浅谈油浸式变压器绕组涡流损耗及温升分布

油浸式变压器作为电力系统的重要设备，它的运行效率高低直接关系到整个电网的经济性。绕组涡流损耗及温升分布是油浸式变压器运行期间经常出现的问题，深入分析该问题对于提高变压器的运行效率、延长使用寿命具有重要的现实意义。借此，就油浸式变压器绕组涡流损耗及温升分布展开浅谈。

1 油浸式变压器绕组涡流损耗分析

1.1 绕组涡流损耗原因

绕组涡流损耗是油浸式变压器比较常见的一种现象，当电流从变压器绕组通过时，由于电磁感应的作用，会在绕组内部产生交变磁场，受交变磁场的影响，绕组导体内部会形成涡流，当涡流在导体内流动时，因导体本身的电阻会产生一定的热量，这部分热量损失即为绕组涡流损耗。引起油浸式变压器绕组涡流损耗的原因有以下方面：

1.1.1 电磁感应

在引起油浸式变压器绕组涡流损耗的原因中，电磁感应是主要原因。涡流在绕组导体材料的电阻作用下转化为焦耳热，从而导致能量损耗，不仅会造成变压器的运行效率降低，而且还会引起绕组温度升高，长期处于高温运行会加快绕组绝缘材料的老化速度，变压器的使用寿命将会随之缩短，运行可靠性也将大幅度下降。

1.1.2 导体材料

油浸式变压器绕组导体材料的性能是引起涡流损耗的重要原因之一，不同的导体材料电阻率有所差别，由此会对涡流的形成与损耗的大小产生影响。油浸式变压器的绕组以铜和铝导体为主，此类导体的电阻率较低，虽然能够降低电流损耗，但却导致涡流的强度增大，造成更大的损耗[1]。

1.1.3 结构设计

油浸式变压器绕组的结构布局、导体的排列方式、绝缘等会使磁场分布发生改变，由此会对涡流的产生与损耗造成直接影响。如果绕组结构不合理，将会导致涡流损耗增大，进而导致变压器的整体性能下降。

1.1.4 热传导特性

热传导是热量从高温的区域内向低温区域传递的过程，在变压器绕组中，当电流通过导体时会产生热量，若是绕组的热传导性能不佳，则会导致热量在局部积聚，致使绕组温度升高，进而引起涡流损耗。

1.2 绕组涡流损耗的降低

绕组涡流损耗会对油浸式变压器的运行效率和寿命产生不利影响。因此，要采取有效的方法和措施降低损耗。

1.2.1 抑制电磁感应

抑制电磁感应是降低绕组涡流损耗较为有效的途径之一，可以采用电磁屏蔽技术，具体做法是在变压器绕组周围设置电磁屏蔽层，引导磁力线沿特定路径流动，防止从绕组导体上直接穿过，从而减少电磁感应效应，降低涡流损耗。电磁屏蔽层可以隔离外部电磁场的干扰，提高变压器的抗干扰能力。

1.2.2 优选导体材料

通过选择适宜的绕组导体材料，可以达到降低涡流损耗的目的。与铜、铝的导体相比，硅钢片的电阻率更低。因此，在电流相同的前提条件下，硅钢片所产生的涡流损耗更小。可将硅钢片作为油浸式变压器绕组导体材料，从而达到降低绕组涡流损耗的目的。硅钢片的耐热性好且机械强度高，可使变压器在复杂环境下保持稳定、可靠运行。

1.2.3 优化结构设计

对油浸式变压器的结构进行优化设计能够降低绕组涡流损耗。如，改进绕组形状、调整绕组间距、优化铁芯结构等，这样可以减少涡流的产生。除此之外，要对变压器的冷却系统合理设计，增加散热效率，从而降低绕组温度，减少涡流损耗。

1.2.4 改进热传导性能

选用导热性能好的绝缘材料，使热量可以及时传递，防止局部过热；增加散热片的数量或优化散热器的布局，提高散热效率；采用强制冷却方式，如风扇或油泵等，增强热传导效果，降低绕组温度，减少涡流损耗[2]。

2 油浸式变压器绕组温升分布

2.1 影响绕组温升分布的因素

油浸式变压器处于正常运行期间，绕组各部分的温度变化情况即温升分布，它受诸多因素的影响，如负载、冷却方式、环境温度等。

2.1.1 负载

当油浸式变压器的负载超过额定容量时，绕组与铁芯的损耗将会增加，从而造成温度升高。负载电流的增加会导致铜损进一步增大，并且磁通密度增大会使铁损随之增加‌。

2.1.2‌冷却方式

油浸式变压器采用的冷却方式对散热效果具有直接影响，如果散热不佳，则会引起绕组温升分布。‌如，冷却油缺失或变质使散热效果下降，从而导致温度升高‌。

2.1.3‌环境温度

环当环境发生变化时，会对处于该环境中运行的油浸式变压器绕组温升分布造成影响，这种情况在冬季和夏季非常明显。由于环境温度不同，使绕组温

升有所差别，会影响其使用寿命‌。

2.2 绕组温升的测量方法

油浸式变压器绕组温升常用的测量方法有以下几种：直接测量、间接测量、热模拟测量等。其中，直接测量是在变压器的绕组内埋置传感装置，以温度测量仪完成测量，该测量方法适用于对绕组温度有精确要求的场合，尤其是需要实时监测绕组温度变化的油浸式变压器；间接测量是按变压器负载损耗与负载电流之间的正比关系进行计算，根据计算所得的结果确定绕组温升，该方法适用于对绕组温度精确度要求不高的场合，或是以直接测量法难以有效测量的情况；热模拟测量是借助电流变送器和电热元件叠加温度反映然组的温度，该测量方法适用于需要对绕组温度模拟测试的场合[3]。在实际测量中，可结合具体情况，对上述测量方法合理选择，确保绕组温升测量结果的准确性。

3 结论

综上所述，在油浸式变压器的运行中，要重视绕组涡流损耗及温升分布，了解引起涡流损耗的原因及温升分布的影响因素，采取合理可行的方法和措施降低涡流损耗、测量绕组温升，为变压器稳定、可靠运行提供保障。

参考文献

[1] 邹高增 , 冯旭 , 周俊华 , 苏磊 , 冷陈炜 . 油浸式变压器绕组介质损耗因数与温度关系分析 [J]. 水电与新能源 ,2023,37(5):13-15,21.

[2] 段延达 . 油浸式变压器绕组热点温度的仿真研究 [D]. 华北电力大学 ( 北京 ),2023.

[3] 杨春 . 油浸式变压器温度特性及其热点温度预测研究 [D]. 南京邮电大学 ,2023.