【導(dǎo)讀】器的總安裝容量為發(fā)電機(jī)安裝容量的6~8倍。近年來，隨著能源的日趨緊張，對于變壓器這一重要用電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)越來越受到人們的重視。要從三相變壓器的損耗與優(yōu)化角度考慮。在具體優(yōu)化過程中，往往需要專業(yè)人才反復(fù)調(diào)整和計(jì)算的過程。各種因素，提出減小空載損耗的措施。損耗的具體措施?？梢杂行У奶岣咦儔浩鞯目煽啃院徒?jīng)濟(jì)性，使其更好的在電。力系統(tǒng)中發(fā)揮功用。試完成三相電力變壓器電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，應(yīng)用于多臺電力變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有很大的實(shí)用價(jià)值。資前景評估報(bào)告》主要研究行業(yè)市場經(jīng)濟(jì)特性，和計(jì)算方法的限制，產(chǎn)品的可靠性問題未能很好的解決。隨著電力工業(yè)向著“高電壓、大電網(wǎng)”的方。損耗，防止局部過熱問題的研究。從變壓器專業(yè)軟件來看，在電場、磁場、動(dòng)態(tài)短路電動(dòng)力等方。箱壁、夾件、拉板、升高座及繞組的渦流損耗。漏磁場合附加損耗是有效的。器性能數(shù)據(jù)進(jìn)行合理約化，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。優(yōu)缺點(diǎn)，選擇全局優(yōu)化方法，用于變壓器的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 瓦斯保護(hù)信號動(dòng)作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號回路接點(diǎn)閉合， 光字牌燈亮。 瓦斯保護(hù)與檢驗(yàn) 瓦斯保護(hù)安裝的檢驗(yàn) 瓦斯保護(hù)是電力變壓器內(nèi)部故障檢測的主要保護(hù)，其安裝和瓦斯繼電器質(zhì)量的好壞，決定 著瓦斯保護(hù)的運(yùn)行效果。因此，必須認(rèn)真進(jìn)行檢驗(yàn)。 （ 1）玻璃窗、放氣閥、探針處和引出線端子等應(yīng)完整不滲油。拆、接引線時(shí)，防止引線端子跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 2）浮筒無裂紋及凹凸處、玻璃窗應(yīng)完整清晰明亮無裂紋線； （ 3）水銀接點(diǎn)的水銀面應(yīng)清潔光亮，搖動(dòng)分、合時(shí)水銀流動(dòng)靈活，不應(yīng)掛在玻璃壁和電極上，電極和極尖應(yīng)光亮呈銀白色。 （ 4）水銀接點(diǎn)柱焊接牢固，根部套軟塑料管加固；接點(diǎn)引線長短應(yīng)合適，能任意彎曲，無斷股現(xiàn)象；瓷珠應(yīng)完整光滑無毛刺。 （ 5）水銀接點(diǎn)應(yīng)固定牢固。接點(diǎn)距離正常時(shí)，有一極浸入水銀中的長度應(yīng)不小于 4mm。其它類型繼電器的接點(diǎn)正常時(shí)，兩極應(yīng)斷開。接點(diǎn)引錢的極性，為經(jīng)常浸入水銀中的接點(diǎn)接正極。若未經(jīng)常浸入水銀中接點(diǎn)接正極時(shí)，由于水銀蒸氣是導(dǎo)體的原故，長期運(yùn)行，接點(diǎn)可能損壞，甚至可能使瓦期保護(hù)動(dòng)作。 (6）可動(dòng)部分應(yīng)靈活，動(dòng)作可靠，返回?zé)o卡住現(xiàn)象。 （ 7）浮筒型瓦斯繼電器水銀接點(diǎn)的位置應(yīng)調(diào)整在當(dāng)浮簡浮起時(shí)，接點(diǎn)之 21 間的距離不小于 4mm。當(dāng)浮筒下沉使水銀接點(diǎn)恰好接觸閉合時(shí)，浮筒尚能繼續(xù)向下沉方向偏轉(zhuǎn)約 50176。，以保證接點(diǎn)閉合可靠。 圖 32 變壓器瓦斯保護(hù)檢驗(yàn) 裝置 瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因 變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，一般作用于信號，以表示變壓器運(yùn)行異常，其原因主要是在變壓器的加油、濾油、換油或換硅膠過程中有空氣進(jìn)入油箱。由于溫度下降或漏油，油面降低。油箱的輕微故障，產(chǎn)生少量氣體。輕瓦斯回路發(fā)生接地、絕緣損壞等故障處理的原則是停止音響信號。檢查變壓器的溫度、音響、油面及電壓、電流指示情況。通過第一項(xiàng)檢查，如未發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)收集繼電器頂部氣體進(jìn)行故障判別。如果收集的氣體為空氣，值班人員將繼電器內(nèi)的氣體排出，變壓器可繼續(xù)運(yùn)行；如果為可燃?xì)怏w，且動(dòng)作頻繁，則應(yīng)先匯 報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，按命令處理。如果無氣體，變壓器也無異常，則可能是二次回路存在故障，值班人員應(yīng)將重瓦斯由掉閘改投信號，并將情況報(bào)告有關(guān)負(fù)責(zé)人，待命處理。 變壓器瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作防范措施 瓦斯檢修維護(hù) （ 1）強(qiáng)油循環(huán)變壓器應(yīng)對稱投入相應(yīng)臺數(shù)的冷卻器，冷卻器工作、輔助、備用的設(shè)定應(yīng)符合廠家規(guī)定；按負(fù)荷或油溫啟 /停冷卻器時(shí)，應(yīng)保證所選冷卻器對稱運(yùn)行；當(dāng)冷卻裝置電源全部失去后，恢復(fù)電源時(shí)應(yīng)逐臺對稱間歇，投入相應(yīng)臺數(shù)的冷卻器，變壓器運(yùn)行中嚴(yán)禁分段啟 /停冷卻器。 （ 2）片散式冷卻器啟 /停切換控制開關(guān) 應(yīng)在自動(dòng)位置，并對稱間歇分組啟動(dòng)。 （ 3） 500kV 變壓器在任何運(yùn)行方式下，禁止同時(shí)投入兩組及以上冷卻器；工作電源切換前，應(yīng)保證只有 1 組冷卻器工作，其余冷卻器切換至停運(yùn)位置， 22 電源切換后逐臺恢復(fù)至原運(yùn)行方式。 瓦斯保護(hù)的反事措施 瓦斯保護(hù)動(dòng)作，輕者發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進(jìn)行處理；重者跳開變壓器開關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運(yùn)行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護(hù)的反事故措施： （ 1）將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點(diǎn)改為立式，以提高重瓦斯動(dòng)作的可靠性。 （ 2）為防止瓦斯 繼電器因漏水而短路，應(yīng)在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。 （ 3）瓦斯繼電器引出線應(yīng)采用防油線。 （ 4）瓦斯繼電器的引出線和通往室內(nèi)的二次電纜應(yīng)經(jīng)過接線箱。在箱內(nèi)端子排的兩側(cè)，引線應(yīng)接在下面，電纜應(yīng)接在上面，以防電纜絕緣被油侵蝕；引線排列應(yīng)使重瓦斯跳閘端子與正極隔開。 23 第四章 三相變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析 三分頻概述 三分頻是指頻率為 50/3Hz。三分頻升壓變壓器是分頻輸電系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，承擔(dān)著將水電或風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的低頻電力升壓以進(jìn)行輸送的功能，其性能和造價(jià)是人們關(guān)心的主要問 題。三分頻變壓器的經(jīng)濟(jì)性對整個(gè)分頻輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有著重要的影響，因此研究三分頻變壓器的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化有著重要意義。 由于頻率較低，變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將發(fā)生很大變化。直觀上說頻率的降低將會導(dǎo)致變壓器的鐵芯直徑增大，繞組匝數(shù)增多，從而使變壓器的體積增大，各種材料的消耗增多，因此整體來說三分頻變壓器將比普通變壓器體積龐大，效率降低，經(jīng)濟(jì)性也有所變差。因此非常有必要對此變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行優(yōu)化，使其在滿足各種性能指標(biāo)的情況下，僅可能降低造價(jià)，從而不影響分頻風(fēng)電系統(tǒng)整體上的經(jīng)濟(jì)性。 三分頻變壓器的特 性分析 三分頻變壓器的工作頻率為工頻變壓器的三分之一，根據(jù)變壓器的基本電磁場理論可得 式中： NS—— 變壓器額定容量 /VA； NU—— 變壓器的額定相電壓 /V； NI—— 變壓器的額定相電流 /A； m —— 鐵心磁通最大值 /Wb m —— 變壓器相數(shù)； D—— 鐵芯直徑 /m； f —— 變壓器的額定工作頻率 /Hz； mB — — 變壓器鐵芯磁通密度最大有效值 /T； fek —— 鐵芯截面利用系數(shù)； 設(shè)計(jì)三分頻變壓器的首要任務(wù)就是確定鐵芯磁通密度最大有效值，磁通密度直 24 接決定鐵芯的磁通量。由式 (2)可知，在變壓器額定電壓不變的情況下磁通量直接決定了變壓器線圈的匝數(shù)。因此必須首先對設(shè)計(jì)所用硅鋼片材料進(jìn)行三分頻情況下的磁性能參數(shù)測試，從試驗(yàn)結(jié)果確定適合三分頻變壓器工作的磁通密度。 變壓器的空載損耗與硅鋼片的單位質(zhì)量損耗直接相關(guān)，硅鋼片的單位質(zhì)量的損耗理論計(jì)算公 式為： 其中 dkkh , ? 為系數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)測定。由其可以看出隨著頻率的降低硅鋼片單位質(zhì)量的損耗也降低，其中的渦流損耗部分與頻率的平方成正比，因此在三分頻情況下可以采用比較厚且價(jià)錢便宜的普通硅鋼片材料，以降低造價(jià)。 硅鋼片試驗(yàn)分析 硅鋼片廠家一般會提供產(chǎn)品在工頻情況下的基本磁性能數(shù)據(jù)，但沒有提供三分頻情況下的材料數(shù)據(jù)。本文參照國家標(biāo)準(zhǔn)“用愛波斯坦方圈測量電工鋼片（帶）磁性能的方法”，對兩種不同厚度的硅鋼片進(jìn)行了 三分頻情況下的磁性能測量實(shí)驗(yàn)，下面就重點(diǎn)介紹其和工頻情況下的對比情況。 （ 1） BH 曲線 圖 41所示為 50Hz和 50/3Hz兩種不同頻率下的 BH 曲線對比。從圖中可以看出在三分頻情況下，磁通飽和程度較工頻時(shí)有所改善，即進(jìn)入飽和區(qū)以后增加單位磁通密度所需的磁場強(qiáng)度有所減少 （ a） ； （ b） 圖 41 BH曲線對比圖 （ 2） 單位質(zhì)量損耗 圖 42 所 示為兩種厚度硅鋼片單位質(zhì)量損耗對比圖。從圖中可以看出，三分頻情況下單位質(zhì)量的有功損耗會大幅度降低。隨著磁通密度的增大，單位質(zhì)量損耗之比有增大的趨勢，甚至大于理論值。且隨著磁通密度的增加，增長速 25 度沒有急劇增大，增長趨勢一直非常平穩(wěn)，這也就意味著即使三分頻變壓器工作在較高磁通情況下鐵心也不會過熱，這對三分頻變壓器的設(shè)計(jì)也是有利的。 （ a） ； （ b） 圖 42 單位質(zhì)量損耗對比圖 （ 3）磁通密度的選擇 三分頻變壓器鐵 芯磁通密度的選擇主要考慮：空載損耗、磁化曲線（ BH）、線圈溫升、鐵芯噪聲等方面的約束。其中磁化曲線主要決定變壓器空載電流的大小。若磁通密度取得過大，進(jìn)入飽和區(qū)后將導(dǎo)致勵(lì)磁電流急劇增大。但是三分頻變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的勵(lì)磁容量主要都消耗在了鐵芯接縫氣隙處。前面的硅鋼片試驗(yàn)并不能準(zhǔn)確計(jì)算單位面積氣隙所消耗的勵(lì)磁容量，因此在三分頻變壓器設(shè)計(jì)中可能會出現(xiàn)空載電流比較大，但是損耗正常，鐵芯溫升，線圈溫升等都在正常范圍內(nèi)的情況。為了驗(yàn)證三分頻在高磁通密度情況下能否正常運(yùn)行，結(jié)合硅鋼片實(shí)驗(yàn)所得到的 BH曲線；采用 硅鋼片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室用三分頻變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，磁通密度取得較高，為 。在副邊設(shè)置了分接頭，可以采用分接頭降低磁通密度運(yùn)行。 變壓器的設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 交流電能的廣泛應(yīng)用離不開變壓器，電能已深入到人類社會的每一個(gè)角落，變壓器的應(yīng)用也無所不在。顯然，如果沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓等級、試驗(yàn)電壓以及基本的技術(shù)要求等等，變壓器產(chǎn)品、各種電氣產(chǎn)品將難以廣泛生產(chǎn)、難以廣泛通用。 變壓器制造廠如果面對國內(nèi)市場，就必須按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)變壓 26 器，只有這樣，供需雙方才有共同的技術(shù)基準(zhǔn)， 才有共同遵循的技術(shù)基礎(chǔ)；在經(jīng)濟(jì)聯(lián)系日益全球化的今天，不少國家也在互相采購變壓器，因而提供給國際市場的變壓器也必須遵循大家共同遵守的、先進(jìn)的、具有前瞻性的相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，或者遵循采購國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而供需雙方才有共同的技術(shù)基礎(chǔ)。 耐高溫絕緣的液浸式變壓器。采用的固體絕緣材料有常規(guī)的紙絕緣或耐高溫的絕緣材料，充以硅油，由高等燃點(diǎn)的液體絕緣介質(zhì)，分為混合型、半混合型、復(fù)合型等不同的組合方式，由于價(jià)格適中、環(huán)保性能好，有一定的發(fā)展空間、對 110kv 級變壓器，也不失為一種可供選用的產(chǎn)品。 國際電工委員會（ IEC）有關(guān)變壓器的一系列標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)化國家共同約定的基本準(zhǔn)則，它涉及變壓器的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、運(yùn)行等等諸多方面的基本技術(shù)要求。按照國際電工委員會的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)變壓器，無疑是變壓器產(chǎn)品走向國際市場的基本要求。 通常，國家標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)當(dāng)比國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的要求低；工廠標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)當(dāng)比國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求低。我國的變壓器標(biāo)準(zhǔn)是率先采用國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品之一，它等效采用了國際電工委員會（ IEC）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合我國的實(shí)際情況規(guī)定了一些新的要求，或者提出了更高的要求。凡國家標(biāo)準(zhǔn)與國際電工委員會（ IEC）標(biāo)準(zhǔn)不相同的地方，在國家標(biāo) 準(zhǔn)中都以注釋的形式進(jìn)行了采用說明。 三分頻變壓器的設(shè)計(jì)原理 數(shù)學(xué)模型 （ 1）目標(biāo)函數(shù) 在三分頻變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)中可以把原材料成本、十年變電成本、器身重量、器身高度等作為目標(biāo)函數(shù)。本文設(shè)計(jì)三分頻的主要目的是降低三分頻變壓器的成本，因此把原材料中的有效材料成本（即銅和鐵）作為目標(biāo)函數(shù)。其他諸如器身重量、冷卻裝置、變壓器油的用量等由于涉及到很多不規(guī)則的處理方法，不在優(yōu)化考慮之列。 式中： X —— 優(yōu)化變量（是一組向量）； )(XFcu —— 導(dǎo)線價(jià)格； 27 )(XFfe —— 硅鋼片價(jià)格； 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是目標(biāo)函數(shù) ()FX 對各優(yōu)化變量是非連續(xù)的，且無法表示成各變量的顯函數(shù)形式。 (2）約束條件 三分頻電力變壓器的性能參數(shù)和普通變壓器一樣也必須滿足某些限制，在設(shè)計(jì)變量之間也有相互制約的關(guān)系，并且對于某些量也有約束（如油箱尺寸和運(yùn)輸重量）。三分頻電力變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件一般可分為以下幾大類。 （ a）材料性能方面的約束 電流密度約束 maxJJ II ? (6) 磁通密度約束 maxBB? （ 7） （ b）性能方面的約束 短路阻抗 m axm in KkBk UUU ?? （ 8） 負(fù)載損耗 kBk PP? (9) 線圈溫升 GBG TT ? （ 10） 空載電流 BII 00? (11) （ c）工藝方面的約束 導(dǎo)線的寬厚比 4\2 ?? ab （ 12） 螺旋式線圈并聯(lián)根數(shù) maxINPINP? （ 13） 單根導(dǎo)線截面積 minmin sss SSS ?? （ 14） 繞組之間的高度差 （ 15） （ 3）優(yōu)化變量 變壓器的設(shè)計(jì)變量選取方法是多種多樣的，如磁通密度 B，線圈 匝數(shù) N，線圈的餅數(shù) M以及每個(gè)線餅的匝數(shù) W等都可以被選為設(shè)計(jì)變量。有些量不是相互獨(dú)立的變量，例如磁通密度 B和匝數(shù) N互為函數(shù)關(guān)系；線餅數(shù) M和每餅匝數(shù) W 28 也可建立起函數(shù)關(guān)系；并且有些變量是離散的。很顯然，變量越多，設(shè)計(jì)方案的求解越困難。因此要盡可能減少設(shè)計(jì)變量，只選取那些具有代表意義的主要參數(shù)作為變量。 當(dāng)采用循環(huán)遍數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選取連續(xù)變量對優(yōu)化的速度，精度都會產(chǎn)生不利的影響，故選擇優(yōu)化變量應(yīng)優(yōu)先考慮離散變量。通過對電力變壓器的設(shè)計(jì)的內(nèi)在規(guī)律研究可知，設(shè)計(jì)中涉及的連續(xù)變量均可被離散變量代替：如以線圈的匝 數(shù)代替磁密，以線規(guī)序號代替電流密度等?？偟膩碚f在選擇三分頻變壓器的優(yōu)化變量時(shí)應(yīng)遵循以下兩