变压器油箱的屏蔽结构和制造工艺

变压器油箱的屏蔽结构和制造工艺

吕元华

（南通盛洋电气有限公司江苏南通226000）

摘要：此文主要介绍了几种典型的油箱屏蔽结构，讨论了各种屏蔽接头的性能以及我们日常所说的一些技术工艺。

关键词：变压器；屏蔽；结构；油箱；制造

引言：我们知道，变压器的油箱是我们所常见的，那么对于其屏蔽结构和其相关的制造工艺是如何呢？那么通过下文的一些分析和概述，我们一起来进行了解下，加深我们对变压器的油箱屏蔽的相关结构和制造相关工艺的认识和分析。

一、变压器的结构分析

当使用适用范围及其制造工艺件（钢环、夹件、箱壁等）时，会发生涡流损耗。这种杂散损耗将导致各种结构构件局部过热。局部过热是不能接受的，局部温度过高，会加速变压器绝缘老化,影响变压器绝缘件的寿命。此类例子在国内外变压器的运行中并不少见。

虽然变压器的附加损耗几乎不会影响到小容量变压器，但在容量大的变压器的情况下，当磁通密度超过特定值时，附加损耗会大大增加。根据相关资料，大容量变压器在额定负载工作时，附加损耗可达到负载损耗的30％至40％。因此，一些厂家在制作大容量变压器时，采取措施将结构和材料的引起的附加损耗降至最低，这是电力变压器制造的重要技术，也是一种发展趋势。

为了确保节能变压器能够可靠的运行，目前，中大型变压器（例如110千伏或以上的电力变压器、电抗器），通常使用非磁性或低磁性钢结构部件，焊在油箱内壁，屏蔽电磁以减少杂散损耗。国内外变压器制造商的做法，通常对箱壁的某些部件进行电气或磁屏蔽。屏蔽有效地将变压器的附加损耗降低了20％至30％。这在节能和提高产品寿命方面起着非常重要的作用。

目前，变压器油箱的屏蔽结构形式有很多种，而且有不同的屏蔽作用。本文简要介绍了一些变压器厂近年来已经采用的油箱结构和制造工艺。这些类型的油箱结构在自主研发的基础上，引进吸收、消化了法国阿尔斯通公司和日本日立工厂的变压器油箱屏蔽结构。该结构的成功应用，效果非常明显。

二、油箱护罩结构

考虑以消除和减小变压器的局部过热，以防止和最小化在钢铁结构部分和油箱壁中产生的涡流损耗的磁通在变压器中的必然性，它是制造厂的责任。一般来说，国内外油箱的屏蔽形式使用两种典型的电屏蔽和磁屏蔽。铝板（或铜板）作为衬里附着在油箱的内壁，并且铝板（或铜板）在漏磁场的作用下感应出涡流。该涡流场防止漏磁通进入箱壁，从而减少了杂散损耗。当然，铝板（或铜板）也有一些涡流损耗，但铝板（或铜板）的电阻很小，因此其损耗很小。这种类型的屏蔽通常被称为电屏蔽。电屏蔽适用于大容量低压变压器。它不仅减少了油箱中的杂散损耗，还减少了励磁曲线，从而减少了绕组中横向漏磁分量产生的涡流。用于电屏蔽的铝板的厚度通常为约8mm，铜板的厚度为约4mm。太厚的屏蔽层难以加工且不经济，并且其屏蔽效果不会提高太多。两者的关系是分子链被缩短，分子间的相互作用减弱。宏观认为，其抗张强度降低。当聚合度N=200，其机械强度基本上等于零，变压器可以不受机械振动和机械应力的影响。

牵引变压器在运行时，负载系数较高，绕组热点温度高于140°C。最大限度地利用绝缘而不会损坏。基本上，使用聚合速率下降作为反映绝缘纸性能的失效标准更合理。聚合度也随温度而变化。温度越高，回归斜率越大，这意味着使用聚合度作为分解标准更有利。

由于电屏蔽是单板工艺，它是良好贴合的，它可以覆盖需要屏蔽油箱内壁的位置，并且适合于将油箱屏蔽成不规则的形状。

如图所示，是一些油箱磁屏蔽的基本结构。一组屏蔽板由硅钢片制成，并作为衬里悬挂在油箱的内壁上。这是因为硅钢板的渗透性大于用于油箱的普通钢板的磁导率，使得漏磁通沿硅钢板流动而不会进入箱壁，从而杂散损耗减少。当然，硅钢板也会在一定程度上引起铁损，但硅钢板的单位损失小。因此，磁屏蔽中的损耗小于箱壁中的损耗。这种方法通常称为磁屏蔽。磁屏蔽通常仅用于大容量、高压变压器，其厚度通常约为30mm。放在靠近磁场强度的磁屏蔽的高绕组的漏磁通的，所述高度超过所述绕组的高度，因为漏磁通进入油箱壁上，绕过磁屏蔽，该磁屏蔽的影响减少。磁屏蔽中发生局部过热。测试表明，磁屏蔽可以减少附加损耗30％左右。

三、制造一些典型的油箱护罩部件

（一）焊接型

焊接型结构适用于所有类型的低电压、大容量的变压器油箱，这种结构首次运用在法国阿尔斯通的37700KVA/10kV整流变压器，屏蔽非导通安装在油箱壁的低压出口侧。屏蔽材料由不锈钢制成，以减少该位置的涡流损耗，并避免局部过热。焊接型结构在日立工厂的变压器上也得以运用，在靠近下夹件的线圈外侧，用4mm的铜板的层安装于箱壁的内部。铜板通过氩弧焊进行穿孔，以达到屏蔽油箱的目的。

由于电屏蔽部分通过焊接固定到屏蔽部分，因此比固定连接方法更方便。这对于国内制造商来说很少见，但常见的是固定连接。我们可以通过生活中一些图片可见。

（二）绕线型

首先将具有良好电感性的硅钢片缠绕在特殊装置的盘上，然后将其推出到合适的磁屏蔽装置中。卷取成型，通过这种方法生产的磁屏蔽，由于绕组层是垂直于和与油箱表面，平行于漏磁通的方向，漏磁通能通过磁屏蔽，从而进入箱壁泄漏从而减少磁通量。减少了油箱中的杂散损失，从而防止了油箱中的局部过热。

变压器配置中的磁屏蔽单元的数量由产品的尺寸和屏蔽的面积决定。对于高电场强度的磁屏蔽仍然有必要采用倒边缘尖角，适当的电屏蔽措施，以避免由于磁屏蔽电场畸变导致变压器的局部放电增加。

（三）粘合型

它由相同尺寸的硅钢板单面刷环氧树脂胶的几个部分组成。通用磁屏蔽的宽度为300毫米，厚度通常为10毫米，长度取决于油箱屏蔽的高度。这种类型的磁屏制作过程很简单，不需要特殊设备。使粘合的磁屏蔽与油箱贴紧即可。磁屏蔽的每个硅钢板平行于箱壁。图2中示出了油箱中的粘合磁屏蔽的悬架结构。以这种方式，漏磁通垂直插入磁屏蔽中，并且与绕线型磁屏蔽相比，对油箱的屏蔽效果减弱。这种结构通常用于大型电力变压器的油箱。

这是日本日立国分工厂的典型磁屏蔽结构，与法国阿尔斯通的粘结磁屏蔽相比，仅增加了绝缘保护盖（见图7）。由于该结构与箱壁绝缘，显然片材也是绝缘的并且增强了屏蔽效果。

绝缘粘结磁屏蔽的制造过程我们是清楚的，这个时候请使用0.3毫米硅钢板，宽度为300毫米，长度视情况而定。逐个焊接镀银的铜条带，使用Ag-Cu系焊条执行乙炔火焰焊接，以平滑焊接后的抛光，没有毛刺。

四、结语

总之，在我们的变压器制作过程中，油箱的屏蔽具有不同的结构、配置和安装固定方法。它可以作用在油箱上，屏蔽效果非常有利于减少油箱的局部过热并减少变压器的杂散损耗。通过以上变压器的油箱认识了解，使我们进一步加深对变压器的油箱屏蔽的相关结构和制造相关工艺的认识和分析。

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