[发明专利]一种配电变压器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体涉及一种配电变压器设计方法。

背景技术

现有的油浸式10kV配电变压器的过载能力主要执行GB 1094.7-2008规定设计与制造，变压器具有的过负荷能力由负载电流、热点温度、顶层油温及除绕组和引线外的金属部件温度等多个限值共同界定，即运行配变的热点温度、顶层油温及除绕组和引线外的金属部件温度共同限制，若其中1项越限，则其他项需相应降低。因此可通过提高相关元件和绝缘部件的耐热性能，降低铁芯漏磁对金属部件造成的温升，增强绕组内部的散热能力，增强油箱、散热片等外部构件的承压能力，理论上可以提升配电变压器过载能力。

高过载能力配电变压器(以下简称“高过载配变”)是一种能够承受一定时间过载运行的变压器，通过增加高、低压绕组油道的数量(即增加内散热面积)，降低绕组对油的温度影响，防止变压器过载后线圈局部过热；通过增加油箱的散热面积，降低变压器顶层油对外部空气的温升；通过选用耐高温绝缘材料，绝缘油提高相关元件和绝缘部件的耐热性能等，整体提升配电变压器过载运行能力，且全寿命周期不缩减。但是，增大配变油道和外部散热面积、提高材料的绝缘耐热等级等措施都将增大制造成本，降低高过载配变的经济性。

综上，需要提供一种保证高过载配变技术性能的基础上，在一定程度上降低了高过载配变的制造成本的配电变压器设计方法。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种配电变压器的设计方法。

本发明的技术方案为：

步骤1：配置待设计配电变压器的设计方案；

步骤2：确定所述待设计配电变压器运行环境要求；

步骤3：确定每种设计方案中配电变压器的制造成本C和性能指标；

步骤4：比较待设计配电变压器与不同类型配电变压器的全寿命周期成本LCC，限定其制造成本C。

优选的，所述步骤1中的设计方案为以下三种设计方案之一：

第一设计方案，同时采用第一设计法和第二设计法提升所述配电变压器的过载能力；

第二设计方案，同时采用第一设计法、第二设计法和第三设计法提升所述配电变压器的过载能力；

第三设计方案，同时采用第一设计法、第二设计法、第三设计法和第四设计法提升所述配电变压器的过载能力；

优选的，所述第一设计法，为调整所述配电变压器内部的油道数量；

所述第二设计法，为调整所述配电变压器外部的散热面积；

所述第三设计法，为改变所述配电变压器中各部分的材料类型，以提高配电变压器的绝缘耐热等级；

所述第四设计法，为改变所述配电变压器中变压器油的类型，以提高变压器油的耐高温和绝缘等级；

优选的，所述步骤3中确定配电变压器运行环境要求，包括计算配电变压器所在台区的全年平均负荷率、最大负荷和最大负荷增长率；

优选的，所述步骤3中配电变压器的性能指标包括：空载损耗、负载损耗、短路阻抗和过载能力；

优选的，所述步骤4中比较待设计配电变压器与不同类型配电变压器的全寿命周期成本LCC，限定其制造成本C，包括：

步骤4-1：构建优化所述设计方案的目标函数min(LCC,C-ω)；

其中，C为待设计配电变压器的制造成本，ω为与所述待设计配电变压器容量相同的标准配电变压器的总体制造成本；

步骤4-2：依据所述目标函数min(LCC,C-ω)的计算结果确定最优的设计方案，若所有设计方案的总体制造成本均相同，则分析每个设计方案的全寿命周期成本LCC中各成本对降低全寿命周期成本LCC的影响程度，选取影响程度最低的设计方案为最优设计方案；

优选的，所述步骤4-2中全寿命周期成本LCC，包括：配电变压器的运行成本C_CO，配电变压器的检修维护成本C_CM，配电变压器的故障成本C_CF和变压器的退役处置成本C_CD；

优选的，所述步骤4中确定最优的设计方案的限制条件，具体为：

配电变压器的成本限制条件：(C-ω)/ω＜a；

配电变压器的过载限制条件：

配电变压器所在台区的运行环境限制条件包括：全年平均负荷率β＜c，最大负荷P_max＜d，最大负荷增长率α＜e；

其中，所述S为配电变压器的额定容量，为配电变压器的功率因数，a、b、c、d和e均为阈值；