黄锐　吕学宾　杨晓滨

摘 要：现阶段，我国变压器电磁方案由于其自身设计变量及组合的繁杂性以及多变性导致变压器计算过程非常复杂且其工作量较大，因此本文对双绕组连续式线圈电力变压器电磁方案计算方法进行分析，在电磁计算过程中直接应用短路阻抗，确定铁心直径、绕组匝数以及线圈高度设计变量，后按固定方式绕组排线确定绕组线规，计算结果，提升计算效率。

关键词：双绕组；连续式线圈；电力变压器；电磁计算

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.172

高效电磁计算方案可大大简化变压器计算过程，有效提升计算效率，得到准确快速的计算结果，在确定电磁方案计算方式时，首先需针对现有额定容量、额定电压等确定变压器铁心直径、排线方式及线规等数据，后对变压器绕组及铁心尺寸及负载损耗等予以确定，若此上数据均可达到国家相关规定指标，即表明该电磁方案可行。

1 变压器计算各指标确定

变压器电磁计算方案在确定前具有一定的固定参数，如铁心直径D、线圈匝数W以及线规（a*b）等，该方案的计算可行性要求变压器短路阻抗在标准要求偏差范围之内，其空、负载损耗及绕组温升分别以规定偏差小于标准值。若本次计算目标函数为主材成本且材料固定则电磁方案的优劣便由变压器内部所应用硅钢片及电磁线重量决定[1]。

本文主要以35kv双绕组无励磁调压电力变压器为例对电磁方案可行性予以验证说明。首先确定该变压器的基础参数，其中额定电压为U，额定电流I，铁轭截面与铁心柱及连续式线圈结构相同，铁心损耗主要是指变压器空载损耗，硅钢片单位损耗以PFe表示，铁心重量以GFe表示，空载损耗附加系数以KFe表示，铁心损耗计算公式为：PFe=KFeGFepFe。若硅钢片密度为PFe，铁心窗高为Hw，铁心柱中心距Mo，铁心截面At其与铁心直径呈正比，G△为三相角重，则铁心重量工程计算式为：GFe=pFe（3Hw+4Mo）At+G△。

绕组导线填充率主要是指绕组铜线在绕组纵断面的填充程度，可用KT表示，其中绕组幅向尺寸可以C表示，线圈高度以H表示，S指绕组空间大小（S=HC），绕组匝数W，导线截面积S，以△表示电流密度[2]，则KT=WS/HC*100%，△=I/S=IW/HCKT.在具体产品应用时，KT与设计方案呈反比，而根据△可知，若KT一定，则△基本可确定。

变压器负载损耗多指电阻、引线损耗等。若ρ为电磁线电阻率，绕组平均半径以r表示，r与D及C相关，则负载损耗为：

同时根据研究可知，变压器铜材成本与线圈高度、绕组匝数以及铁心直径等具有非常重要的相关性，绕组电流密度及线圈高度等均决定变压器绕组温升，绕组幅向尺寸可决定铁心柱中心距大小，绕组高度决定铁心窗高大小。

因此，此上可知，磁通密度与绕组匝数之间的联系非常紧密，若以主材成本作为目标函数则绕组匝数、铁心直径、线圈高度以及绕组幅向尺寸均可对电磁方案的可行性予以影响，决定其优劣性[3]。

2 变压器短路抗阻计算

以35kv双绕组无励磁调压电力变压器为例，各数据因素分别为：铁心半径R，R至低压线圈绝缘距离ao；主空道绝缘距离及平均半径分别为a12及r12；低高压线圈内半径、幅向尺寸及平均半径分别以R1、R2，a1、a2，r1、r2表示。

后可根据以上数据计算变压器短路电抗标志，如下所述：

其中，最大磁通密度为Bm，Hx为线圈电抗高度，为漏磁面积。

实际变压器中a1a2接近，则

其中，Sx及S12分别为低压线圈内侧至高压线圈外侧圆环横断面积，以及主空道圆环横断面积，则根据以上公式可计算线圈幅向尺寸a1=a2=（R1-R-a0-a12）/2，后可针对具体相关数据对系数予以修改。

根据计算可知若以主材成本为目标函数，则变压器电磁方案的可行性及优劣性均以铁心直径、绕组匝数以及线圈高度所决定，故而在具体方案应用前，需要对以上三因素进行确定[4]，后依据此类因素计算绕组及铁心尺寸，后在绕组尺寸内以排线规则实现绕组排线后确定线规，以此简化计算过程。

3 结束语

以上主要对双绕组线圈电力电压器结构予以分析，针对现有的变压器电磁计算方案予以新方案研究，变压器短路阻抗性指标直接应用于计算，以线圈高度为新型设计变量，按照一定的相关原则计算并确定影响因素，得到计算结果，提升电磁计算效率，使其计算方法得到有效优化，最终实现最优解。

参考文献：

[1]周惠良，梁芬，姜宏伟.双绕组连续式线圈电力变压器电磁方案计算方法[J].电气制造，2014（08）：76-79.

[2]姚陈果，陈昱，李成祥等.基于李萨如特性在线监测电力变压器绕组变形的方法，CN104154854A[P].2014.

[3]李金辉.超高压电力变压器绕组短路电磁力的计算与分析[D].华北电力大学，2014.

[4]梁国林.大型发电机组微机型继电保护原理及配置探微[J].大科技，2013（08）：56-57.