变压器磁屏蔽

第 34 卷第 1 期 1997 年 1 月 变压器 TRANSFORM ER V o l. 34　N o. 1 January 1997 变　压　器　磁　屏　蔽 刘凤和 (四川省电力工业局, 成都 610061) 摘要: 简述了龚咀电厂 2 号主变的技术指标和解体检查情况, 认为在变压器油箱内壁加装磁屏蔽 对降低变压器损耗、改善变压器运行特性有明显的效果。文中详细地介绍了磁屏蔽的加工过程及安装工 艺。 关键词: 变压器　磁屏蔽　损耗 　　目前, 各国变压器制造厂商为降耗节能, 追 求良好的经济效益, 都致力于大容量变压器的 损耗研究工作。在变压器的油箱内壁加装磁屏 蔽, 对于降低变压器杂散损耗, 提高变压器效 率、改善变压器运行条件有着十分重要的作用。 在 80 年代中期我国为制造优质低耗变压器, 从 国外引进了在变压器上加装磁屏蔽的接合技 术。我局 1988 年在龚咀电厂 2 号主变 (SSPL - 260000ö220)的技术改造过程中, 应用了这一新 技术并取得了良好的效果。 1　龚咀电厂 2 号主变 (S S PL - 260000ö 220) 简况 　　四川龚咀电厂 2 号主变, 型号为 SSPL - 260000ö220, 是沈阳变压器厂 1971 年产品, 产 品代号 1ET. 710. 604, 产品序号 6L 261- 1。铁 心结构为三相三柱式, 绕组为同心式低Ê — 高Ê —低É —高É 结构, 220kV 级绕组匝绝缘为 0. 95mm。电压组合为 242±2×2. 5% ö15. 75kV , 低压绕组的额定电流为 9540A , 空载电 流为 0. 483% , 负载损耗实测值为 1769. 27kW。 该主变自 1971 年投运后, 变压器油的总烃含量 一直不够稳定, 到 1981～ 1984 年间变压器油的 总烃含量严重超标 (最大值达 200×10- 6, CO 2 达12644. 8×10- 6) , 并伴有乙炔气体出现。2 号主 变紧靠厂房, 一旦变压器因事故起火将危及厂房、 人员的安全。为此, 我局在沈变新订购一台变压器 (SSP3- 260000ö220) , 在 1985 年 12 月 30 日将 2 号主变退出运行, 进行现场技术改造。 2　S S PL - 260000ö220 变压器解体检查 及更换绕组 2. 1　变压器解体检查情况 图 1　变压器绕组结构 1987 年 10 月对 2 号主变的绕组进行更 换。当把高低压绕组吊开后发现, 三相绕组下端 部层压环纸板严重过热并有大面积烧伤。同时 也发现下夹件绕组钢托板上有明显的涡流过热 现象。经分析认为, 该主变绕组为低Ê _ 高Ê _ 低É _ 高É 结构, 如图 1 所示, 高低压绕组的联 线和引线多次穿越绕组下端部的层压环。该主 变低压侧额定电流 9540A , 因此, 低压引线产生 的漏磁通很大, 磁感应也很强。漏磁通在绕组钢 板上产生很强的涡流, 使钢托板过热而烧伤层 压环的纸板, 这也是该主变油色谱超标、CO 2 含 量高的主要原因。在 70 年代, 这种大型变压器 绕组的钢托板本应采用不导磁钢板, 不知为什 么在这台变压器上采用的却是普通钢板。鉴于 上述原因, 本次改造过程中在高低压侧的绕组 钢托板上各开一条 宽 30mm 的长口, 在 开口处焊接不导磁 的圆钢棒, 以阻止在 绕组钢托板上形成 环流, 烧伤绝缘件。 2. 2 　 将 SSPL - 260000ö220 变压器 铝绕组更换为铜绕 组 将变压器的铝绕组换为铜绕组, 220kV 级 绕组的匝绝缘由 0. 95mm 改成 1. 95mm。这次 变压器绕组更换后效果不够理想, 铝绕组换铜 绕组后负载损耗由原来的 1769. 27kW 降至 1672. 87kW , 只降低了 96. 4kW , 负载损耗降低 5. 44%。另外, 变压器高压 A 相局放超标 3000pC。因此, 我们要求制造厂采取降低损耗 措施, 查找A 相局放超标的原因。根据本次解 体发现绕组下端部有层压环纸板过热、大面积 烧伤的现象, 我们经过慎重的研究, 决定在下夹 件绕组的钢托板上及变压器油箱内壁加装磁屏 蔽, 以期降低变压器的杂散损耗, 改善变压器的 运行条件。 3　变压器油箱内壁及绕组钢托板上加 装磁屏蔽 　　在大型变压器中为降低由漏磁通在油箱上 引起的损耗, 在特定的面积上 (如套管安装部 位)有时用不导磁钢板来代替普通钢板。但对大 面积的油箱内壁采用安装磁屏蔽的方法则更为 经济合理。设置磁屏蔽的目的就是让漏磁通尽 可能地通过导磁性能较好的磁屏蔽装置, 而不 穿入油箱壁的钢板, 从而避免了在油箱壁中产 生大的损耗, 引起油箱局部过热。大电流变压器 绕组的端部漏磁较为严重。在绕组下端的钢托 板上加装磁屏蔽, 能使钢托板表面的磁密变得 很小, 从而降低了绕组的端部漏磁损耗, 以防绕 组端部绝缘过热故障。因此, 我们在龚咀电厂 2 号主变的改造过程中决定在油箱内壁及绕组的 钢托板上加装磁屏蔽。 3. 1　油箱内部条形磁屏蔽块的尺寸选择及固 定方法 图 2　油箱壁中磁密曲线 　　变压器油箱在无磁屏蔽时, 油箱内部的磁 通分布与绕组相对应部分的轴向磁密较高, 如 图 2。磁通密度较强 的部位在中部, 约占 绕组高度的一半。龚 咀电厂 2 号主变 SS2 PL - 260000ö220, 油 箱 高 3. 82m、宽 3. 63m、长 9m。根据油 箱内部的结构及磁密 分布曲线, 油箱内壁条形磁屏蔽块的尺寸选择 如下: 长 2600mm、宽 200mm、厚 18mm。在变压 器的低压侧放置 26 块、高压侧放置 15 块、油箱 C 相端放置 8 块、中性点端放置 5 块共计 54 块。油箱内壁条形磁屏蔽块的长度适当加长, 可 降低磁屏块端部漏磁场强度, 以提高磁屏蔽效 果。 油箱内部磁屏蔽块的固定是一个关键工 序, 如固定不好就可能产生悬浮电位及磁屏蔽 块的振动。因此, 施工工艺必须保证安装的正确 性。我们在施工前制定了严格工艺, 所以在本次 施工过程中比较顺利, 没出现返工, 而是一次成 功。加装工艺方法如下: 硅钢片按选定的尺寸剪 成长条状组成厚度为 18mm 的条形磁屏蔽块。 为降低噪声便于固定, 条形硅钢片间涂环氧树 脂, 然后压合成一个整体, 用环氧玻璃丝带扎 紧。固定的方法很简单, 在变压器油箱内壁上, 按磁屏蔽块的宽度焊上若干条形小钢板, 将条 形磁屏蔽块放在油箱壁下端突出的支撑块上, 然后将条形钢板打成角板。为防止钢角板打弯 时损伤硅钢片, 在角板及硅钢片间加绝缘板垫 块, 然后打紧, 在磁屏蔽块的上一点焊死, 使条 形磁屏蔽与箱壁间无间隙, 如图 3 所示。 图 3　平板型磁屏蔽 93第 1 期 刘凤和: 变压器磁屏蔽 3. 2　下夹件绕组钢托板上磁屏蔽的固定方法 我们首先做两个半圆形放置磁屏蔽块的金 属托盘, 托盘的形状和绕组钢托板的尺寸形状 相配合。在托盘的外沿焊一直径为 18mm 的圆 钢以供磁屏蔽块和金属托盘接地使用。磁屏蔽 块是用事先剪裁好的扇形硅钢片粘压形成, 如 图 4 所示。每个半圆形的托盘里放置 14 个扇形 磁屏蔽块, 磁屏蔽块和托盘用环氧树脂粘接在 一起。为防止磁屏蔽块和金属托盘之间产生悬 浮电位, 每块磁屏蔽托盘外沿接在一起。如果磁 屏蔽块托盘和下夹件绕组钢托板直接相接, 在 电磁力的振动作用下可能产生位移或触及铁心 接地。为防止出现这种不利的现象, 我们在绕组 钢托盘板和磁屏蔽金属托盘之间垫了一层绝缘 纸板。为防止磁屏蔽托盘和下夹件绕组钢托板 之间产生悬浮电位, 我们在金属托盘外沿圆钢 上焊上一条长 100mm、宽 30mm、厚 1mm 的薄 金属片和下夹件一点可靠接地。 图 4　绕组托盘磁屏蔽 　　另外, 为防止扇形磁屏蔽块在金属托盘里 产生移动, 我们事先在金属托里焊有固定磁屏 蔽块的专用螺栓, 固定螺栓的高度低于磁屏蔽 块厚度 3～ 5mm。每个螺栓表面用 1. 5mm 厚的 绝缘纸包两层, 以免造成硅钢片间短路。 龚咀电厂 2 号主变加装磁屏蔽后于 1992 年 5 月 26 日投运至今, 运行良好, 未发生任何 异常现象。运行实践证明, 我们加装磁屏蔽的工 艺方法是正确的。引进并很好地消化变压器磁 屏蔽的接合技术, 解决了变压器端部绕组绝缘 过热的问题, 改善了变压器的运行条件。 4　结束语 　　龚咀电厂主变在油箱内壁及绕组的钢托板 上加装磁屏蔽后, 变压器负载损耗由原来的 1672. 87kW , 降至 1548kW。负载损耗降低了 124. 78kW , 为该变压器附加损耗的 25% , 所以 说变压器加装磁屏蔽, 对于降低变压器杂散损 耗, 改善变压器运行条件十分有效。该主变改造 后于 1992 年 5 月投产至今已四年有余。变压器 在高温季节满负荷运行时, 变压器顶部温升只 有 40K。该主变投运后也曾几次经受系统谐波 冲击的影响, 始终稳定运行。例如 1993 年系统 因谐波的影响, 另一台未经改造的变压器油箱 局部过热, 上下油箱的连接螺丝烧红, 烧毁密封 胶垫, 造成变压器大量漏油, 瓦斯保护动作跳 闸, 被迫停运检修, 但经改造后的这台变压器却 安然无事。经长达四年多的油色谱跟踪监视, 油 色谱稳定。变压器改造后总烃及CO、CO 2 含量 都大幅度下降并且一直稳定。改造前后油色谱 值见下表。 龚咀电厂 2 号主变改造前后油色谱对照表 H 2 CO CO 2 CH 4C2H 4C2H 6C2H 2总烃 备　注 1983. 5. 30 52 990 9460 63 73 12 7. 9 156 1993. 12. 7 16. 7 575. 7 2980. 8 12. 6 18. 6 4. 5 0 35. 7 经过两个 夏天高峰 负荷考验 　　龚咀电厂 2 号主变在油箱内壁及绕组钢托 板上加装磁屏蔽, 对降低变压器杂散损耗, 改 善变压器运行条件效果是十分明显的, 变压器 磁屏蔽的加工安装工艺是良好的。通过四年多 的运行考验, 可以说龚咀电厂 2 号主变引用磁 屏蔽的技术是成功的。它的改造试验成功, 为 今后大型大电流变压器制造提供了有益的借 鉴, 也为制造优质低耗变压器提供了新的技术 保证。 (收稿日期: 1996- 07- 15)　 04 变压器 第 34 卷