110kV油浸电力变压器线圈横向涡流损耗技术关键点及创新点浅析

110kV油浸电力变压器线圈横向涡流损耗技术关键点及创新点浅析

刘雪梅孟令健王罡

（国网天津市电力公司经济技术研究院天津市300171）

摘要：变压器作为电力行业的重要设备，降低变压器的损耗可以直接减少电力输送过程中的能源损失，提高电力能源的输送效率，为电力系统的减排提供保证。为此我们需要对电力变压器的损耗，特别是负载损耗进行研究。本文就110kV油浸电力变压器线圈横向涡流损耗技术关键点及创新点展开分析和探讨，希望可以有效降低变压器的负载损耗，提高变压器的运行效率。

关键词：110kV油浸电力变压器；横向涡流损耗；技术关键点；创新点

引言

通过对多台110kV电力变压器产品的负载损耗值计算值与产品的试验值对比，有些结构产品负载损耗实测值与计算值差别较大。经分析认为，其中变压器线圈的横向涡流损耗是其损耗增大的一个因素。为了探寻这其中的原因，有必要针对变压器漏磁进行计算，进一步计算变压器线圈的横向涡流损耗并进行分析，找出引起变压器线圈横向涡流损耗增大与横向漏磁、横向漏磁与变压器相关结构的关系，并通过改进相关结构，降低变压器线圈的横向涡流损耗，进而降低变压器的负载损耗。

1研究目的

希望通过本项目研究，可以广泛地指导110kV电力变压器的结构改进，优化变压器的设计结构，降低变压器的负载损耗，是110kV电力变压器技术更新的技术基础。从另一个方面来看，可以提高110kV电力变压器的技术水平，为电力生产输送企业提供低损耗的电力变压器，同时增加变压器生产企业的利润。本项目具有很好的前景和社会经济效益。

2关键技术

110kV电力变压器的负载损耗包括线圈的直流电阻损耗、油箱及铁心结构件的结构损耗、线圈的纵向涡流损耗、线圈横向涡流损耗等。在传统110kV电力变压器设计时，只计算包含在负载损耗中的线圈纵向涡流损耗，并且线圈的纵向涡流损耗用电磁场分布计算的结果与传统工程计算结果比较接近。但负载损耗中的另一部分线圈横向涡流损耗没有进行单独地计算，而将它与油箱及其它结构件的结构损耗一起构成变压器的杂散损耗，此部分损耗以工程系数的形式表示。不同变压器的结构会引起不同的线圈横向涡流损耗，进而造成起变压器负载损耗实测值与计算值有出入。

为了进一步降低线圈的横向涡流损耗，提高负载损耗计算精度，将相应结构的变压器建立模型，通过有限元分析软件对变压器产品的漏磁进行分析，根据漏磁情况，确定变压器线圈的横向涡流损耗。通过不同变压器结构的分析对比，确定变压器线圈横向涡流损耗变化的趋势。

3技术方案

（1）分析阻抗较小，型号及阻抗相同，线圈几何尺寸不同的两台产品，其结构及计算数据对比见表1。

表1产品结构及计算数据对比

其次，从两台产品的漏磁分布图（见图3、图4，）也可以看出，产品3阻抗增大后，并且高压线饼数较少时，线圈的端部发生横向漏磁处明显向线圈的中部移动，造成了线圈由于横向漏磁产生横向涡流损耗的线圈部分增多。

故此，产品3线圈，特别是高压线圈不但通过横向漏磁的部分相对较多，而且漏磁密较大，根据公式（1），可以得出表2中产品3较产品4横向涡流损耗大的结论。

在工程产品设计中，常常为了减小油箱壁中由于漏磁产生的涡流损耗（即附加损耗）而在油箱壁上装设磁屏蔽，这样线圈中横向漏磁会发生变化，特别是阻抗相对较大的产品，例如产品3。

产品3有无磁屏蔽的漏磁场分布图见图5。从图中磁场的分布可以看出，当装设变压器油箱磁屏蔽后，特别是高压线圈端部的横向漏磁明显增多，并且在线圈高度方向上磁力线弯曲处向线圈的中部偏移。

这样，虽然装设油箱磁屏蔽后，油箱壁中的漏磁产生的杂散损耗减少了，但是线圈中由于横向漏磁的影响而产生的横向涡流损耗会明显的增大。为了消减线圈中的横向漏磁影响，改变线圈端部漏磁的分布，应该在变压器铁心的上下夹件的肢板上装设夹件磁屏蔽，使线圈端部磁力线尽量不发生弯曲，从而减少线圈中的横向涡流损耗。

4技术创新点

本研究项目，通过建立变压器相应结构的模型，并进行有限元的漏磁场分析，确定了变压器线圈横向漏磁产生涡流损耗的机理，提出了降低线圈横向涡流损耗的方案。

结论

本项目具有很好社会经济效益，可以有效地指导低损耗变压器的设计工作，提高110kV电力变压器的技术水平，为电力生产输送企业提供低损耗的电力变压器，同时增加变压器生产企业的利润。

参考文献：

[1]王宇翔，王建民，刘建新，赵银汉，李洪秀，李众祥.油浸式变压器绕组涡流损耗及温升分布研究[J].电力科学与工程，2011，01：28-31.

[2]张卫纯，潘风明，张新根，花虹，沈向东.基于有限元法的电力变压器金属结构件损耗分析[J].高压电器，2013，11：55-61.