" #$%& 电磁优化设计
在软件约束条件中 !考虑散热 ! 绕组对油温升要 求均不超过 %>? ’考虑绕组自身短路机械强度 ! 普通 扁铜线厚度要求不小于 %7(%@@ ! 绕组油道对称布 置 !减小安匝不平衡率 ’ 低压 $ 高压绕组采用连续式 ! 要考虑导线的宽厚比及最大并绕根数等 ,
!"#
$#%&’!(%% ) *( 优化
4/)6/ %%#2, ,-8$$./9 : (($./ 及以下容量产品选
用自冷式 -;<9< &! 且噪声水平低于 ,8=& , 本文分别以 -+./ $((8./ 级双绕组电力变压器 为例 !在不降低产品可靠性和寿命前提下 !以变压器 主要材料成本最低为优化目标 ! 通过全局优化设计 软件计算对比 ! 从中找出规律和最大限度降低成本 的设计方案 ,为便于分析 ! 下面仅考虑硅钢片和铜线 消耗 ! 实际上若硅钢片和铜线消耗减少 ! 变压器油 $ 绝缘材料 $ 钢板等材料也会减少 ,
< 5H < 5H
最负 %*$/ 质量 < 5K
调压 短路阻抗 空载损耗 负载损耗 ! 硅钢片 铜线质量 窗高 中心距
%)%
调压方式对比 在 )/56 级双绕组电力变压器设计中 % 由于调 压级数较少 % 最多为 7*8!0/9 % 设计中既可以采用线
!5 < 9
< 5K
< II
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第 !" 卷
第#期 $%%& 年 ’ 月
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()*+!" ,-./-01
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电力变压器电磁优化设计实例分析!
刘 军!张安红
"杭州钱江电气集团股份有限公司 ! 浙江 杭州 !""#$!#
%%&#$ 级双绕组电力变压器电磁优化设计为例进行分析， 以 !"#$、 就其技术经济性进行了讨论。 摘要：
线规都为 56 !171802271 , 17"#0227"3 9:;<7+3# 高压绕组绕制也为连续式 ! 排列如下 $ 线性调 =<# 匝 $"8 段 &2’01*5 , 2"-.2:0=*23 , 2"-
表# !"#$% 7
$% 型 #&’( 双绕组无励磁调压电力变压器数据 <"(" ,3 45 (61% 7&9: (;, ;*-2*-=. 1,;%) ()"-.3,)0%). ;*(> -,?$,"2 ("1?+>"-=%).
%<<<DE’ H!#
硅钢 $3FF8DK 铜线 $H%H<DK 铁铜比 $!7%#
!<<<<DE’ !#!
%
表)
不同价格下的计算方案
!"#$% @ A"$+/$"(*-= 1$"-. /-2%) 2*33%)%-( 1)*+%.
价格 价格 2 价格 1 价格 F 价格 8 价格 3
FGA28G 硅钢片价格 4 万元( @;2 8 F7% F7" F7F 278
铜线价格 4 万元( @;2
F7" F7% 8 F73 17%
电磁优化方案
频率 "/,?@ 联结组别 "ABC&& 绝缘水平 "DE!,,=F-/ + DE%/=F)/ 冷却方式 "GB=B 短路阻抗 "-0(9 空载损耗 "&)0/5H 负载损耗 "%)0/5H 针对以上参数 % 利用 )/56 电磁优化程序完成 线性调压和正反调压两种方式最优方案 % 最优方案 对比见表 !)
以 A(85(%+88 : -+ 为例 ! 利用 -+./ 电力变压器
电磁优化设计程序 , 其待输入的数据如下 % 变压器额定容量 %(%+88./9 高压绕组额定电压 %-+./
! 全国变压器节材技术研讨会获奖论文 ,
-7, 万元 : E! 则方案 ’3 方案 ’8* 的硅钢片价格与铜 线价格合计 ! 在 #%71#3#,78* 万 元 之 间 变 化 - 图 % &, 由图 % 可见 ! 变压器电磁优化设计 !其目标函数具有
F3
I10173
2G73
LMN22
!#7%< !!7#< !87<5
2"-.2’0+ *% 4 2"-" 线 规 $+6 !17"30# 4 =72 0#7+3 9:; <7+3" 导线截面积?801=7=&#=71>>1# 硅钢片和铜线消耗相差很小 ! 若以 1<<8 年初
扁铜线 $17% 万元 , @ !=<A2+< 硅钢片 $27="3 万元 , @ 来 计算 ! 线性调硅钢片 % 铜线价格 11722 万元 ! 正反调 硅钢片 % 铜线价格 127#1 万元 ! 线性调比正反调高
表% E@,0- <
方式 线性 调压
图 % "!#$!%&## * (& 各优化方案价格 A"B$< C)"1-( "/ +2*"7@0 20@/( +8 D%:;%<=:: > ?= *)@/(8+)7-)
! ! ! ! 虽然方案 #1 方案 &(- 短路阻抗 ! 空载损耗 ! 负
载损耗 ! 绕组温升等性能参数均能满足协议要求 # 但是铜 ! 硅钢片消耗相差较大 $ 图 ! 中方案 &( 价格 最 低 % 为 *!0’* 万 元 % 方 案 ’ 价 格 最 高 % 为 *.0(- 万 元 $ 以方案 ’ 和方案 &( 来对比 % 两者相差 *.0(-1
11722;127#1&<72# 万元 #
线性调与正反调开关价格不同 ! 若选用条型无 励磁分接开关 !线性调开关比正反调开关稍便宜 # 以 最负分接损耗选取片式散 热器 # 若温升都满足要求 ! 则正反调时散热器片数要 多几片 !绝缘油要稍多 # 线 性调 % 正反调最优方案窗 高和中心距相差很小!派 生设计很有可能 # 综合比较 ! 线性调与 正反调硅钢片和铜线消耗 相差很小 ! 具体设计可以 灵活选择 #
!*!, !&/ / . & * ) & !$./8%$& )$&/8&&$! %$-% ’$-, /) #. #% !$!. #$’, )$/! * !’) % ./. *.$,-
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关键词： 变压器； 电磁优化设计； 成本 中图分类号： 文献标识码： !"#$% &
文章编号： ’$$()*#%+（ %$$,） $()$$($)$,
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引言
高调最负分接 %5% 高调最正分接 %B% 高调分接 %%7+2 低压绕组额定电压 %(87+./ 短路阻抗 %*782 空载损耗 %17*8.C 负载损耗 %+-7++.C 铁心工作磁密 %(7>-! 铜线价格 %-7, 万元 D E 硅钢片 -8F(#8 价格 %#78 万元 D E 冷却方式 %;<9< 短路阻抗误差 %%2 负载损耗误差 %%2 限于篇幅 ! 适当减少合格方案数目 ! 输入数据 中 !短路阻抗和负载损耗误差都为G%2 , 程序运行耗 时约 #7+@HI! 输出共 ’8* 个满足要求的电磁优化设 计 方 案 ! 这 些 方 案 的 铁 心 直 径 为 !#%8@@ 3
额定 %)$/ 最正 %!$/
’&..
)*!/
’./
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性调压 % 也可以采用正反调压 $ 下面以 3:’;&.,,, <
)/ 为例进行分析 %看哪个更经济 $ 3:’;&.,,, < )/ 基
本参数如下 " 额定容量 "&.,,,56= 额定电压及调压范围 "’)/>!8!0/9 ( < &,0/56 相数 " 三相
名称 方案 ’ 方案 &,
!$! !$& !$( &$’ &0#$% , &, !" ), *, /, ., %, -, ’, &,, &&,
铁心直径 < II 低压绕组匝数 < 匝 高压绕组导线并联根数 < 根 低压绕组导线并联根数 < 根 调压绕组导线并联根数 < 根 高压绕组每饼匝数 < 匝 低压绕组每饼匝数 < 匝 调压绕组每饼匝数 < 匝 高压绕组导线线规 < II8II 低压绕组导线线规 < II8II 短路阻抗 < 9 空载损耗 < 5H
多极值点的特性 ’采用优化设计软件对降低硅钢片 $ 铜线等材料消耗至关重要 ,
第!期
!$* !$)
硅钢片质量 + 铜质量
刘
军 ! 张安红 " 电力变压器电磁优化设计实例分析
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表! E@,0- %
"!#-!%&## * (& 优化方案