电力变压器屏蔽结构设计不合理，会造成结构件过热，危害设备运行作者介绍了大型电力变压器屏

作者介绍了大型电力变压器屏蔽结构对结构件过热的影响，其产生原因及主要处理措施。

文章图片
强大的变压器
随着变压器容量的增大，结构件过热问题就变得越来越突出。对于超高压、大容量变电器屏蔽措施成为解决变压器过热问题的关键。如果在设计时，对屏蔽结构考虑不周到，就有可能引起结构件局部过热。
长期过热运行，会造成绝缘件及变压器油老化，绝缘及结构件烧损，对变压器安全运行无疑会造成极大危害。应在设计过程中就应充分认识到问题，以便有针对性地进行计算，采取既合理又经济的屏蔽结构设计方案。
1常见的过热问题
变压器正常发热主要来自铁损及铜损，通过冷却系统进行散热。当局部发热集中而散热能力不能达到要求时，就会了出现局部过热现象。变压器局部过热现象多种多样，产生的原因也是多方面的，这里就不详细陈述了。
对于大容量电力变压器，由于漏磁通的增大，在结构件中的产生的涡流、环流所引起的局部过热现象是设计过程中需要解决的技术难题。
2线圈主漏磁引起的局部过热
由于油箱壁一般由钢板制造，钢板属于铁磁材料，线圈纵向主漏磁要通过油箱壁，会在油箱壁中产生铁损，不但增加变压器的附加损耗，而且会引起油箱壁过热。大容量变压器经常在油箱内壁沿着漏磁方向增加磁屏蔽，以起到导通主漏磁的目的。
磁屏蔽材料为电工钢带，利用其优良的导磁性能，可使漏磁通在磁屏蔽中通过，而不再经过油箱壁，从而达到降低油箱壁中的损耗、避免局部过热的目的，同时对降低变压器附加损耗也有非常明显的作用。图1是一台三相一体720MVA/500kV变压器线圈主漏磁分布情况的计算。

文章图片
图1漏磁通密度分布云图
由于电力变压器电压的升高，我国500kV级及以上交流电力变压器为了节省绝缘距离，多采用中部出线结构。而对于高压引线从油箱中部引出的中部出线结构，由于对应于线圈中部的油箱壁需开孔以便高压引线引出，于是导致线圈主漏磁路径被断开。
如果仍采用油箱磁屏蔽，由于开孔部位断开，磁力线引导过来后将会绕过中部开孔，集中从开孔边缘通过，这样就会造成油箱壁开孔部分边缘磁密增大而引起局部过热。此结构的变压器采用油箱磁屏蔽从原理上是不合理的。曾有几台大容量电力变压器采用此结构，出现过热现象。
经过改良，在变压器高压侧箱壁内侧相应增加电屏蔽，电屏蔽由铜板或铝板制作，利用其优良的导电性能，在漏磁穿入时产生涡流，而铜、铝又为非导磁性材料，感应所产生的涡流电动势并不很大，而且其散热性能也较钢板为优，所以避免了其本身过热的可能，又利用电屏蔽所感应出方向相反的磁势，从而阻止漏磁的穿过，减少进入油箱的漏磁量，避免油箱壁过热。
图2为一台三相一体720MVA/500kV变压器高压出线位置油箱壁内侧铜屏蔽涡流损耗的计算结果。图3为温升试验时红外扫描照片，试验结果与计算相吻合。

文章图片
图2涡流矢量分布云图

文章图片
图3温升试验结果
根据上图二，涡流分布及矢量图可以看出，对油箱涡流起主要作用的是线圈端部由肢板磁屏蔽所导出的横向主漏磁通，上下两部分方向相反，形成漏磁的回路。而其所产生的涡流则为上下两个环形回路，内圈较小而外圈较大，方向相反；由图中可见，由于开孔的原因，人为导致涡流回路由圆形而变为椭圆形。
所以涡流在开孔的上下两端产生集中，使此两个位置的涡流变大，温升变高。由于此趋势已无法更改，所以有效而合理的办法为在此处增加电屏蔽的厚度而产生导流的效果，进而降低此处的涡流密度，达到降低温升的目的。
由实验得出， 6mm的铜板已经可以屏蔽75%以上的主漏磁，所以通常应用的铜屏蔽为4-6mm ，极限也不超过10mm ，一般情况下来说，厚度过大的铜屏蔽是不科学的。
与磁屏蔽相比较而言；由于磁屏蔽是导磁的，磁力线会被磁屏蔽吸引过来，布设磁屏蔽时，控制磁屏蔽中的磁密在一定标准以内，就不会出现过热现象；且磁屏蔽边缘的油箱壁中磁密是相对比较低的。