180MVA有载调压变压器油箱磁屏蔽效果分析

摘 要：本文以线圈磁场仿真为基础，对一台180MVA/220kV有载调压变压器在不设置油箱磁屏蔽和设置油箱磁屏蔽两种情况下的线圈磁场分布、油箱损耗、油箱温度等进行了对比计算，分析了该变压器设置油箱磁屏蔽在降低油箱损耗和降低油箱热点温度方面的效果。

关键词：变压器；油箱磁屏蔽；杂散损耗

1 概述

变压器线圈磁场会在油箱上产生杂散损耗，随着变压器容量的增大，线圈磁场在油箱上产生的杂散损耗也随之增大。设置油箱磁屏蔽（又称“油箱磁分路”）是降低变压器油箱损耗和消除油箱局部过热的有效措施。

2 不设置油箱磁屏蔽方案磁热仿真

变压器为三线圈有载调压产品，根据以往的设计经验，该结构变压器在高―中运行时油箱上的损耗最大，油箱热点温度也最高。因此，在这里我们仅按高―中运行时的磁热状况进行计算和分析。

图1a 最大分接 图1b 额定分接 图1c 最小分接

图1 不设置油箱磁屏蔽方案线圈磁场图

表1 不设置油箱磁屏蔽方案油箱损耗及热点温度计算值

[＼&箱壁损耗W＼&箱盖损耗W＼&箱底损耗W＼&油箱总损耗W＼&油箱热点温度oC＼&最大分接

额定分接

最小分接＼&45394

20826

7738＼&9822

6144

3050＼&11544

7102

3528＼&66760

34072

14316＼&86.4

63.0

58.4＼&]

用MagNet软件对该变压器在高―中运行时的线圈磁场进行仿真，最大分接、额定分接、最小分接位置的磁场图（B相线圈中心沿油箱短轴切面）见图1。由图1可以直观地看出，本变压器最大分接进入油箱的磁通量最大、额定分接次之、最小分接最小。

不设置油箱磁屏蔽方案油箱损耗计算结果见表1。由表1可以看出，在三个不同分接位置油箱上的损耗有很大差异，其中最大分接损耗最大，总损耗为66760W，分别是额定分接的1.96倍、最小分接的4.66倍（见表1）。

用MagNet和ThermNet软件采用磁―热耦合方式计算油箱温度，三个不同分接位置的油箱热点温度计算结果见表1。最大分接油箱热点温度最高为86.4oC（油温50oC）。最热点在箱壁高度方向的中部且正对线圈位置。

3 设置油箱磁屏蔽方案磁热仿真

油箱磁屏蔽在油箱上的布置方式见图2。磁屏蔽板采用30Z120硅钢板制作（平板式），厚度12mm，高度约为高压线圈高度的1.2倍，每相覆盖油箱的宽度约为高压线圈直径的0.75倍。磁屏蔽板在高度方向的中心与线圈中心一致。

用MagNet软件对高―中运行时线圈磁场进行仿真，最大分接、额定分接、最小分接的磁场图见图3。

图3a 最大分接 图3b 额定分接 图3c 最小分接

图3 设置油箱磁屏蔽方案线圈磁场图

高―中运行时，三个分接位置的油箱损耗、磁屏蔽中最大磁通密度、油箱热点温度计算结果见表2。油箱最热点温度为57.0 oC（油温50oC），最热点位置在磁屏蔽下部边缘附近的箱壁和侧底上。

表2 设置油箱磁屏蔽方案油箱损耗及热点温度计算值

[＼&箱壁损耗W＼&箱盖损耗W＼&箱底损耗W＼&磁屏蔽板损耗W＼&油箱总损耗W＼&磁屏蔽中最大磁通密度T＼&油箱热点温度OC＼&最大分接

额定分接

最小分接＼&1566

1050

666＼&1538

1330

1104＼&2530

2188

1822＼&710

372

116＼&6344

4940

3708＼&1.58

1.05

0.64＼&57.0

56.8

54.8＼&]

4 结论

对于本文所计算的180MVA/220kV有载调压变压器，设置油箱磁屏蔽方案与比不设置油箱磁屏蔽方案油箱损耗大幅度降低，显著降低了产品的杂散损耗，因此，设置油箱磁屏蔽方案可以实现产品主体设计方案的进一步优化，从而降低产品主材成本，提高产品的技术经济指标。180MVA/220kV有载调压变压器，采用设置油箱磁屏蔽的设计方案比较合理。

参考文献：

[1]程志光，高桥则雄，博扎德・弗甘尼，等.电气工程电磁热场模拟与应用[M].北京：科学出版社，2009.

作者简介：胡芳（1983-），女，河北雄县人，保定天威保变电气股份有公司设计工程师，从事大型变压器设计工作。