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变压器的优化设计是目前国内变压器制造行业所面临的重点问题。变压器的优化设计可以从两个方面进行;①控制降低变压器制造的初始制造成本;②对变压器的绕组、空载损耗、负载损耗等各项性能进行优化设计。变压器的优化设计首先要考虑电磁优化设计,指在满足原有约束条件的基础上, 寻找 设计变量使得制造变压器所需的经济指标最小。电磁优化设计的两个关键因素是磁通密度和电流密度,这两个因素直接影响到变压器的电磁力大小和材料消耗的多少;在理论情况下,变压器的负载损耗只是评判产品损耗程度和判断产品质量的一个参考值,而不是实际工作中的真实损耗值。
一台变压器的空载损耗和短路损耗成反向变动关系,其它情况不变的情况下,当空载损耗数值越大,那么负载损耗就会越小;当一台变压器负载路损耗值较大时,可引发电流通过绕组时出现局部过热现象使得绕组绝缘出现问题。所以电力变压器的空载损耗和短路损耗数值应合理设计,而不能为了追求过低的空载损耗值而忽略负载损耗值的存在。
当磁通密度较大时,则需要的匝数较少,也就是需要的铜消耗量较少,这也从根本上控制减少了变压器制造的初始经济成本。目前国内的变压器空载损耗数值和负载损耗数值的确定一般是通过空载、短路试验在离线状态下测量得出的,这种方法浪费了大量的人力和财力,而且使供电中断。对变压器进行优化设计应实现对空载损耗和短路损耗数值实行在线测量,这样既可满足数值确定的要求,还能减少测量成本的投入。
变压器高低压侧绕组接线方式不同的影响和防范措施:
1.变压器接线组别对差动保护的影响
如果组别是Y/y或D/d组别的变压器,由于一、二次绕组对应相的电压同相位,故一、二次两侧对应相的相位几乎完全相同。而常用的Y,d11接线的变压器,由于三角形侧的线电压,在相位上相差30°,故其相应相的电流相位关系也相差30°,即三角形侧电流比星形侧的同一相电流,在相位上超前30°,因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等,在差动保护回路中也会出现不平衡电流。
2.变压器接线组别影响的防范措施
为了消除由于变压器Y,d11接线而引起的不平衡电流的影响,可采用相位补偿法,即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形,而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形,从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。
不平衡电流的产生有稳态和暂态二方面。稳态不平衡电流产生的原因: (1)变压器高低压侧绕组接线方式不同; (2)变压器各侧电流互感器的型号和变比不相同; (3)带负荷调分接头引起变压器变比的改变。暂态不平衡电流主要是由于变压器空载投入电源或外部故障切除,电压恢复时产生的励磁涌流。
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