10 kV油浸電力變壓器高壓帶分接和墊條排線研究

錢虹凌，王福成

(山西大同大學煤炭工程學院，山西大同037003)

近年來，開發面向對象的CAD優化集成系統是變壓器產品CAD技術應用發展的趨勢[1-3]，本文針對10kV油浸電力變壓器CAD設計時，電磁計算是變壓器設計計算的核心部分[4-7]，其中，繞組線匝排列與導線尺寸選擇又是變壓器電磁計算的核心。通常在選好鐵心直徑后，首先計算低壓匝數，然后計算高壓線圈匝數，當線圈匝數確定后，便可進行繞組線匝排列與導線尺寸選擇。然而通常在排線時，面臨如下實際要求：

(1)高壓繞組分區排線。分接段單獨選取繞組型式、排列線匝，根據分接段繞組型式的不同考慮預留匝數(采用糾結式時)，加強區(繞組首端和末端加入墊條)排線時考慮預留匝數；

(2)高壓繞組分區選線規。分接段單獨選線規，選擇和非分接段不同的線規種類、導線寬和厚，并且分接段的電密要大于基本段的電密，幅向尺寸要小于基本段的幅向尺寸；

(3)高壓繞組加強區幅向增加墊條厚度。加強區增加墊條后的幅向尺寸須小于正常區的幅向尺寸。

1 排線方法

高壓繞組分區時的線餅如圖1所示。

(1)首先考慮高壓繞組分區排線，與以往排線的不同是考慮了分接段單獨排線，以及由于分接段線圈型式采用糾結式要考慮的預留匝數，和兩個加強區增加墊條的厚度后要考慮的預留匝數，具體流程圖如圖2所示。

圖1 高壓繞組分區線餅圖

圖2 高壓繞組分區排線流程圖

(2)高壓繞組分區自動排線結束后，考慮分區自動選線規，具體選線規方法采用迭代算法，計算流程如圖3所示。

圖3 高壓繞組分區自動選線規流程圖

考慮使用迭代算法，多次運算選線規程序，選線的結果均滿足實際要求。選線得到的幾組數據如表1所示(基本段線圈型式均為連續式)。

(3)高壓繞組分區自動排線和分區自動選線規結束后，由于高壓繞組加強區增加墊條厚度，須計算加強區幅向尺寸是否超出正常區就，如果超出需要調整加強區的預留匝數，重新分區排線和分區選線，具體流程如圖4所示。

(4)調整高壓繞組加強區預留匝數完畢，計算短路阻抗。由于分接段單獨排線和選線規，短路阻抗與范圍相差較大，需要調整短路阻抗。根據偏差的方向，向上或向下調整線圈預估高度，高壓繞組需要重新給兩個加強區的預留匝數賦值，重新分區排線和分區選線規，計算線圈尺寸，調整加強區預留匝數，具體的流程圖如圖5所示。

圖4 調整高壓繞組加強區預留匝數流程圖

圖5 調整短路阻抗流程圖

2 結語

開發10 kV油浸電力變壓器CAD優化集成系統進行變壓器設計時[8]，面臨高壓帶分接段和墊條實際情況，采用特殊方法進行排線設計，結果證明了方法的合理性和有效性。

表1 高壓繞組分區自動選線規結果

[1]江輝，宋海鷹.變壓器CAD技術的發展與應用[J].電器工業，2003(8)：35-38.

[2]何平，劉奎亮，劉鳳英.電力變壓器集成CAD系統數據庫組成方法[J].計算機輔助設計與制造,1995(12):28-32.

[3]肖剛，杜潤雨，王文奎.電力變壓器一體化CAD系統研究[J].浙江工業大學學報,1999，27(4)：306-312.

[4]沈陽變壓器研究所.變壓器設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1985.

[5]李湘生.變壓器的理論計算與優化設計[M].武漢：華中理工大學,1990.

[6]劉傳彝.電力變壓器設計計算方法與實踐[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.

[7]路長柏.朱英浩.電力變壓器計算(修訂本)[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1990.

[8]Ahmed Rubaai.Computer Aided Instructionof Power Transformer Design in the Undergraduate Power Engineering Class[J].IEEEtransactions on Power Systems,1994，9(3):1174-1181.