附加損耗

電力變壓器的附加損耗是繞組、鐵心、結構件等導電材料在交變的漏磁場中產生的渦流引起的。其大小對變壓器的製造成本和運行經濟性都有較大的影響。隨着變壓器單機容量的日益增大，其損耗和由此誘發的局部過熱問題也愈加突出，因此對於變壓器附加損耗分佈的準確計算和附加損耗抑制方法的研究具有十分重要的工程價值 ^[1]  。

變壓器附加損耗的計算是變壓器設計中一個很困難的問題，設計人員大多還是沿用過去的解析公式、半經驗公式來計算損耗，而不考慮其分佈情況，這在一定程度上可以滿足工程的需求，但是對於新產品的研發及性能的優化上就具有一定的侷限性。鑑於此，國內外學者紛紛採用有限元數值方法來計算變壓器的雜散損耗。

為了等效鐵心的疊積效果和對不同角度進入鐵心的磁通的弱磁效果，可以通過設置鐵心材料的各向異性來滿足，忽略導磁材料磁性能的非線性，按線性來處理。這是因為漏磁場中的磁場能量主要集中在不導磁區域，導磁材料為磁通提供了一個短接通路，在其非飽和的工作區域內磁導率的變化對空間的漏磁場影響不大。在磁密很小的情況下，導磁材料中磁滯損耗所佔的比例很小，因此可忽略鐵心硅鋼片和各金屬結構件材料的磁滯特性以及磁滯損耗。

以一台型號為SRN-M2500/34.5油浸變壓器為例進行了漏磁場分析。當漏磁通從鐵心片疊積方向進入鐵心時，將在鐵心片內產生渦流，渦流主要集中在與低壓繞組端部相應的高度，此處的渦流損耗亦比較高。這與分析得到的拉板渦流及其損耗分佈特點一致。外殼的渦流及其損耗的分佈受到透入深度的影響，主要集中在內表面上跟電抗高度對應的範圍內，因此在採用電屏蔽減小油箱的渦流損耗時，屏蔽的高度應超過繞組總高度並儘可能高一些，否則漏磁通會繞過屏蔽進入油箱壁中，從而降低屏蔽的效果。對於鐵軛夾件的渦流及其損耗主要集中在與高低壓繞組端部對應的面上，這是由於此處的漏磁場強度比較大；同時，從此處進入的磁通會沿着夾件進入鐵心軛部疊片內，從而導致鐵心軛部區域損耗有所增加 ^[1]  。

傳統的變壓器附加損耗主要是以其中某一結構件為研究對象進行分析並採用相應的方法來抑制損耗，這樣，這些結構件中的損耗將會明顯減小。但是，它將影響漏磁場的分佈並可能導致其它結構件中的附加損耗增加，甚至還會產生局部過熱。究竟是利是弊，需要通過一種抑制方案對總附加損耗和各損耗組份的降低效果進行比較。從結構件材料、分接類型2方面研究其對變壓器附加損耗及其各損耗組分的影響 ^[2]  。

1.件材料對雜散損耗的影響

當結構件選用非導磁鋼時，總的附加損耗顯著降低，這個時候繞組和鐵心邊中的渦流損耗基本不變，而結構件中的損耗受導磁率和電阻率的影響，下降明顯 ^[1]  。

3.類型對雜散損耗的影響

在選用中部出線分接類型時，附加損耗降低，這是由於中部出線軸向不平衡安匝數要小於端部出線，輻向漏磁通得到消弱的同時，負載損耗降低。因此在大容量的變壓器中，高壓層式繞組應儘量選用中部出線的分接類型。