干式变压器优化设计

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所谓的电力变压器，指的是通过将交流电源输入后，依据一定技术，将其数值变高或变低，在任何电能整合配送的场合，变压器显然都有着重大的应用。截止21世纪初，我国的发电量就已跃居世界第二位，而通过变压器产生的电量总数也早已经超过了200亿kVh。因此，随着世界人口的不断膨胀，随着人们生活水平提高，对用电量的不断增进，随着更高更为科技感的建筑的不断落成，我们更加需要一种性能优的变压器。这其中抗燃性的干式变压器是一个不错的选择。

1当前行业背景介绍

事实上，现阶段，在变压器行业内，国际市场上的竞争压力是异常惨烈的，众多国际厂商为了加大自己产品的市场占有率，都会加大投资来提高产品的质量，而这些投资涉及设计、性能、售后等众多方面的技术改革工作。因此，通过当前的计算机技术，达到优化变压器设计的课题是当前电工行业重点发展的方向，相当多的单位已经开始大刀阔斧的自行投资研究，也正是计算机飞速发展，才为我们对变压器设计的优化工作提供更加便利的软件和硬件环境。

2干式变压器设计理论概述

2.1什么是干式变压器的设计

从理论上来看，其实干式变压器与传统变压器工作原理相同，其基本的结构也十分的类似，这是因为它们主体部件铁心采用的是相同的材料，事实上其实也就只有在绝缘材料、冷却介质材料的选择上，二者存在不同。因此我们可以看到，其实干式变压器与传统油浸式变压器在如何进行优化设计的方面区别不大，唯一重大的不同体现在实际性能上，这是因为在计算的时候需要使用不一样的方法。

2.2整体设计的原则

整体来看，有关干式变压器的设计体现出以下特性与原则，那就是：多变量、非线性以及多目标混合性等问题。在一个最优化的数学理论中，多变性规划问题虽然存有理论上的解法，但实际上它们大都要求存有着变量保持着连续，这样一来，其实这就变成了变压器优化问的一个最为苛刻的限制条件。也导致了这些方法不论如何也就仅仅只能寻求到局部的相对优化，始终不可能达到一种全局的最优化。

3优化设计要点概括

3.1关于铁心

首先来看，对于变压器设计而言，铁心柱直径这一系数是其最基本的参考，这是考虑到铁心的一旦确认数值之后，也就相应去确定了其绕组的内径的数值，以及确定了原、副绕组的匝数的数值，也就是说整个变压器的主体性能就已经被确认了（包含尺寸）。另一方面，它的数值还直接关系到变压器另一个重要的材料消耗数值——即铜铁比，这也是对于一个变压器优化而言至关重要的考量因素。事实上，如何选择一种合适的铁心直径，是有法可依的，大多数情形我们都可以按照书中所述的方法：如按照容量、短路阻抗、损耗值等。再者，考虑到普通变压器的铁心是以薄硅钢片迭成的多级圆内矩形截面，所以如果这个截面的级数越来越多的失手，那么事实上它的就会越来越接近圆面积，我们基本会把多级矩形的几何截面积与圆面积之比视作这个铁心的一个空间填充系数，而这个系数才是我们在设计铁心时要优先认真考量的。

3.2关于电压比较核

其次，根据干式变压器需要并联运行的情形，我们必须对并联运行的仪器之间的电压比较核做出非常严格的要求。正是出于这样的考量，我们在设计时就必须对计算出的高低压绕组匝数进行严格的核定，以确定电压比较核是否超标。在设计者，为了防止出现制造或者试验存有偏差而发生的危险，我们在设计整体的计算时，要将预设的电压比容许偏差数值缩小至一半，以保证一定的空间。

3.3关于绝缘材料

再次，对于某些种类的干式变压器如F级干式变压器来说，因其平均的温升相比普通型号的或高出两成左右，因此在设计这种款型的时候，可以将电流的密度设定较高数值，以达到缩小变压器的基本尺寸的目的。当然，它也可以适用在温升较高的情形，但是现在伴随着NOMEX纸的广泛应用，事实上对于干式变压器的绝缘技术来说，我们已经取得了相当的进步。

3.4关于玻璃丝带

最后，大体介绍以下玻璃丝带，由于这种材质的工艺上的先进，使其拥有着卓越的化学、机械、以及物理性能。现阶段已经非常广泛地适用于各类电气设备之中了。同理将其应用到干式变压器之中后，可以达到使电场分布更为均匀的预期效果，这样就可以缩小我们需要的绝缘尺寸大小，就避免了一直以来电场的过分集中的缺点，最终大大提高了变压器运行的可靠性。

4软件方面的优化

必须看到的是，这五年来有关干式变压器的优化设计，已经得到了一定的重视，与之相配套的软件开发同时也得到了很大程度的发展。事实上，虽然事实上现阶段的众多变压器优化软件已经面世，可问题在于它们的基本推广并不到位，直接导致相当多产品无法发挥出其应有的功能。经过调查研究显示，设计软件在我国变压器设计应用方面的数量绝对不容乐观，截至2012年，连变压器生产企业通过设计软件来进行操作的企业数量还不到一半，在这些并没有采用的企业之中，部分企业表示听说过这类设计软件，但并不是很清楚自己到底应不应该使用，部分企业甚至都不知道原来变压器设计还可以通过这样的软件来完成操作。不得不承认，在我国，传统老化的设计方法还在变压器设计领域占据着主导的地位，这其中能够折射出我国这一领域的整体水平问题。据此，我们必须对变压器的相关的软件系统进行充分的认识。

结语

综上所述，出于对干式变压器优良品质的综合考量，在当前干式变压器拥有这光明市场前景的情况下，我们必须提高国内产品的国际生存能力，但是我们也要认识到，目前我国绝大大工厂的设计水平依然停留较低级的水平之中，这是我们亟需解决的问题。

作者：刘利艳 单位：天津天能变压器有限公司