澆注式干式變壓器電磁優(yōu)化設計方法探析

張曄 保定天威順達變壓器有限公司

一、前言

電力對社會發(fā)展與滿足人民日常需求具有不可替代的作用。作為電力傳輸過程中非常重要的一種電器，需要更多的變壓器來解決電能超負荷需求的問題。而決定變壓器價格的主要因素是電磁的設計，為了降低生產(chǎn)成本和提升變壓器的質(zhì)量就要求變壓器生產(chǎn)者不斷的對電磁進行優(yōu)化設計。本文通過對澆注式干式變壓器的電磁優(yōu)化設計方案進行研究，來尋求最佳的設計方案，以確保能夠在保證澆注式干式變壓器質(zhì)量的同時降低生產(chǎn)成本。

二、制定電磁優(yōu)化方案

（一）確定設計方案

通過計算機的電磁優(yōu)化來設計澆注式干式變壓器的優(yōu)點是計算機的運算速度非常快且誤差較小，通過帶入公式可以將所有的最優(yōu)解快速的尋找到，而且還不會受到函數(shù)連續(xù)值的影響。通過計算機來控制電磁優(yōu)化計算既保障了適用性也不會忽視任何一個最優(yōu)解，而且還可以在運算的過程中對最優(yōu)解的個數(shù)進行隨意的設置，當最終結(jié)果計算出來后可以配置最優(yōu)方案。通過這種方式來確定設計方案的優(yōu)點是當出現(xiàn)問題時不用從頭到尾的再次進行計算，而是可以在發(fā)現(xiàn)不合適的地方時及時的剔除舍去。

（二）設計變量選取

由于生產(chǎn)成本的提高生產(chǎn)澆注式干式變壓器的生產(chǎn)廠家所能獲取的利潤就被進一步壓縮。那么在設計變量選取時就要根據(jù)實際情況將廠商生產(chǎn)澆注式干式變壓器的生產(chǎn)成本作為目標函數(shù)，按照生產(chǎn)廠商和市場的具體情況來選擇開發(fā)設計。在設計變量選取時應將以下幾項參量作為基本的單獨變量，例如窗密度、鐵心柱直徑等。剩余的參量可以當作函數(shù)來進行選擇。

（三）約束條件

澆注式干式變壓器的設計約束條件有5點。首先是電路短路時受到的阻抗；其次是空載時的損耗與電流；然后是滿載時的損耗；再其次是高低壓繞組的溫升，因為高低壓繞組都是呈階梯式進行分布的，這就要求線規(guī)的寬厚比率不能超出一定的數(shù)值并且要控制好纏繞的匝數(shù)。對繞組的纏繞與接法方式也是有一定要求的，例如是采用三角形型進行連接還是采用星型來進行連接，對于繞組的接法具體還要根據(jù)客戶的要求來進行設計。最后需要注意的是是否有線繞和有沒有通風管道以及通風管道的大小等。

隨著社會的發(fā)展人們對噪音污染也愈發(fā)重視，這就要求澆注式干式變壓器的生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)時也要考慮硅鋼片的厚度、性能和電磁線的絕緣厚度與使用規(guī)格等。因為這些將影響著澆注式干式變壓器在滿載損耗和空載損耗時所產(chǎn)生的噪音的大小。

三、設計程序的具體過程

由于組成澆注式干式變壓器的結(jié)構(gòu)多種多樣，這其中最復雜的就是電磁關系和結(jié)構(gòu)。這就要求在進行具體的程序設計時要對設計時出現(xiàn)的總變量進行確認，包括繞組匝數(shù)、鐵心柱直徑、中心距、導線的厚度和寬度等。根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)通過計算機計算出內(nèi)模與外模。第二步，算出鐵心柱的直徑。第三步，計算出匝數(shù)。第四步，對線圈尺寸和阻抗進行計算。第五步，找出合適的高低壓繞組。第六步，計算空載時的損耗和滿載時的損耗。根據(jù)以上各個步驟得出的數(shù)據(jù)并結(jié)合過往的經(jīng)驗來制定簡單的設計方案。在制定簡單的設計方案時要對各項數(shù)據(jù)進行檢查，然后根據(jù)客戶提出的要求對其進行澆注式干式變壓器制定。當前的新的設計中使用的高壓套內(nèi)部還是原先的鐵心和高壓繞組，這就導致必須對低壓繞組進行新的設計。由于兩組都是新的設計和新的技術，就導致兩個設計是相反的。對于澆注式干式變壓器的電磁優(yōu)化設計來說，計算繞組具有非常重要的意義。目前澆注式干式變壓器中常用的繞組軟件容量是800kVA 左右。使用這個軟件數(shù)據(jù)進行計算時不僅過程較為簡潔并且結(jié)果也比較簡潔。這樣可以對所有設計方案所需要的成本進行比較清晰的排序，方便生產(chǎn)廠商來進行對比和分析。這樣不僅可以節(jié)約時間還可以提升效率。目前計算中采用的數(shù)據(jù)都是前輩們多年經(jīng)驗總結(jié)出來的有效數(shù)據(jù)，一般的設計過程都是按照原先的過程，基本不會有大的問題和失誤發(fā)生。但是沒有大問題和大失誤發(fā)生不代表不會出現(xiàn)小的問題，比如在設計過程中出現(xiàn)了溫升值多出等問題，雖然小的問題并不會影響設計結(jié)果，但是會降低工作效率。同時還要對是否產(chǎn)生不符合國家規(guī)定的噪音來進行計算。當出現(xiàn)不符合國家規(guī)定的噪音時就要修改方案來進行重新設計。當前澆注式干式變壓器的生產(chǎn)原材料的成本在不斷上漲從而導致生產(chǎn)廠商的利潤在不斷降低。這就要求在設計之前應該建設一個數(shù)據(jù)齊全的數(shù)據(jù)庫，在使用原材料時先計算出所需要的使用的模具，這樣就不會造成原材料浪費和生產(chǎn)成本的上升。最后澆注式干式變壓器的電磁優(yōu)化設計肯定還會存在不足之處，設計出來的變壓器也不全是十全十美的，但如果誤差能夠控制在國家規(guī)定的范圍之內(nèi)的話就還可以進行生產(chǎn)使用。

四、小結(jié)

總之，對澆注式干式變壓器的電磁進行優(yōu)化設計的根本原因是為了降低生產(chǎn)成本。通過對電磁優(yōu)化設計不僅可以節(jié)約生產(chǎn)澆注式干式變壓器的原材料還可以提升澆注式干式變壓器的生產(chǎn)質(zhì)量。而且只需要計算機就能對變壓器軟件進行運用不僅能夠提升工作效率還可以節(jié)約勞動力縮小生產(chǎn)廠商的開支。當前市場對電磁優(yōu)化設計的需求較廣，因此對電磁優(yōu)化設計不僅能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟獲益還能帶來一定的社會效益。并且由于電磁優(yōu)化設計蘊含的環(huán)保理念也符合當下的環(huán)保社會的時代需求，因此對澆注式干式變壓器進行電磁優(yōu)化設計具有非常深遠的意義。