法計算出的產品數(shù)據(jù)，得出原產品的的數(shù)值大于試驗合格產品統(tǒng)計出來的數(shù)值，說明磁屏蔽與鐵軛接觸面的面積以及磁屏蔽本身橫斷面的面積，也是影響磁屏蔽損耗的一個重要因素，增加磁屏蔽與鐵軛接觸面的面積，可降低磁屏蔽與鐵軛間的磁通密度，增加磁屏蔽本身橫斷面的面積，使磁屏蔽內部沿硅鋼片碾軋方向磁通密度減小，有利于磁屏蔽內部沿硅鋼片碾軋方向漏磁的導通，進而降低漏磁通在磁屏蔽內部出現(xiàn)偏轉，即出現(xiàn)數(shù)值很大的法相分量，可降低出現(xiàn)磁屏蔽局部損耗超高的可能性。

針對嵌入壓板式磁屏蔽初始結構和改進結構進行的油流路徑的分析，初始結構上油道狹窄，并沒有良好的油流循環(huán)路徑，在漏磁場環(huán)境比較嚴重的條件下，磁屏蔽局部產生過高損耗的熱量將無法消除，針對此問題我們在鐵軛墊塊油流散熱方面也進行了改制，增大磁屏蔽表面油路截面，增大表面油流量，在鐵軛墊塊上下表面增加進出油孔，增加磁屏蔽表面變壓器油的流動性，進而改善磁屏蔽的散熱效果。

3 結論

通過對嵌入壓板式磁屏蔽的改制過程，發(fā)現(xiàn)嵌入壓板式磁屏蔽在大容量大阻抗產品漏磁場環(huán)境下的復雜性及重要性，通過對磁屏蔽內部的漏磁走向的分析，得到更加準確且合理的磁屏蔽結構，從而進一步驗證結構改制方案的可行性。

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作者簡介：趙如（1988-），女，遼寧沈陽人，設計員，研究方向：高電壓絕緣技術。