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降低变压器负载损耗的分析与措施(2)

北极星电力网技术频道    作者:金兆伟   2011/5/3 17:45:00   

 关键词:  变压器 负载损耗 漏磁场

  1.2 幅向漏磁涡流损耗

  由于漏磁通是由二次线圈磁势和与其相平衡的一次线圈磁势负载分量共同产生。根据变压器的磁势平衡定律可知,变压器的磁势总是平衡的,但由于纵绝缘结构要求线圈的起始部分加强绝缘,或有调压线段,使一、二次线圈在整个高度上的安匝分布并不完全处于平衡状态。即在一些区域里,一次线圈的安匝数大于二次线圈的安匝数,而在另一些区域里,二次线圈的安匝数大于一次线圈的安匝数。每一区域里的一二次线圈等效安匝相平衡,而平衡的磁势将产生漏磁通,所以在一二次线圈所占据的空间里还有一种流通方向与线圈轴向方向相垂直的漏磁通,称为幅向漏磁通,它在线圈的导线中也产生涡流损耗

  幅向漏磁通比纵向漏磁通小很多,但在特大容量变压器中,幅向漏磁通要占一定的比例,因此由它产生的涡流损耗也不可忽视。工程上的计算也可参照纵向漏磁的计算方法。

  k fw =k×102(b Br /δ)2×(f / 50)2 (5)

  式中b——导线宽度 (mm)

  δ——导线中的电流密度(A/mm2)

  Br——主漏磁空道磁密幅值(T)

  文献[3]针对变压器不平衡安匝对幅向漏磁产生的影响做了分析。可知,除绕组端部外,纵向漏磁分布与不平衡安匝相似。同时高低压绕组的幅向漏磁分布在主空道内存在一个分界带,分界带两侧的幅向漏磁各自闭合。即低压绕组的幅向漏磁由心柱及上下铁轭闭合,并对其漏磁起主要作用;外绕组的幅向漏磁通过外部气隙闭合,并对其漏磁起主要作用。由于内绕组与铁心柱距离较近,其磁路的磁阻较小,磁导大,因此内绕组的幅向漏磁比外绕组的幅向漏磁大约1倍,为减小端部的幅向漏磁,可适当增加高低压线圈的轴向高度差,来制约铁心柱及上下铁轭所引起的横向漏磁以改善变压器性能参数。

  2. 漏磁场对环流损耗的影响

  当绕组电流比较大时,为减少涡流损耗,以及便于绕制线圈,导线被分成数根截面积较小的导线并联。因漏磁通在导线中感应出电动势,并联导线在漏磁场中的位置不同,此电动势的大小也不同,从而在并联导线中会引起循环电流,所产生的损耗,称为环流损耗。

  为减少环流损耗,需要对并联导线进行换位,使并联导线回路中的漏电势大小相等,方向相反,从而使并联导线中不出现循环电流,称为完全换位;有时并联导线根数较多,换位后仍存在循环电流,称为不完全换位。

  对于多根并联导线的不完全换位,需计算其由不完全换位引起的环流损耗。同样,我们忽略漏磁场畸变,现讨论单螺旋式线圈的环流耗计算。当并绕根数较多时,单螺旋线圈进行一次标准换位及“212”换位的环流损耗均远远大于“242”换位,因此工程上只采用“242”换位。其计算公式如下(推导略):

  Kb=kbcm(fasWρ / Hx)2 (6)

  对于连续式线圈,若导线并联根数为两根时,换位是完全的,超过三根时,则是不完全换位,计算其损耗仍可采用(6)式

  同时可看出,对于同一种换位,并联导线数越多,涡流损耗降低,环流耗将增加,但总的杂散损耗还是下降。并联导线多,对于螺旋式线圈来说,施工及绕制难度上并未变化,但连续式线圈却要增加底位及连位的换位次数,工艺性不好。这样,针对三根以上并联导线的连续式绕组的换位提出了两种典型的完全换位方式。如下图(2)所示:

  图2 典型的完全换位法

  (a)“改进型”换位 (b)“类潘戈”换位

  文献[7]对传统型换位、改进型换位、类潘戈换位在绕组端部产生的漏感电势差进行了计算与讨论。在绕组端部,改进型换位所产生的漏感电势差最小,因而在绕组端部20%左右的线段内采用改进型换位,换位段数根据并绕根数确定。因类潘戈换位的工艺性较好,在绕组中部,可采用类潘戈换位。

来源:变压器工业

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