[发明专利]涡流屏蔽装置和三相变压器

说明书

本发明涉及一种涡流屏蔽装置和一种电力变压器，更具体地，涉及一种涡流屏蔽装置，它适用于减少由于封闭在铁箱里，各自集中绕在磁芯上的高压绕组和低压绕组之间气隙中泄漏的磁通在铁箱内壁所产生的涡流，以及采用涡流屏蔽装置的三相变压器。

近年来功率需求增长使得电力变压器容量变大。

许多电力变压器都是包括绕组内部铁芯的内铁型，采用的结构是一次绕组和二次绕组成对地集中绕在一个芯上。带有含油铁箱，用油绝缘和油冷却的变压器的主要趋势是三相集中绕组绕在三相三柱铁芯或者三相五柱铁芯上，并且包含在一个长形箱中。在三相绕组放置在一个铁箱中的情况下，已经考虑到相应相之间有120的相位差，所产生的涡流总体抵销，除了靠近相应绕组的局部以外，很难出现分布广的涡流。

另一方面，虽然涡流难以出现，但是出现的涡流却不小，在例如JPA1-89409，JPA63-117412，JPA62-73703，JPA62-37919等中公布了用于减少在一般变压器的铁箱中涡流的现有技术。

现有技术的JPA1-89409中公布了一种技术，其中，在磁通渗透到的位置上装有诸如铜片的低电阻部件，使得涡流出现在低电阻部件上，由于涡流所产生的反方向磁场，防止磁通渗透到铁制的高电阻部件上，便减小了由于涡流造成的功率损耗。此外，JPA63-117412，JPA62-73703，JPA62-37919均公布了一种现有技术，在磁通渗透的位置上装有难于产生涡流的迭层钢片，防止磁通渗透到铁箱上。

这些装置有效地抑制了在磁通直接渗透到的位置上出现的局部涡流，但是，如以下将要讲述的，对于渗透到平板厚度以内的磁通所造成的环形涡流，和在三相变压器中三次谐波分量磁通所引起的分散环形涡流，它们并不会有很大的效果。

这里参考图3至图5来说明环形涡流，和在三相变压器中三次谐波分量磁通所引起的分散环形涡流。

图3为一个常规三相变压器部分剖开的结构透视图。在图3中，一台三相变压器100包括一个磁心2，三对绕组1a，1b，1c，每一对绕组绕在磁心2的每一个柱上，磁心夹22夹紧并固定磁心2，铁箱3包含这些部件于其中。在铁箱3中充满了作为绝缘和冷却之用的油。变压器100是磁心型的，它的芯柱包含在每一对绕组的内部，每一对绕组采用集中排列，一次绕组4和二次绕组5围绕磁心2排列。一次和二次绕组4，5均绕在一个五柱磁心2上，边轭6为通用的。变压器100的本体安装在一个充油的矩形铁箱3中。在采用三柱磁心的情况下，绕组仍然以同样的方式绕制。

参考变压器剖面图图4和变压器的部分剖开透视图图5来说明在此类三相变压器上出现涡流的状态。

在图4中，一次绕组4绕在磁心2的外周边上，二次绕组5绕在一次绕组4上，两者之间有一个绕组内气隙7，即一次绕组和二次绕组之间的气隙。铁箱3安置在二次绕组5的更外侧。在具有这种内部结构的变压器100中，从绕组4和绕组5之间的绕组内气隙7泄漏的部分磁通8被吸引到由磁性材料制成的铁箱壁上，穿过铁箱壁，返回到绕组内气隙7。此时，在铁箱3的外壁表面3a所包围起来的内部区域中，等量的磁通仅来回地运动，由外壁表面3a所封闭的链接磁通，更具体地说，净磁通并不存在。因此，从绕组内气隙7泄漏的磁通8不会在铁箱3的外壁表面3a上产生任何涡流。

另一方面，铁箱3的内壁表面3b所包围起来的内部区域中，由于通过绕组内气隙7的磁通作为净链接磁通存在，在抵销净链接磁通的方向上出现涡流10。如图5所示，涡流10变成在铁箱3侧表面上，在离开绕组对1a，1b和1c相邻位置的位置上水平方向流动的涡流。

然而，如图5所示，在绕组对1a，1b和1c相邻位置上，由于绕组对1a，1b和1c的相位不同，有一个时刻极性反转，此时，出现了诸如连接相邻绕组对1a，1b和1c的相间跨接磁通21a，21b。由于相间跨接磁通21a，21b出现在图5中的水平方向(垂直于绕组对1a，1b和1c的磁心的方向)，这些磁通所产生的涡流是在垂直方向(平行于绕组对1a，1b和1c的磁心的方向)。因此，涡流的方向从水平方向改变到垂直方向，采取通过铁箱3的顶部或底部，回到相对的表面，再返回来的路线。