变压器大电流引线附近结构件损耗与温升的计算与分析

王子奇 沈阳工学院信息与控制学院

变压器大电流引线附近结构件损耗与温升的计算与分析

王子奇 沈阳工学院信息与控制学院

本文应用电磁场分析软件，对变压器大电流引线附近的机构件的损耗与温升进行了计算与分析，通过对四种不同结构进行计算，最后给出了降低损耗的措施。

1 引言

大电流引线会在结构件附近会产生局部漏磁场，引起结构件的局部损耗密度偏大，温升偏高等问题，虽然这部分损耗对总附加损耗的影响不大，但是可能会引起结构件局部过热问题，造成巨大的经济损失。因此需要对大电流大容量变压器引线部分引起的损耗和温升分布进行分析，采取合理的有效措施，消除局部过热问题，提高产品的运行可靠性。

2 模型简化

由于变压器模型比较庞大，计算和分析对计算机资源要求比较高，因此本文对大电流引线结构进行了一定的简化如图1所示，由于长直引线的结构形式已经有参考文献，因此本文研究的简化模型为引线一侧带有弯头的结构，其中升高座材质为低磁钢，法兰盘和油箱为普通钢板。

3 损耗计算

若要计算结构件的温度值，必须先计算结构件在漏磁场作用下引起的损耗值，本文分别对无屏蔽、带屏蔽1结构、屏蔽2结构和屏蔽3结构（如图2，其中屏蔽2在油箱下方贴近油箱位置）下四种情况进行了计算，其计算结构如表1所示。于屏蔽2来说油箱的损耗减小的最多，所以对于一侧带有弯头的大电流引线来说，采用屏蔽2结构的效果是最好的。

图1大电流引线与结构件的简化模型

表1 不同屏蔽下结构件的损耗值

4 温升计算

应用有限元软件继续对这四种结构进行温度场计算，可以得出油箱的最热点温度值为90．3℃，法兰盘的最热点温度值为90．4℃，升高座的最热点温度为89．3℃。

表2 不同屏蔽下相对于无屏蔽时的温升百分比（%）

由表2可以看出在第二种屏蔽结构下，各结构件的温升明显下降了很多，说明对于一侧有弯头的大电流导线采用该种结构可以有效的降低温升。

5 结论

对于一侧带有弯头的大电流引线结构，弯头侧会在油箱壁内产生大量的磁通和较高的损耗，发生局部过热现象，影响变压器正常运行，通过对磁场的分析计算，在结构上采取一定的屏蔽措施，大大降低了结构件的热点温度值，防止了局部过热的发生。

图2不同屏蔽结构示意图

从表1可以看出在这四种情况下升高座和法兰盘的损耗变化不大，对于屏蔽1结构来说油箱的损耗几乎不变，而对

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[2]赵峰，王凯，张俊杰等.大容量变压器局部过热问题分析.变压器.2009.46（7）：74-75.

[3]谢毓城等.电力变压器手册.北京：机械工业出版社，2003.

孙昕（通讯作者），沈阳工学院信息与控制学院，副教授，研究方向：电气工程及其自动化。