[发明专利]一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法，包括以下步骤：1)确定设计对象；2)设计陶瓷绝缘干式变压器，构建多种陶瓷绝缘干式变压器的设计方案；3)使用Visual Basic自编程作为陶瓷绝缘干式变压器散热结构的设计软件；4)在Visual Basic自编程软件界面上输入不同方案的陶瓷绝缘干式变压器结构参数，并分别建立有限元模型进行磁‑热‑流多场的耦合计算，得到各方案对应的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况，选择最优的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况作为最终的设计方案，完成陶瓷绝缘干式变压器散热结构的优化设计，该方法能够实现陶瓷绝缘干式变压器散热结构的优化设计，使其散热能力达到最优。

技术领域

本发明涉及一种散热结构优化设计方法，具体涉及一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法。

背景技术

变压器根据冷却方式的不同，可分为油浸式变压器和干式变压器。两种变压器的主要部件相同，即铁芯和绕组。区别仅在于冷却介质不同，油浸式变压器以绝缘油作为冷却介质，而干式变压器以气体作为冷却介质，其中大多是空气。随着现代社会工业化进程的不断发展，电力系统和变压器的电压等级不断提高。因为受限于绝缘而导致电压不能过高，曾导致干式变压器的发展远远落后于油浸式变压器。随着世界经济的飞速增长，城市建设加快，人口骤增。而油浸式变压器防火性能较差，不适合安装在这种人口密集或者防火要求较高的场所，此时干式变压器的优异性就得以体现。因此目前在电力系统的配电网中，使用最多的就是干式变压器。

干式变压器的防火性较好，但其在运行中的散热性能大多受制于其绝缘材料。在如果运行温度过高，绝缘材料往往会加速老化，严重时甚至会造成绝缘结构的损坏，影响变压器的寿命。并且干式变压器大多不能长时间过载运行。本发明针对一种以铝金属作为绕组导线，陶瓷作为变压器绕组绝缘的变压器进行散热结构设计。其主体结构为绕组与铁芯。此种变压器基于其材料特性，所以耐热性优于一般的干式变压器。为了更加便捷的对该种变压器的结构进行设计，使其散热能力达到最优，需设计一种便捷的陶瓷绝缘干式变压器散热结构设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法，该方法能够实现陶瓷绝缘干式变压器散热结构的优化设计，使其散热能力达到最优。

为达到上述目的，本发明所述的陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法包括以下步骤：

1)确定设计对象，所述设计对象包括陶瓷绝缘干式变压器的铁芯和绕组；

2)设计陶瓷绝缘干式变压器，构建多种陶瓷绝缘干式变压器的设计方案；

3)使用Visual Basic自编程作为陶瓷绝缘干式变压器散热结构的设计软件；

4)在Visual Basic自编程软件界面上输入不同方案的陶瓷绝缘干式变压器结构参数，并分别建立有限元模型进行磁-热-流多场的耦合计算，得到各方案对应的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况，选择最优的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况作为最终的设计方案，完成陶瓷绝缘干式变压器散热结构的优化设计。

步骤2)中陶瓷绝缘干式变压器的设计对象为铁芯的结构、铁芯中硅钢片的材料、铁芯的碟片工艺及绕组中的一个或者多个，同时考虑绕组与铁芯的气隙距离、绕组与绕组之间的气隙距离以及绕组的层数之间的组合，以构成多种陶瓷绝缘干式变压器的设计方案。

步骤4)的具体操作为：

41)在Visual Basic自编程软件的负载参数输入界面上输入各设计方案对应的相关参数，再调用Ansoft有限元计算软件分别进行不同设计方案的陶瓷绝缘干式变压器模型的三维建模及电磁计算；