一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构的制作方法

1.本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构。


背景技术：

2.电力变压器大电流引线周围磁场及相应的损耗分析问题受到变压器行业的长期关注。大容量变压器的引线电流可达10ka-30ka，所产生的交变磁场与涡流损耗不容忽视，特别是损耗的集中可能会引起局部过热和绝缘老化问题，影响变压器的正常运行和使用寿命。
3.电力变压器升高座温度异常原因如下：
4.主变压器低压侧升高座的温度由两部分构成：一部分来自绝缘油受热后传递到升高座表面，另一部分是由于升高座本身发热而产生的温度升高。
5.首先，第一种情况是：绝缘油的热量来自变压器铁心损耗发出的热量和变压器绕组产生的热量。在正常情况下，若绝缘油循环冷却不好或局部存在空气，可能导致升高座部位异常发热；变压器铁心和绕组存在的缺陷也会引起变压器局部温度升高。变压器所带负荷为过负荷，变压器安装的环境、海拔高度、冷却系统都与变压器升高座温度异常有关。
6.其次，第二种情况是：由于主变压器低压侧升高座本身发热而引起的温度过高。如果一个导体通过交流电，在其周围就会产生交变磁场，导体通过的交流电数值越大，周围产生的磁场就越强。如果导体外围再有一个闭环的导磁体，就将有交变的磁通通过，在闭环的导磁体上产生涡流，进而就会产生热量。此热量一是随着导体电流增大而增大；二是导磁性能的强弱对发热产生影响，导磁性能越强，磁阻就越小，产生的涡流就越大，发热就越严重。为防止涡流产生不必要的发热，在变压器箱体、升高座，特别是低压侧升高座，发电机封闭母线等涉及到大电流导体的周围，必须采用低导磁材料。
7.金属结构件局部过热，严重影响变压器运行以及使用寿命。为解决变压器金属结构件的热点温升问题，通常通过改变磁路、改善结构件损耗分布以及改善结构件热点位置的散热条件等方式实现。根据屏蔽原理，通常通过在变压器套管内侧加装屏蔽以及在绕组附近安装磁分路改善漏磁分布、降低结构件中杂散损耗，进而降低热点温升是工程上最普遍的做法。目前控制漏磁分布的屏蔽方法有两类，分别是磁屏蔽与铜屏蔽。由于主变压器低压侧升高座本身发热而引起的温度过高，而目前大部分屏蔽结构都是采用铜屏蔽结构，这样的结构不仅对于抑制升高座温度异常的能力有限，而且当磁力线垂直穿透铜屏蔽构件时，铜屏蔽表面产生涡流，生成涡流损耗，导致整体涡流损耗增加，同时铜屏蔽自身也会发热。如果一个导体通过交流电，在其周围就会产生交变磁场，导体通过的交流电数值越大，磁场就越强。当磁力线穿过导体块时，在导体块上就会产生涡流，生成涡流损耗，进而就会产生热量。此热量一是随着导体电流增大而增大；二是导电性能的强弱对发热产生影响，导电性能越强，产生的涡流损耗就越大，发热就越严重。而磁屏蔽方式主要是通过在结构件的表面上放置若干个材料为高导磁率的条形叠片组，叠片组沿结构件表面的漏磁场方向放
置，可以为漏磁场构成一个高磁导率、低损耗的磁通路径，从而降低进入结构件的漏磁，减小结构件中的涡流损耗和磁滞损耗。电屏蔽方式是在结构件表面铺设铝板或铜板，由于屏蔽材料具有的高导电率，进入铝板或铜板的漏磁会在其中产生很大具有去磁作用的涡流，最终进入油箱壁的漏磁得以减小。
8.现有变压器升高座俯视立体示意图，如图1和图2所示，包括端盖1，壁2，底板3，引线4，其中：
9.图1为变压器升高座俯视立体示意图，图2是未加装屏蔽变压器升高座局部仰侧视立体示意图，即为整体的二分之一部分。该结构包括壁2，引线4，端盖1，底板3。所述壁2，端盖1和底板3为低导磁材料。所述引线4为铜材料。该图为加装屏蔽之前的结构,图中所示端盖与壁之间通过焊接连接，将端盖1紧贴在壁2上。底板3与壁2之间的安装关系为：焊接关系，将底板3紧贴在壁2上。
10.所述壁2、端盖1和底板3为低导磁材料，所述引线4为铜材料。引线4上接套管，下接绕组。引线4通过木质线夹固定在器身夹件上。
11.所述端盖1指升高座端盖，升高座整体焊接在油箱盖上。底板3是油箱箱盖局部图。现有的端盖1上设有3个圆孔，分别接a、b、c相套管。
12.电力变压器升高座温度异常后果是：主变压器低压侧升高座温度高会产生两种后果。一是油长期过热，使油逐渐劣化，绝缘性能下降；散热不好，导致线圈绝缘水平降低，会导致变压器损坏；二是长期局部过热，加速密封胶垫的老化、龟裂，失去弹性，严密性能下降，最终导致漏油，轻者影响文明生产，重者发生被迫停机事故，损失惨重，因此要认真分析主变压器低压侧升高座温度高的原因，采取必要的措施，真正把设备隐患消灭在萌芽之中，保证电力变压器的安全运行。
13.大型电力变压器引线的大电流在升高座中引起的局部过热现象，很早就为工程界所注意。在60年代就有苏联学者提出了在油箱盖引线区加隔磁材料或干脆将引线周围材料换成非磁性材料；有学者利用经验公式对三相升高座进行了过热分析；日本日立公司的一个研究小组1981年发表文章，报道了在一台引线电流达20ka的升高座模型上，对避免过热现象进行了研究，但整个研究主要是采用实验手段进行实测；有学者于同一年提出了一种假定圆柱为无限长的二维解析法；1989年，国内对这个问题采用二维有限元法和解析法进行过研究。在国内，1979年原沈阳变压器厂针对一台300kva的三相大电流模型变压器，做了低压引线电流的漏磁及其对结构件温升的试验研究。该厂还对一台三相组合式变压器低压引线箱模型，做了低压引线电流为6000a时的引线漏磁场及局部过热防止措施研究试验。1989年，西安交通大学学者用有限元法进行了大型电力变压器升高座附加损耗的研究。1993年，哈尔滨工业大学学者用边界元法进行了大型电力变压器低压引线漏磁场及局部过热研究。2001年沈阳工业大学学着用几何变换法进行了大型电力变压器磁分路及低压引线电流漏磁效应和局部过热的研究。
14.历史上由变压器升高座温度异常引起的大面积电力系统故障历历在目，由变压器局部过热，进而导致绝缘老化、漏油等问题仍是威胁变压器运行安全与使用寿命的主要因素，涉及到电磁场及温度场等多学科研究领域，如何解决这一难题已成为国内外专家学者研究的热点问题，其研究对电力工业的发展具有重要意义。
15.预防变压器局部过热最有效措施是在漏磁集中部位敷设屏蔽结构，以此来降低漏
磁产生的杂散损耗，进而降低该位置的温度。屏蔽安装位置和结构尺寸对漏磁分布以及屏蔽效果有很大影响，由于屏蔽设计安装不合理导致结构件出现局部过热问题也时有发生。
16.因此，如何预防变压器局部过热的问题，就成为本领域技术人员不断研发的新课题。


技术实现要素：

17.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构。其目的是为了实现通过磁屏蔽有效的抑制变压器升高座温度异常的发明目的。
18.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
19.一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，包括变压器油箱升高座，变压器油箱升高座包括端盖、壁、底板和引线，壁的上部和下部分别固定连接有端盖和底板，还包括磁屏蔽，磁屏蔽设置在壁、底板和端盖的内侧壁上；磁屏蔽为多层相互绝缘的高导磁性条形硅钢片叠置而成。
20.更进一步的，所述磁屏蔽为长方体的箱体结构，尺寸小于变压器油箱升高座内部尺寸；箱体上部为磁屏蔽顶板，磁屏蔽顶板上设有与端盖上的多个圆孔相吻合的顶板圆孔，箱体的底部为磁屏蔽底板；所述磁屏蔽和壁通过绝缘胶固定连接在一起，三条引线分别居中贯穿端盖上的圆孔和磁屏蔽顶板上的顶板圆孔。
21.更进一步的，所述壁上下边缘上，分别对称设置有若干个低导磁卡子；所述端盖的四周对称设置有若干个低导磁卡子。
22.更进一步的，所述低导磁卡子的结构为柱状结构，尺寸为厚度为5mm，宽为5mm，垂直高度为60mm。
23.更进一步的，所述低导磁卡子焊接在壁的上下两端面上，同时所述磁屏蔽的上下两端面上设有与壁上的低导磁卡子位置相对应的凹槽，磁屏蔽顶部的磁屏蔽顶板上的顶板圆孔与端盖上的圆孔相吻合；引线分别居中贯穿端盖上的圆孔和磁屏蔽上的顶板圆孔。
24.更进一步的，所述磁屏蔽由多层相互绝缘的硅钢片叠置粘接而成。
25.更进一步的，所述磁屏蔽由1-6层高导磁性条形硅钢片叠置粘接而成。
26.更进一步的，每层所述高导磁性条形硅钢片的厚度为30mm。
27.更进一步的，所述低导磁卡子沿磁屏蔽的每个壁内侧水平方向上下分别垂直焊接，共计24个，上方低导磁卡子自30mm处向下方弯曲90度，下方低导磁卡子自30mm处向上方弯曲90度固定磁屏蔽；沿端盖四周垂直焊接的低导磁卡子共设有12个，其中四个低导磁卡子分别自30mm处向内弯曲90度固定端盖磁屏蔽。
28.更进一步的，所述磁屏蔽漏磁场和损耗的计算方法如下：
29.由空气与硅钢片接触面上的磁感应强度b和磁场强度h的连续性边界条件可知，硅钢叠片沿叠置方向的磁通密度b
叠积方向
,在空气-硅钢片交界面处是连续的；设空气磁场强度为h
空气
，磁导率为μ
空气
，硅钢片的磁场强度为h
硅钢片
，磁导率为μ
硅钢片
，则
30.b
叠积方向(空气区域)
＝μ
空气h空气
31.b
叠积方向(硅钢片区域)
＝μ
硅钢片h硅钢片
32.沿叠积方向的平均磁场强度为:
[0033][0034]
上式中c为叠片系数，其值为0.97；
[0035]
由于硅钢片磁导率远大于空气磁导率，因此沿磁屏蔽叠积方向的磁导率为:
[0036][0037]
其中，μ
叠积方向(总)
为沿磁屏蔽叠置方向的磁导率，μ
空气
为空气磁导率，c为叠片系数，其值为0.97；
[0038]
磁屏蔽其它两个方向磁导率，即μ
平行方向
由b-h曲线给出；磁屏蔽有效磁导率为：
[0039][0040]
取硅钢片沿叠积方向的电导率为σ
叠积方向
＝0，硅钢片沿水平方向的电导率为σ
水平方向
；
[0041]
电导率模型为：
[0042][0043]
时间平均欧姆损耗通过下式计算：
[0044][0045]
其中，pe为涡流损耗，d为积分符号，v为磁屏蔽体积，j
平均值
为ja在一个周期内的平均值，ja为与j相关的向量，j为一个周期内平均值，j
*
为j的共轭计算；
[0046]
杂散损耗中的磁滞损耗部分在漏磁场计算的基础上引入b-loss曲线来计算:
[0047][0048]
上式中：ph为磁滞损耗，n为单元数量，bm为磁密幅值,i为单元编号，ρ磁屏蔽密度，v为单元体积；
[0049]
总损耗p为：
[0050]
p＝pe+ph[0051]
上式中：p为磁屏蔽损耗，pe为涡流损耗,ph为磁滞损耗。
[0052]
本发明具有以下有益效果及优点：
[0053]
本发明一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构在解决变压器结构件局部过热问题的前提条件下，通过准确计算变压器漏磁场的大小和分布，基于漏磁场精确分析结果，磁屏蔽加装在变压器升高座壁后，有效的将漏磁引入磁屏蔽中，对于变压器升高座壁，端盖和底板上的磁密能够有效降低，减少了涡流。使得变压器升高座壁，端盖和底板上的损
耗能够有效降低。在漏磁集中部位敷设磁屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，进而降低该位置的温度，并防止运行出现故障。本发明具有结构简单、设计合理、安装方便、降损效果明显等特点，并且易于装配，效率高，能够保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。
[0054]
由于预防变压器局部过热最有效措施是在漏磁集中部位敷设屏蔽结构，因此，本发明通过磁屏蔽实现了抑制变压器升高座温度异常的问题，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，进而降低该位置的温度。通过增加磁屏蔽后，磁屏蔽本身虽磁密增加，导致磁屏蔽本身增加了磁滞损耗，但是对于变压器升高座整体而言，加装磁屏蔽降低的损耗要远大于磁屏蔽本身增加的损耗。为防止电力变压器升高座温度异常所采取了一定的措施，为防止变压器内部线圈压环产生涡流发热，本发明采取开口的方法来增大磁阻，限制电流回路的构成。通过在油箱盖引线区加隔磁屏蔽材料，将变压器升高座引线周围材料换成非磁性材料或低导磁材料，来增加磁阻减少涡流。
[0055]
本发明通过在油箱升高座内表面上放置若干个材料为高导磁率硅钢片的条形叠片组，叠片组沿油箱升高座内表面的磁力线方向放置，可以为漏磁场构成一个高磁导率、低损耗的磁通路径，从而极大地降低了进入油箱升高座的漏磁，减小了油箱升高座中的涡流损耗和磁滞损耗。与此同时，在磁屏蔽中虽然也会产生一定的磁滞损耗和涡流损耗，但是增加的损耗远远低于加装磁屏蔽后升高座降低的损耗。相比于铜屏蔽，磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于铜屏蔽，而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要稳定，并防止运行出现故障，保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。
[0056]
本发明将磁屏蔽加装在变压器升高座壁后，有效增加了磁阻，减少了涡流，对于变压器升高座壁，端盖和底板上的磁密能够有效降低。使得变压器升高座壁，端盖和底板上的损耗能够有效降低。增加磁屏蔽后，磁屏蔽本身虽有磁密增加，导致磁屏蔽本身增加了损耗，但是对于变压器升高座整体而言，加装磁屏蔽降低的损耗要远大于磁屏蔽本身增加的损耗。由于磁屏蔽内部减薄结构，使得变压器内部结构更为紧凑和合理。
[0057]
因此，预防变压器局部过热最有效措施是在漏磁集中部位敷设屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，进而降低该位置的温度。屏蔽安装位置和结构尺寸对漏磁分布以及屏蔽效果有很大影响。相比于现有铜屏蔽，磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于磁屏蔽，而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要稳定，并防止运行出现故障，保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。本发明磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于铜屏蔽，而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要相对稳定很多，保障变压器的安全性能和稳定性能，而且当磁力线垂直穿越铜屏蔽构件时，铜屏蔽产生涡流，导致涡流损耗的增加，进而导致铜屏蔽自身也容易发热。由于主变压器低压侧升高座本身发热而引起的温度过高。如果一个导体通过交流电，在其周围就会产生交变磁场，导体通过的交流电数值越大，周围产生的磁场就越强。如果导体外围再有一个闭环的导磁体，就将有交变的磁通通过，在闭环的导磁体上产生涡流，进而就会产生热量。此热量一是随着导体电流增大而增大；二是导磁性能的强弱对发热产生影响，导磁性能越强，磁阻就越小，产生的涡流就越大，发热就越严重。因此合理采用磁屏蔽对于解决变压器升高座温度异常的问题具有重要的工程意义。
附图说明
[0058]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0059]
图1是未加装屏蔽变压器升高座俯侧视立体示意图；
[0060]
图2是未加装屏蔽变压器升高座局部仰侧视立体示意图；
[0061]
图3是本发明结构的俯侧视立体示意图；
[0062]
图4是本发明结构的仰侧视立体示意图；
[0063]
图5是本发明结构加装在变压器升高座的俯侧视立体示意图；
[0064]
图6是图5的局部仰侧视立体示意图；
[0065]
图7是本发明中磁屏蔽材料结构示意图；
[0066]
图8是本发明中磁屏蔽材料方向示意图；
[0067]
图9是本发明结构加装在变压器升高座的俯视立体示意图；
[0068]
图10是本发明结构加装在变压器升高座的另一角度仰视立体示意图；
[0069]
图11是本发明结构低导磁卡子安装固定后局部俯视图；
[0070]
图12是本发明结构低导磁卡子安装固定后局部仰视图；
[0071]
图13是本发明中未加装端盖的磁屏蔽结构示意图；
[0072]
图14是图13中磁屏蔽局部放大结构示意图；
[0073]
图15是本发明中磁屏蔽部分加装低导磁卡子示意图；
[0074]
图16是本发明中磁屏蔽顶板结构示意图；
[0075]
图17是图16磁屏蔽顶板加装低导磁卡子后俯视图；
[0076]
图18是图17局部放大结构示意图。
[0077]
附图标记说明：
[0078]
端盖1，壁2，底板3，引线4，磁屏蔽5，低导磁卡子6，凹槽7，磁屏蔽顶板8，顶板圆孔9，磁屏蔽底板10。
具体实施方式
[0079]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0080]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0081]
下面参照图3-图18描述本发明一些实施例的技术方案。
[0082]
实施例1
[0083]
本发明提供了一个实施例，是一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，在漏磁集中部位敷设磁屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，降低该位置的温度，防止运行出现故障。
[0084]
在对磁场分布以及附加损耗进行准确分析的基础上，采取相应措施避免漏磁过大，加装了屏蔽构件，对于降低损耗、提高效率、改善运行条件有着十分重要的实际意义和
理论意义。通过在变压器升高座内侧加装电屏蔽以及在绕组附近安装磁分路改善漏磁分布、降低结构件中杂散损耗，进而降低热点温升是工程上最普遍的做法。
[0085]
如图3和图4所示，图3是本发明结构的俯侧视立体示意图，图4是本发明结构的仰侧视立体示意图。
[0086]
本发明通过在油箱盖引线区，即油箱升高座内表面上放置材料为高导磁率硅钢片的条形叠片组磁屏蔽材料，叠片组沿油箱升高座内表面的磁力线方向放置，将变压器升高座引线周围材料换成非磁性材料或低导磁材料，来增加磁阻减少涡流。
[0087]
本发明一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，包括端盖1、壁2、底板3和引线4，端盖1与壁2之间焊接连接，将端盖1紧贴在壁2上部，底板3与壁2之间焊连接，将底板紧贴在壁2下部。所述端盖1、壁2和底板3均为低导磁材料制成，所述引线4为铜材料制成。本发明还包括磁屏蔽5，具体是在现有升高座的壁2、底板3和端盖1的内部增加了一层磁屏蔽5。所述磁屏蔽5为长方体箱体结构，与变压器油箱升高座结构相同，尺寸略小于变压器油箱升高座内部尺寸。更具体的，所述磁屏蔽5为尺寸小于壁2的箱体结构，箱体上部为磁屏蔽顶板8，磁屏蔽顶板8上设有与端盖1上的多个圆孔相吻合的顶板圆孔9，箱体的底部为磁屏蔽底板10。所述磁屏蔽5和壁2之间的间隙处注有绝缘胶，通过注入的绝缘胶将磁屏蔽5与壁2固定连接在一起。其中，三条引线4分别居中贯穿端盖1上的圆孔和磁屏蔽顶板8上的顶板圆孔9，引线4与壁2互相平行设置，引线4与底板3之间互相垂直设置。引线4上接套管，下接绕组，引线4固定在器身夹件上，如图9和图10所示。
[0088]
如图9和图10所示,本发明所述磁屏蔽5与壁2之间的安装关系为：壁2上下边缘焊装有铁质的低导磁卡子6。如图11和图12所示,所述低导磁卡子6的结构为柱状结构，焊接在壁2的上下两端面上。同时所述磁屏蔽5的上下两端面上设有与壁2上的低导磁卡子6位置相对应的凹槽7。通过低导磁卡子6将磁屏蔽5紧卡在端盖1和壁2的内表面，并且使磁屏蔽5顶部的磁屏蔽顶板8上的顶板圆孔9与端盖1上的圆孔相吻合；同时使引线4分别居中贯穿端盖1上的圆孔和磁屏蔽5上的顶板圆孔9；引线4上接套管，下接绕组，引线4与壁2之间互相平行设置，引线4与底板3之间互相垂直设置。
[0089]
如图13和图14所示，所述磁屏蔽5为多层高导磁性条形硅钢片构成，具体是由多层相互绝缘的硅钢片叠置粘接而成，并通过绝缘胶将磁屏蔽5和壁2紧贴粘接在一起。所述每层高导磁性条形硅钢片的厚度为30mm，具体实施时所述磁屏蔽5可以由1-6层高导磁性条形硅钢片叠置粘接而成。
[0090]
如图15所示，图15是本发明中磁屏蔽部分加装低导磁卡子示意图。所述低导磁卡子6的一端焊接在壁2的边缘上，通过低导磁卡子6实现将磁屏蔽5夹紧固定连接在一起。所述磁屏蔽5的上下边缘上与壁2上的低导磁卡子6相对应的位置上设有凹槽7，使低导磁卡子6可以卡在该凹槽7中，起到固定磁屏蔽5的作用。
[0091]
所述低导磁卡子6沿磁屏蔽5的每个壁内侧水平方向上下分别垂直焊接，尺寸为厚度5mm、宽5mm、垂直高度60mm，共计24个，然后将上方垂直高度60mm的低导磁卡子6自30mm处向下方弯曲90度，同理将下方垂直高度60mm的低导磁卡子6自30mm处向上方弯曲90度，实现固定磁屏蔽5的效果。所述沿端盖1四周垂直焊接厚度5mm、宽度5mm、垂直高度60mm的低导磁卡子6，共计12个，然后将四个低导磁卡子6分别自30mm处向内弯曲90度，实现固定端盖磁屏蔽5的效果。本发明中使用绝缘胶对硅钢片进行粘合，而绝缘胶对变压器升高座损耗没有影
响，并且绝缘胶的使用有利于减少永磁铁的涡流损耗。
[0092]
如图16-图18所示，所述端盖1为面积大于壁2的平板结构，上面设有多个圆孔。所述壁2为四面框架结构。所述底板3为面积大于端盖1的平板结构。所述引线4为现有市售同类产品。
[0093]
本发明加装磁屏蔽的原理及作用如下：
[0094]
在大型电力变压器中,绕组产生的漏磁场在结构件中产生不可忽略的杂散损耗，并且其分布十分不均匀，这种分布不均匀的损耗在大型电力变压器中将会引起结构件局部过热现象。经验表明，大型电力变压器结构件的最大损耗密度或磁通密度超出一定范围后可能会引起局部过热问题。
[0095]
因此，在对磁场分布以及附加损耗进行准确分析的基础上，还应采取相应措施避免漏磁过大，而加装屏蔽构件对于降低损耗、提高效率、改善运行条件有着十分重要的实际意义和理论意义。
[0096]
本发明提供的一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，由于预防变压器局部过热最有效措施是在漏磁集中部位敷设屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，进而降低该位置的温度，屏蔽安装位置和结构尺寸对漏磁分布以及屏蔽效果有很大影响。相比于现有铜屏蔽，本发明磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于现有铜屏蔽，磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于磁屏蔽，而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要稳定，并防止运行出现故障，保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要稳定，并防止运行出现故障，保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。综合电磁设计、应用经验来看，磁屏蔽相比电屏蔽效果要好，应用也更为广泛。磁屏蔽安装位置以及设计方法对变压器金属结构件热点位置及温升有至关重要的影响，在起到降低杂散损耗作用的同时也可能引发其他故障。因此，合理设计变压器磁屏蔽安装位置以及屏蔽结构对变压器结构件热点温升以及预防也是至关重要。
[0097]
在具体实施时，当绕组通电之后，产生磁场，在未加装本发明磁屏蔽之前，该磁场会在结构件上产生杂散损耗。如果不对其加以控制，金属结构件局部过热，严重影响变压器运行以及使用寿命。而本发明一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，如图5和图6所示所示，图5是本发明结构加装在变压器升高座的俯侧视立体示意图；图6是本发明结构加装在变压器升高座的局部仰侧视立体示意图，即为整体的二分之一部分。
[0098]
由于视角原因，图5中看不到磁屏蔽，磁屏蔽结构及安装位置可以参见图6。在图6中，将本发明结构加装在变压器升高座中，由此视角可清晰见到磁屏蔽5的结构及安装位置。
[0099]
本发明通过加将磁屏蔽5为漏磁场构成一个高磁导率、低损耗的磁通路径，从而极大地降低了进入结构件的漏磁，进而大大减小了结构件中的涡流损耗和磁滞损耗。与此同时，在磁屏蔽中虽然也会产生一定的迟滞损耗和涡流损耗，但是增加的损耗远远低于加装磁屏蔽后升高座降低的损耗。相比于铜屏蔽，磁屏蔽抑制升高座温度异常的能力要远高于磁屏蔽，而且磁屏蔽本身也比铜屏蔽在温度波动上要稳定，并防止运行出现故障，保障变压器安全可靠地运行，保障变压器的安全性能和稳定性能。
[0100]
本发明所述磁屏蔽5采用的材料为非线性导磁材料，叠装的磁屏蔽表现为各向异
性。因此在计算漏磁场和损耗的过程中需要考虑其非线性和各向异性磁特性，以避免计算错误。由于磁屏蔽是由多层相互绝缘的硅钢片叠置而成，沿叠置方向和垂直叠置方向上电磁性能完全不同。因此，磁屏蔽存在着结构的各向异性特征。硅钢叠片模型示意图如图7和图8所示，图7是本发明中磁屏蔽材料结构示意图，图8是本发明中磁屏蔽材料方向示意图。
[0101]
本发明计算所述磁屏蔽5漏磁场和损耗的方法如下：
[0102]
由空气与硅钢片接触面上的磁感应强度b和磁场强度h的连续性边界条件可知，硅钢叠片沿叠置方向的磁通密度b
叠积方向
,在空气-硅钢片交界面处是连续的。设空气磁场强度为h
空气
，磁导率为μ
空气
，硅钢片的磁场强度为h
硅钢片
，磁导率为μ
硅钢片
，则
[0103]b叠积方向(空气区域)
＝μ
空气h空气
[0104]b叠积方向(硅钢片区域)
＝μ
硅钢片h硅钢片
[0105]
沿叠积方向的平均磁场强度为:
[0106][0107]
上式中c为叠片系数，其值为0.97。
[0108]
由于硅钢片磁导率远大于空气磁导率，因此沿磁屏蔽叠积方向的磁导率为:
[0109][0110]
其中，μ
叠积方向(总)
为沿磁屏蔽叠置方向的磁导率，μ
空气
为空气磁导率，c为叠片系数，其值为0.97。
[0111]
磁屏蔽其它两个方向磁导率，即μ
平行方向
由b-h曲线给出。因此，磁屏蔽有效磁导率为：
[0112][0113]
在硅钢片内沿叠积方向涡流非常小，认为其中的涡流损耗可以忽略不计，取硅钢片沿叠积方向的电导率为σ
叠积方向
＝0，硅钢片沿水平方向的电导率为σ
水平方向
。
[0114]
电导率模型为：
[0115][0116]
时间平均欧姆损耗(涡流损耗)可以通过下式计算：
[0117][0118]
其中，pe为涡流损耗，d为积分符号，v为磁屏蔽体积，j
平均值
为ja在一个周期内的平均值，ja为与j相关的向量，j为一个周期内平均值，j
*
为j的共轭计算。
[0119]
杂散损耗中的磁滞损耗部分可以在漏磁场计算的基础上引入b-loss曲线来计算:
[0120][0121]
上式中：ph为磁滞损耗，n为单元数量，bm为磁密幅值,i为单元编号，ρ磁屏蔽密度，v为单元体积。
[0122]
总损耗p为：
[0123]
p＝pe+ph[0124]
上式中：p为磁屏蔽损耗，pe为涡流损耗,ph为磁滞损耗。
[0125]
实施例2
[0126]
本发明又提供了一个实施例，是一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，在漏磁集中部位敷设磁屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，降低该位置的温度，防止运行出现故障。
[0127]
本实施例通过在sfp-720000/500产品中加装本发明变压器屏蔽结构，经过验证，能够减少杂散损耗20.12kw。
[0128]
实施例3
[0129]
本发明又提供了一个实施例，是一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，在漏磁集中部位敷设磁屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，降低该位置的温度，防止运行出现故障。
[0130]
本实施例通过在sfpsz10-240000/220产品中加装本发明变压器屏蔽结构，经过验证，能够减少杂散损耗7.04kw。
[0131]
实施例4
[0132]
本发明又提供了一个实施例，是一种抑制升高座温度异常的变压器屏蔽结构，在漏磁集中部位敷设磁屏蔽结构，以此来降低漏磁产生的杂散损耗，降低该位置的温度，防止运行出现故障。
[0133]
本实施例通过在sfp10-430000/220产品中加装本发明变压器屏蔽结构，经过验证，能够减少杂散损耗13.52kw。
[0134]
在本发明中，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0135]
本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
[0136]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0137]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何
修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。