刘健嵩 佐明

摘要：本文介绍了变压器引线电流对变压器油箱及其他金属件温升的影响，同时简单说明了避免金属件过热可以采取的措施和基本原理。

关键词：变压器;油箱;温升;引线

1.概述

随着我国经济的发展，全社会用电量逐渐增大，变压器容量也越来越大。而大容量变压器因为电流大，漏磁也越大，引线距离油箱又近，非常容易造成变压器油箱过热。此现象在发电机变压器中尤其明显，由于发电机变压器容量大，低压绕组电压又低，所以电流非常大，油箱更易过热。

2.现有引线应用情况及油箱过热原因

目前变压器引线多采用纸包铜绞线的形式，包扎绝缘后的铜绞线既能保证绝缘强度，又比较软，便于配制引线。在低电压大电流引线中，绝缘要求降低了，但引线载流很大，此时需采用铜排结构的引线。铜排载流大，抗短路性能好，但制造和引线配制困难。

当变压器容量大且绕组低压低时，引线电流就会很大。由于引线浸在油中，油的磁导率极低，而磁通又必须闭合，因此磁通更容易通过油箱和铁心夹件等铁磁材料闭合。磁通经过油箱和铁心夹件，油箱和铁心夹件内就会发生电磁感应，造成发热。当金属件局部过热超过变压器油所能耐受的极限就会造成油的分解，产生特征气体，给变压器的稳定运行带来隐患。

3.油箱过热处理措施

为防止金属件局部过热，设计时就需要采取合理的措施避免发生过热。根据安培环路定律Hl=NI，引线漏磁与引线电流成正比。式中N=1，电流I由变压器容量和电压所决定，无法改变。在结构允许的情况下，可将电流相反的两根引线尽量靠近，此时尽管引线电流很大，但合成电流近似为0，两根引线漏磁通近似抵消，即NI=0。漏磁通減少后，金属件内损耗降低，温升降低。

当结构所限，NI无法改变时，只能改变l。在保证绝缘距离的前提下，可将引线尽可能远离金属件，即增大l，可以实现减小H。此办法虽容易实现，但效果有限。当引线电流特别大时，变压器内往往没有空间让引线远离金属件到足够的距离。此时在漏磁通大的部位，油箱箱壁和夹件材料可采用低磁钢。根据磁场强度定义式B=μH， 低磁钢磁导率低，材料内部磁密小。尽管低磁钢仍然不是绝磁体，但相对普通钢，磁导率大大降低，漏磁通不会大量通过低磁钢闭合，降低了金属件内的损耗和温升。尽管低磁钢有上述优点，但材料成本高，而且低磁钢强度低于普通钢，为保证结构强度需增加材料用量。

除此之外，还可在油箱上铺设磁屏蔽，即将硅钢片切割成长条状后，一片片叠积成固定厚度，最后固定在箱壁上。磁屏蔽磁导率高，根据B=μH，漏磁通尽可能通过磁屏蔽闭合，磁屏蔽内磁密比箱壁磁密更大。由于磁屏蔽磁导率高，因此损耗更小，发热也更少。除引线漏磁通外，绕组漏磁也能通过磁屏蔽闭合，因此磁屏蔽还能够降低变压器整体的杂散损耗。磁屏蔽布置时，应尽可能高，以保证漏磁通不经过油箱，尽可能的流入磁屏蔽。

当变压器容量特别大时，例如DFP-440000/500、SFP-780000/220型号的发电机变压器，容量大而且低压电压低，低压引线电流非常大。即使增加磁屏蔽，箱壁也易过热，因此在磁屏蔽基础上还需增加铜屏蔽。在箱盖和箱壁上焊一大块薄铜板即为铜屏蔽，在铜板上再铺设磁屏蔽;先利用磁屏蔽吸收一部分漏磁通，再通过铜屏蔽电磁感应出的电流与箱壁感应电流抵消（楞次定律），以此来避免箱壁局部过热。如容量太大仅采用上述两种办法效果不好，低压侧箱盖和箱壁还可使用低磁钢。三种方法同时使用，能够有效降低箱壁热点温升。

与油箱类似，当电流很大时升高座也会发生过热问题，也需要通过合适的方法解决。对于单相变压器而言，低压升高座材质可采用低磁钢加铜屏蔽的形式，如果仍有可能过热，则需扩大升高座直径。对于三相变压器，可将三相低压引线放在一个升高座里（如图1），利用任意时刻三相合成电流为0的特点，升高座壁内的漏磁通将大大降低。因结构所限，三相引线一字排列，三相漏磁无法完全抵消，因此必要时仍需考虑低磁钢、铜屏蔽等措施。如结构允许，三相引线布置成三角形效果最好。

需要注意的是，三相变压器的升高座上盖板与升高座壁不同，升高座上盖板无法完全包括三相引线，在两相之间的地方，漏磁通无法抵消，因此上盖板的设计需格外注意，在电流较大时应采用低磁钢或增加铜屏蔽。

4.结论

大容量变压器电流大，漏磁通也大，尤其是电压低的产品，电流更大。漏磁通大易引起变压器箱壁、升高座、夹件等金属件过热。为了变压器的安全稳定运行，设计变压器时，需格外注意变压器的金属件热点温升。现有的几种手段各有优缺点，引线远离金属件的办法使用方便且不增加成本，但效果有限。采用低磁钢，铺设磁屏蔽、铜屏蔽能够有效降低油箱热点温升，但制造困难、成本高。对于升高座，扩大直径也会造成成本上升。综上所述，各种方法各有利弊，制定方案时应根据变压器实际情况合理选择，有时甚至需要几种办法同时使用才能达到目的。

参考文献：

[1] Guru.B.S.，Hiziroglu.H R，周克定 等译.电磁场与电磁波[M]. 北京：机械工业出版社，2006.1

[2]路长柏.电力变压器理论与计算[M]. 辽宁：辽宁科学技术出版社，2007.4

[3]胡启凡.变压器试验技术[M]. 北京：中国电力出版社，2009

[4]刘传彝.电力变压器设计计算方法与实践[M]. 辽宁：辽宁科学技术出版社，2002

作者简介：刘健嵩（1989—），男，汉族，黑龙江省哈尔滨市，硕士，电气工程。