隨著變壓器容量的增大，結構件過熱問題就變得越來越突出。對于超高壓、大容量變電器屏蔽措施成為解決變壓器過熱問題的關鍵。如果在設計時，對屏蔽結構考慮不周到，就有可能引起結構件局部過熱。

長期過熱運行，會造成絕緣件及變壓器油老化，絕緣及結構件燒損，對變壓器安全運行無疑會造成極大危害。應在設計過程中就應充分認識到問題，以便有針對性地進行計算，采取既合理又經(jīng)濟的屏蔽結構設計方案。

1 常見的過熱問題

變壓器正常發(fā)熱主要來自鐵損及銅損，通過冷卻系統(tǒng)進行散熱。當局部發(fā)熱集中而散熱能力不能達到要求時，就會了出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。變壓器局部過熱現(xiàn)象多種多樣，產生的原因也是多方面的，這里就不詳細陳述了。

對于大容量電力變壓器，由于漏磁通的增大，在結構件中的產生的渦流、環(huán)流所引起的局部過熱現(xiàn)象是設計過程中需要解決的技術難題。

2 線圈主漏磁引起的局部過熱

由于油箱壁一般由鋼板制造，鋼板屬于鐵磁材料，線圈縱向主漏磁要通過油箱壁，會在油箱壁中產生鐵損，不但增加變壓器的附加損耗，而且會引起油箱壁過熱。大容量變壓器經(jīng)常在油箱內壁沿著漏磁方向增加磁屏蔽，以起到導通主漏磁的目的。

磁屏蔽材料為電工鋼帶，利用其優(yōu)良的導磁性能，可使漏磁通在磁屏蔽中通過，而不再經(jīng)過油箱壁，從而達到降低油箱壁中的損耗、避免局部過熱的目的，同時對降低變壓器附加損耗也有非常明顯的作用。圖1是一臺三相一體720MVA/500kV變壓器線圈主漏磁分布情況的計算。

圖1 漏磁通密度分布云圖

由于電力變壓器電壓的升高，我國500kV級及以上交流電力變壓器為了節(jié)省絕緣距離，多采用中部出線結構。而對于高壓引線從油箱中部引出的中部出線結構，由于對應于線圈中部的油箱壁需開孔以便高壓引線引出，于是導致線圈主漏磁路徑被斷開。

如果仍采用油箱磁屏蔽，由于開孔部位斷開，磁力線引導過來后將會繞過中部開孔，集中從開孔邊緣通過，這樣就會造成油箱壁開孔部分邊緣磁密增大而引起局部過熱。此結構的變壓器采用油箱磁屏蔽從原理上是不合理的。曾有幾臺大容量電力變壓器采用此結構，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

經(jīng)過改良，在變壓器高壓側箱壁內側相應增加電屏蔽，電屏蔽由銅板或鋁板制作，利用其優(yōu)良的導電性能，在漏磁穿入時產生渦流，而銅、鋁又為非導磁性材料，感應所產生的渦流電動勢并不很大，而且其散熱性能也較鋼板為優(yōu)，所以避免了其本身過熱的可能，又利用電屏蔽所感應出方向相反的磁勢，從而阻止漏磁的穿過，減少進入油箱的漏磁量，避免油箱壁過熱。

圖2為一臺三相一體720MVA/500kV變壓器高壓出線位置油箱壁內側銅屏蔽渦流損耗的計算結果。圖3為溫升試驗時紅外掃描照片，試驗結果與計算相吻合。

圖2 渦流矢量分布云圖

圖3 溫升試驗結果

根據(jù)上圖二，渦流分布及矢量圖可以看出，對油箱渦流起主要作用的是線圈端部由肢板磁屏蔽所導出的橫向主漏磁通，上下兩部分方向相反，形成漏磁的回路。而其所產生的渦流則為上下兩個環(huán)形回路，內圈較小而外圈較大，方向相反；由圖中可見，由于開孔的原因，人為導致渦流回路由圓形而變?yōu)闄E圓形。

所以渦流在開孔的上下兩端產生集中，使此兩個位置的渦流變大，溫升變高。由于此趨勢已無法更改，所以有效而合理的辦法為在此處增加電屏蔽的厚度而產生導流的效果，進而降低此處的渦流密度，達到降低溫升的目的。

由實驗得出，6mm的銅板已經(jīng)可以屏蔽75%以上的主漏磁，所以通常應用的銅屏蔽為4-6mm，極限也不超過10mm，一般情況下來說，厚度過大的銅屏蔽是不科學的。

與磁屏蔽相比較而言；由于磁屏蔽是導磁的，磁力線會被磁屏蔽吸引過來，布設磁屏蔽時，控制磁屏蔽中的磁密在一定標準以內，就不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象；且磁屏蔽邊緣的油箱壁中磁密是相對比較低的。

而電屏蔽是抗磁的，它增大了漏磁路徑的磁阻，磁力線會向磁阻相對較低的部位彎曲，這就造成電屏蔽邊緣的油箱壁磁密相對較高，故布設電屏蔽時要充分考慮這一點，使布設范圍適當加大。

對于雙柱乃至三柱并聯(lián)結構的變壓器，由于相鄰兩柱的線圈磁勢有180°的相位角，在油箱壁中產生的縱向漏磁方向相反，在柱間部分的油箱壁內產生的縱向漏磁是相抵消的，但橫向漏磁則是疊加的，所以會產生明顯的橫向漏磁。

三相變壓器相鄰兩柱的線圈磁勢有120°的相位角，同樣在柱間位置會產生較大的橫向漏磁。為解決橫向漏磁問題，可在該區(qū)域采用低磁材料的箱壁，以便隔斷橫向漏磁路徑；布設端部橫向磁屏蔽也是一種可選的方案。

3. 小結

以上是本人關于大型電力變壓器屏蔽結構問題的幾點看法，其中很多措施是在產品中應用過的，而且取得了比較理想的效果。以上一些措施會增加制造成本，應針對不同產品進行必要的分析計算，有重點、有針對性地采取措施，以便采取經(jīng)濟、優(yōu)良的設計方案。

本文編自《電氣技術》，標題為“大型電力變壓器屏蔽結構對結構件過熱影響的分析”，作者為冉慶凱、李志偉。