一种低频电力变压器的设计方法技术

本发明专利技术提供一种低频电力变压器设计方法，本方法先获取低频下变压器油、油浸纸板的相对介电常数和介质损耗因数测试数值，然后获取低频下变压器硅钢片的磁化曲线、磁导率曲线、励磁功率曲线、铁损曲线，进而确定低频变压器用硅钢片选型，然后进行低频变压器铁心直径选取、线圈结构、绝缘半径、短路阻抗计算；并且在变压器油箱箱盖下方设有支撑油箱箱盖机械强度和降低变压器温升的防塌陷垫块，最后对变压器抗短路强度能力进行分析，对绕组的轴向倾覆和辐向压曲及轴向力进行核算，保证变压器实际运行的安全可靠性。本发明专利技术可实现低频电力变压器的小型化、轻量化、高可靠设计，解决因频率降低导致电力变压器体积、重量大幅度增加的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种低频电力变压器的设计方法


[0001]本专利技术涉及电力变压器
，具体是一种低频电力变压器的设计方法。

技术介绍

[0002]目前，低频输电的相关研究基本上仅仅集中在发电与输电方式领域，在输电的关键设备——低频电力变压器领域则鲜有相关深入研究。电力变压器是根据电磁感应的原理实现电能传递的，频率是电力变压器设计过程中非常重要的技术参数，频率降低会对电力变压器的绝缘性能产生影响，导致与同容量、同电压等级下工频电力变压器相比，低频电力变压器体积增大、重量增加很多。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种低频电力变压器的设计方法，可实现低频电力变压器的小型化、轻量化、高可靠设计，解决因频率降低导致电力变压器体积、重量大幅度增加的问题。
[0004]为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种低频电力变压器的设计方法，包括以下步骤：
[0005]S01)、重复进行低频环境下不同型号变压器油、油浸纸板介电性能测试，获取低频下变压器油、油浸纸板的相对介电常数和介质损耗因数测试数值；
[0006]S02)、重复进行低频环境下不同牌号变压器硅钢片性能参数测试，获取低频下变压器硅钢片的磁化曲线、磁导率曲线、励磁功率曲线、铁损曲线，进而确定低频变压器用硅钢片选型；
[0007]S03)、根据法拉第电磁感应原理进行低频变压器铁心直径选取、线圈结构、绝缘半径、短路阻抗计算；并且在变压器油箱箱盖下方设有支撑油箱箱盖机械强度和降低变压器温升的防塌陷垫块；
[0008]S04)、对变压器抗短路强度能力进行分析，对绕组的轴向倾覆和辐向压曲及轴向力进行核算，根据仿真结果对电磁计算方案中的绕组薄弱部位进行优化调整，保证变压器实际运行的安全可靠性；
[0009]S05)、根据优化后的电磁计算方案进行低频变压器图纸设计；
[0010]S06)、根据设计图纸进行低频变压器生产、组装及试验测试。
[0011]进一步的，变压器油、油浸纸板在低频下的介电性能测试方法包括如下步骤：
[0012]S11)、对被测试电介质即变压器油或油浸纸板进行工艺处理，其中，对变压器油进行2h、60℃滤油处理，对油浸纸板先进行温度为100℃、真空度为0.1kPa、48h干燥烘干处理，将油浸纸板放置在烘干的铁质容器中抽真空到0.1kPa后静置24h，最后将变压器油按照油纸质量比15：1注入放有绝缘纸板的铁质容器中，进行24h真空浸油处理；
[0013]S12)、将处理后的被测试电介质固定在样品架上；
[0014]S13)、启动Novocontrol型宽频介电测试系统中的温度控制系统，待达到设定温度
并保持1h后进行被测试电介质介电性能测试；
[0015]S14)、通过设置控制软件实现被测试电介质的相对介电常数和介质损耗因数测量，并实现测试数据的提取和分析。
[0016]进一步的，Novocontrol型宽频介电测试系统包括测量单元、温度控制系统、样品架及控制软件，测试的温度范围设置在20
‑
100℃，频率范围设置在1～10000Hz范围内。
[0017]进一步的，所述防塌陷垫块为凸字形，防塌陷垫块上表面中心开导油槽，并且防塌陷垫块两端开有将其固定在铁心上梁顶部的固定孔。
[0018]进一步的，防塌陷垫块位于变压器油箱箱盖与铁心上梁之间，并且防塌陷垫块与铁心上梁之间设有多个调节垫片。
[0019]进一步的，通过应用VEI的REST软件对变压器抗短路强度能力进行分析，并且对绕组中的温度分布进行分析，通过电磁计算方案建立绕组部分的全域分析模型，验证电磁计算方案的可行性。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种低频电力变压器设计方法，实现了变压器小型化、轻量化设计，降低了低频电力变压器生产、制造成本，解决因频率降低导致电力变压器体积、重量大幅度增加的问题，提高了低频电力变压器的经济效益。本专利技术在变压器油箱箱盖下方增加防塌陷垫块，能够起到加强油箱箱盖机械强度、保证变压器油内部流动顺畅的作用，并能够改善变压器器身油流方向，提高变压器油循环速度，降低变压器内部温升，确保低频电力变压器小型化、轻量化、高可靠设计有效实施。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的流程图；
[0022]图2为变压器油及油浸纸板在低频下的介电性能测试方法的流程示意图；
[0023]图3为低频变压器铁心防塌陷垫块的主视结构示意图；
[0024]图4为低频变压器铁心防塌陷垫块的侧视结构示意图；
[0025]图5为低频变压器铁心防塌陷垫块安装位置示意图；
[0026]图中：1、防塌陷垫块，2、铁心上梁，3、导油槽，4、固定孔。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0028]实施例1
[0029]本实施例公开一种低频电力变压器的设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0030]S01)、通过宽频介电测试系统对低频环境下不同型号变压器油、油浸纸板介电性能进行多次重复测试，记录测试数据并绘制拟合曲线，获取低频下变压器油、油浸纸板的相对介电常数和介质损耗因数测试数值；
[0031]S02)、采用25cm爱泼斯坦方圈法原理进行低频环境下不同牌号变压器硅钢片性能参数的多次重复测试，记录测试数据并绘制低频下变压器硅钢片的磁化曲线、磁导率曲线、励磁功率曲线、铁损曲线，综合考虑成本、硅钢片性能、重量等因素，最终确定低频变压器用硅钢片选型；
[0032]S03)、根据法拉第电磁感应原理E＝4.44N
·
f
·
Φ
m
＝4.44N
·
f
·
B
·
S、
等公式，进行低频变压器铁心直径选取、线圈结构、绝缘半径、短路阻抗等电磁计算方案设计，其中，E为线圈的感应电动势，N为线圈匝数，f为频率，Φ
m
为变压器铁心主磁通幅值，B为磁感应强度，S为铁心截面积，u
x
为变压器短路阻抗电压，IW为变压器线圈安匝，ΣD为变压器漏磁等值总面积，e
z
为每匝电势，H
x
为平均电抗高度；
[0033]为了实现低频电力变压器小型化设计，提高油箱机箱强度并降低顶层油面温度，提出一种低频电力变压器铁心防塌陷垫块结构，铁心防塌陷垫块位于变压器油箱向盖下方。
[0034]S04)、通过应用VEI的REST软件对变压器抗短路强度能力进行分析，对绕组的轴向倾覆和辐向压曲及轴向力进行核算，根据仿真结果对电磁计算方案中的绕组薄弱部位进行优化调整，保证变压器实际运行的安全可靠性；通过应用美国SoftTeam公司Trancalc集成软件中的WHC(Wingding Heat Calculation)，对绕组中的温度分布做了分析，根据绕组温度分布结果验证了验证电磁计算方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频电力变压器的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S01）、重复进行低频环境下不同型号变压器油、油浸纸板介电性能测试，获取低频下变压器油、油浸纸板的相对介电常数和介质损耗因数测试数值；S02）、重复进行低频环境下不同牌号变压器硅钢片性能参数测试，获取低频下变压器硅钢片的磁化曲线、磁导率曲线、励磁功率曲线、铁损曲线，进而确定低频变压器用硅钢片选型；S03）、根据法拉第电磁感应原理进行低频变压器铁心直径选取、线圈结构、绝缘半径、短路阻抗计算；并且在变压器油箱箱盖下方设有支撑油箱箱盖机械强度和降低变压器温升的防塌陷垫块；S04）、对变压器抗短路强度能力进行分析，对绕组的轴向倾覆和辐向压曲及轴向力进行核算，根据仿真结果对电磁计算方案中的绕组薄弱部位进行优化调整，保证变压器实际运行的安全可靠性；S05）、根据优化后的电磁计算方案进行低频变压器图纸设计；S06）、根据设计图纸进行低频变压器生产、组装及试验测试。2.根据权利要求1所述的低频电力变压器的设计方法，其特征在于：变压器油、油浸纸板在低频下的介电性能测试方法包括如下步骤；S11）、对被测试电介质即变压器油或油浸纸板进行工艺处理，其中，对变压器油进行2h、60℃滤油处理，对油浸纸板先进行温度为100℃、真空度为0.1kPa、48h干燥烘干处理，将油浸纸板放置在烘干的铁质容器中抽真空到0.1kPa后静置24h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕腾飞，王鹏，黄晓尧，曹琪，臧英，颜世凯，王凯军，陆翌，裘鹏，倪晓军，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：