張曄 保定天威順達(dá)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(fù)荷需求的問題。而決定變壓器價(jià)格的主要因素是電磁的設(shè)計(jì)，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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文通過對澆注式干式變壓器的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，來尋求最佳的設(shè)計(jì)方案，以確保能夠在保證澆注式干式變壓器質(zhì)量的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。

二、制定電磁優(yōu)化方案

（一）確定設(shè)計(jì)方案

通過計(jì)算機(jī)的電磁優(yōu)化來設(shè)計(jì)澆注式干式變壓器的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度非?？烨艺`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(jì)算機(jī)來控制電磁優(yōu)化計(jì)算既保障了適用性也不會忽視任何一個(gè)最優(yōu)解，而且還可以在運(yùn)算的過程中對最優(yōu)解的個(gè)數(shù)進(jìn)行隨意的設(shè)置，當(dāng)最終結(jié)果計(jì)算出來后可以配置最優(yōu)方案。通過這種方式來確定設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)不用從頭到尾的再次進(jìn)行計(jì)算，而是可以在發(fā)現(xiàn)不合適的地方時(shí)及時(shí)的剔除舍去。

（二）設(shè)計(jì)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(jìn)一步壓縮。那么在設(shè)計(jì)變量選取時(shí)就要根據(jù)實(shí)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(biāo)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(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)變量選取時(shí)應(yīng)將以下幾項(xiàng)參量作為基本的單獨(dú)變量，例如窗密度、鐵心柱直徑等。剩余的參量可以當(dāng)作函數(shù)來進(jìn)行選擇。

（三）約束條件

澆注式干式變壓器的設(shè)計(jì)約束條件有5點(diǎn)。首先是電路短路時(shí)受到的阻抗；其次是空載時(shí)的損耗與電流；然后是滿載時(shí)的損耗；再其次是高低壓繞組的溫升，因?yàn)楦叩蛪豪@組都是呈階梯式進(jìn)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(jìn)行連接還是采用星型來進(jìn)行連接，對于繞組的接法具體還要根據(jù)客戶的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后需要注意的是是否有線繞和有沒有通風(fēng)管道以及通風(fēng)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(shí)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?yàn)檫@些將影響著澆注式干式變壓器在滿載損耗和空載損耗時(shí)所產(chǎn)生的噪音的大小。

三、設(shè)計(jì)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(fù)雜的就是電磁關(guān)系和結(jié)構(gòu)。這就要求在進(jìn)行具體的程序設(shè)計(jì)時(shí)要對設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的總變量進(jìn)行確認(rèn)，包括繞組匝數(shù)、鐵心柱直徑、中心距、導(dǎo)線的厚度和寬度等。根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出內(nèi)模與外模。第二步，算出鐵心柱的直徑。第三步，計(jì)算出匝數(shù)。第四步，對線圈尺寸和阻抗進(jìn)行計(jì)算。第五步，找出合適的高低壓繞組。第六步，計(jì)算空載時(shí)的損耗和滿載時(shí)的損耗。根據(jù)以上各個(gè)步驟得出的數(shù)據(jù)并結(jié)合過往的經(jīng)驗(yàn)來制定簡單的設(shè)計(jì)方案。在制定簡單的設(shè)計(jì)方案時(shí)要對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，然后根據(jù)客戶提出的要求對其進(jìn)行澆注式干式變壓器制定。當(dāng)前的新的設(shè)計(jì)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(dǎo)致必須對低壓繞組進(jìn)行新的設(shè)計(jì)。由于兩組都是新的設(shè)計(jì)和新的技術(shù)，就導(dǎo)致兩個(gè)設(shè)計(jì)是相反的。對于澆注式干式變壓器的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)來說，計(jì)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(gè)軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)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(shè)計(jì)方案所需要的成本進(jìn)行比較清晰的排序，方便生產(chǎn)廠商來進(jìn)行對比和分析。這樣不僅可以節(jié)約時(shí)間還可以提升效率。目前計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)都是前輩們多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的有效數(shù)據(jù)，一般的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)結(jié)果，但是會降低工作效率。同時(shí)還要對是否產(chǎn)生不符合國家規(guī)定的噪音來進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)不符合國家規(guī)定的噪音時(shí)就要修改方案來進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。當(dāng)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(dǎo)致生產(chǎn)廠商的利潤在不斷降低。這就要求在設(shè)計(jì)之前應(yīng)該建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)齊全的數(shù)據(jù)庫，在使用原材料時(shí)先計(jì)算出所需要的使用的模具，這樣就不會造成原材料浪費(fèi)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(shè)計(jì)肯定還會存在不足之處，設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本原因是為了降低生產(chǎn)成本。通過對電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)就能對變壓器軟件進(jìn)行運(yùn)用不僅能夠提升工作效率還可以節(jié)約勞動(dòng)力縮小生產(chǎn)廠商的開支。當(dāng)前市場對電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)的需求較廣，因此對電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)獲益還能帶來一定的社會效益。并且由于電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)蘊(yùn)含的環(huán)保理念也符合當(dāng)下的環(huán)保社會的時(shí)代需求，因此對澆注式干式變壓器進(jìn)行電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)具有非常深遠(yuǎn)的意義。