中电电气（江苏）变压器制造有限公司 镇江 212200
摘要：110kV油浸式变压器的安全运行对电网的可靠供电至关重要，为了能可靠应对多种情况下的突发短路事故，提高110kV油浸式变压器的短路阻抗已成为趋势；本文通过探讨110kV油浸式高阻抗变压器杂散损耗的影响因素，提出降低杂散损耗的改进措施及设计经验公式的修正意见；
关键词：高阻抗；杂散损耗；横向漏磁
1 前言
随着电力行业的不断发展，针对110kV变压器运行的稳定可靠、抗 突发短路能力等方面都提出了更高的要求。大部分电力设计院已经开始采用高阻抗变压器来替代常规阻抗变压器，可以有效降低短路电流倍数，提高变压器运行的稳定可靠性。研究110kV油浸式高阻抗变压器负载损耗的准确便捷计算方法和降低杂散损耗的改进措施显得意义重大。
2疑难问题：
由于110kV高阻抗变压器没有成熟的设计及生产经验，损耗设计没有完善的计算体系。若仍用传统的公式计算损耗，较大的偏差可能会造成产品性能达不到标准要求。如何准确计算高阻抗变压器的负载损耗，尤其是杂散损耗及横向漏磁计算，并有效降低杂散损耗，是本文探讨的主要问题。
3 高阻抗变压器杂散损耗的影响因素
3.1杂散损耗计算方面
传统的杂散损耗计算公式：
Pzs= K×Φo^2×Ux^2×Hx^3/（S×(Hx+2×(R-Rp))^2）
式中K为杂散损耗系数,常规阻抗变压器K一般为2.19，Ux为阻抗电压；
修正后的杂散损耗计算公式：
Pzs= K×α^2×Φo^2×Ux^2×Hx^3/（S×(Hx+2×(R-Rp))^2）
式中K为杂散损耗系数，Ux为阻抗电压，α为漏磁系数，物理意义相当于两个漏磁断面之比：
α=∑D/ ∑aR
∑D=1/2×a1×R1+a12×R12+1/2×a2×R2
∑aR=1/3×a1×R1+a12×R12+1/3×a2×R2
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当Ux=11~14时，K=1.8;Ux=14.5~18时, K=1.5; Ux=18.5~22时, K=1.3;
以SFZ11-25000/110变压器（阻抗16%）为例,按常规计算方法杂散损耗为9.1kW,按照修正后的计算公式计算为16.2kW,两者相差7.1kW。通过上述例子可以发现高阻抗变压器的杂散损耗较常规阻抗变压器高了43.8%；
3.2结构设计方面:
3.2.1改善漏磁场图形高阻抗变压器在绕组端部存在较大的横向漏磁分量,可以考虑采用硅钢片或导磁钢板放置于绕组两端部的支撑件上,作为横向漏磁的磁分路,可以降低绕组端部对夹件的杂散损耗。
3.2.2采用特殊的结构设计
铁心拉板中间开隔磁槽，铁心最小级中间开槽;尽量采用圆形铁轭，加大上、下夹件对铁轭端面的距离，尽量减小上、下夹件的支撑件与漏磁场垂直方向的截面;
3.2.3改进油箱结构设计
在油箱低压升高座上采用无磁钢板;对于高阻抗变压器,可以考虑在油箱箱壁上安装磁屏蔽。以SFSZ11-63000/110为例，我们分别做了油箱安装磁屏蔽和不装磁屏蔽的损耗试验，并仿真分析了杂散损耗在夹件、拉板、油箱、铁心边沿的影响；
仿真分析计算结果见下表：
拉板杂散损耗分布 铁心杂散损耗分布
SFSZ11-63000/110变压器在两次不同情况下的测试结果对比
由仿真分析和实测结果可以看出，杂散损耗主要是油箱、夹件、铁心和拉板引起，油箱引起的杂散占比最大；油箱的杂散损耗在是否安装磁屏蔽情况下和阻抗的相对值关系较大，阻抗18.6%时，两者相差8%左右；阻抗10.3%时，两者相差4.5%左右，阻抗6.5%时，两者几乎一致。
3.3横向漏磁方面
对一些大容量高阻抗变压器，由于其横向漏磁通与容量和阻抗电压成正比，如果安匝分布不合理，将会使横向漏磁通分量成倍增加，其产生的横向涡流损耗已经不容忽视，同时在箱壁上产生较大的杂散损耗。
横向漏磁通在线圈导线中的横向涡流损耗可以按下式计算
P/G=k×（I×W/τ×10^4）^2×((∑k=1,mρk^2×∑j=1,m hj×(αj-1^2+
αj-1×αj+αj^2) /Hk)×b^2 (W/kg)
式中，k=0.227, G为所计算绕组重量, ρk、αj及Hk分别为对应不平衡安匝区域横向罗氏系数、最大不平衡安匝及区域高度;
也可以按照下述简化公式计算
Kwx= k×10^2×（Bx×b/j）^2
式中，b为与横向漏磁场方向垂直的导线尺寸，j为所计算线圈的电流密度，Bx为等效横向漏磁通密度，通常为纵向漏磁通密度Bm的10~20%，k通常取2.99。其中Bm= 17.8×I×W ×ρ×10^-4/H
以SFZ11-25000/110变压器（阻抗16%）为例, 经计算Bm=0.226T，高压线圈Kwx=1.7%（以Bx= Bm×10%计算时），Kwx=7%（以Bx= Bm×20%计算时）
低压线圈Kwx=0.6%（以Bx= Bm×10%计算时），Kwx=2.2%（以Bx= Bm×20%计算时）；高压线圈产生的横向涡流损耗为1~4.5kW，低压线圈产生的横向涡流损耗为0.3~1kW。
4 结论
经过对高阻抗变压器在杂散损耗方面的影响分析及杂散损耗修正计算后，可以看出高阻抗变压器的杂散损耗占比较大，尤其是油箱引起的损耗；另外传统经验公式已经不适用与高阻抗变压器，需要修正以后计算；以SFSZ11-63000/110变压器为例，负载损耗经过修正计算后为高对中为261.8kW，试验实测值261.1kW，计算与实测几乎一致；高对低为287.3kW，试验实测值282.5kW，计算与实测相差1.67%；说明修正的计算方法和采取的改进措施行之有效，可以指导生产。
参考文献：
［1］张修启 变压器电磁计算主要公式推证
［2］路长柏 变压器制造与工艺
［3］谢毓城. 电力变压器手册［K］．北京：机械工业出版社
［4］刘传彝 电力变压器设计计算方法与实践
［5］GB/T 6451-2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》