[00042901]电力变压器铁心柱截面的优化设计方法

　　对于电力变压器而言， 铁心是重要的组成部分， 它既是变压器的磁通回路， 又是变压器的支撑核心。电力变压器的铁心是框形闭合结构， 其中套绕组的部分为铁心柱。铁心有心式和壳式两大基本结构形式， 其中， 心式铁心结构是我国变压器制造厂普遍采用的铁心结构形式。 　　在电力变压器的设计中， 铁心柱的截面如何设计是一个很重要的环节。我国变压器制造业通常采用全国统一的心式铁心结构的设计图纸。根据多年的生产经验， 各生产厂存在着对已有设计方案的疑问： 能否改进及如何改进这些设计， 才能既提高使用效果， 同时又能降低变压器的成本。 　　铁心柱有效截面的面积， 等于多级铁心柱的几何截面积乘以叠片系数， 而叠片系数为一常数。设计时希望有效截面尽量大， 这样既可以节省材料， 又能够减少能量损耗。但不是只考虑有效截面最大即可， 还应考虑制造工艺的要求， 这样才能很好地运用到实践中，才能得到更好地推广。 另外， 因为铜导线在电流流过时会发热造成铜损，铁心在磁力线通过时会发热造成铁损。所以， 为了改善铁心内部的散热， 铁心柱直径为380毫米以上时须设置冷却油道。简单地说， 就是在某些相邻阶梯形之间留下 6 毫米厚的水平空隙， 空隙里充满油， 变压器工作时油上下循环带走铁心里的热量。 具体油道数按工业要求选取， 设计的油道的位置应使其分割的相邻两部分铁心柱截面积近似相等。 　　电力变压器铁心柱在目前运用广泛， 具有很广的应用前景。但其铁心柱截面构造设计上还存在许多缺陷， 如其截面构造设计还不够理想、 有效截面积还不够大、 圆截面利用率还不够高、 铁心制造成本还不够低、 能量损耗的减少还不够多、 散热性处理还不够好等。 　　本发明公开了一种电力变压器铁心柱截面的优化设计方法， 针对电力变压器铁心柱截面构造，先对其建立数学模型进行初始优化设计； 接着，对其模型进行编程求解； 然后， 在求解结果的基础上对其进行进一步的优化设计 ； 最后， 在进一步优化设计的基础上， 考虑其散热性进行油道设计， 给出最终的优化设计实施方案。 本发明具有能使电力变压器铁心柱截面构造设计更为合理、 有效， 使其有效截面积更优、 优化效果更好、 利用率更高、 铁心制造成本更低、 减少能量损耗更多、 散热性更好、 实用性更强等优点。 　　该项目曾同时受西南交通大学创新性实验活动基金项目和科技创新基金项目支持，项目前期来源于全国大学生电工数学建模竞赛全国未解问题，且已获全国一等奖；后来经过进一步地深入研究和实地考察后，研发此专利，且相关论文受到了中国电机工程学会和西安高压电器研究院等权威专家认可，获得了全国电工数学建模竞赛一等奖和在中文核心，国际六大著名检索中EI、SA、AJ、CA、CSA收录期刊《高压电器》上公开发表；同时，荣获第四届全国电气工程师论文大赛全国三等奖（入围全国十佳电气工程师）。 　　本专利受到众多专家和教授的认可，具有极高的理论以及实用价值，对工程实际应用具有重大意义。在截面利用率上比当前工业制造运用的设计提高4%左右，能减少负载损耗和空载损耗，具有节能效益，且总成本对于不同型号的电力变压器节省1至6万元不等，具有广阔的前景和市场经济效益。 　　合作意向：一次性转让或合作、许可。欢迎国内有意的厂家或公司前来洽谈。