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摘要：通过对两种变压器外壳的温升计算，得出了变压器采用不同外壳时的油顶层温升值、变压器安装占地面积，提出了解决全密封电力变压器优化设计的合理方案。
关键词：紧凑型；低温升； 高过载；运行寿命
1 前言
随着经济的大力发展，特别是国家级粤港澳大湾构规划的出台，区域内城市规则用地越来越紧张，如何破解资源环境约束，根本出路在于节约集约利用土地，在目前配电房的建筑结构设计中，电房的建筑面积日趋缩少，因此在电力变压器的设计中，在保证产品性能的前提下，要尽量降低变压器的占地面积。如果在变压器设计时其长度和宽度尺寸不采取措施进行有效控制，在安装变压器时，会发生变压器到配电房内墙之间的安全距离不够，从而无法通过变压器通电前的验收。
同时随着用电量的季节性变化，尤其在某台变压器退出运行，其余变压器需过载运行情况下，要求变压器的运行温度不能超过国家标准规定值，否则会严重影响变压器的运行寿命，因此在变压器优化设计时，需降低变压器运行温升，以适应实际运行工况。
2 优化前变压器外壳设计方案
在目前的全密封电力变压器设计中，容量超过1000kVA时，其变压器的外壳结构均采用翅形波纹外壳，以满足变压器散热的需要，其结构如图1所示
图1
考虑到由于目前铜线价格为60元/kg，硅钢片价格为12元/kg，铜线价格是硅钢片价格的5倍左右，因此在进行变压器设计时，少用铜线，多用硅钢片是最佳方案，可以降低变压器材料成本，但这种设计，会靠造成变压器高度尺寸H较小，从而造成外壳波纹片宽度H1随之减小，在保证散热面积不变的情况下，必须增加波纹片的波高，因此变压器外壳的长度L和宽度B会增加，其外形看起来矮胖。
同时由于翅形部分波纹片的散热能力较差，这种结构在保证总的散热面积不变的情况下，必须大幅度增加翅形部分波纹片的片数，进一步增加变压器外壳的长度L和宽度B，从而加大变压器的占地面积。
3 优化后的变压器外壳设计方案
此方案取消变压器外壳翅形部分的波纹片，在外壳箱盖与优化前高度H不变的情况下，在箱盖的四个边设置有四个纵向升高的集油槽，集油槽的外侧连接波纹片，波纹片的顶部高于外壳的箱盖，其结构如图2所示
图3
4 优化前后的两个方案计算结果比较
以S11-M-1600/10电力变压器为例，其基础数如下：
变压器总损耗17383W，外壳发热中心407mm，外壳内壁长1140mm，宽585mm，高940mm，变压器散热中心高406.5mm。
变压器外壳优化前后的数据见下表：
变压器外壳优化前后数据对比表
通过以上数据可以看出，优化前后波纹片的重量基本上不变，即变压器的总成本基本不变，优化后变压器油顶层温升下降8.6K,变压器的占地面积下降28.2%，由于变压器外形尺寸的减少，相应的可以减少配电房变压器室的建筑面积，节约基建费用，同时由于温升的下降，在变压器随季节性的变化有适度的过载运行时，变压器油顶层温升有足够的裕度不至于超过国标的规定值。根据变压器热寿命6度定则，即变压器运行温度每升高6度，运行寿命减半，按变压器30年的规定运行寿命计算，优化后的变压器运行寿命，比优化前增加20年以上，经济效果明显。
5 结论
通过优化后的波纹外壳结构，提高了波纹片的散热中心，从而增加了变压器的散热效果，大幅降低变压器油顶层温升；同时由于变压器占地面积的减少，可降低可配电房的占地面积，节约基建费用，特别适用于季节性负荷变化比较大，对过载能力要求强，或者对变压器的占地面积要求较小的场合；同时可增加变压器的运行寿命。
参考文献：
[1]刘传彝. 电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳：辽宁科学技术出版社,2002.
[2] 崔立君. 特种变压器理论与设计[M].北京：科学技术文献出版社,1995.
论文作者:彭志慷
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：变压器论文; 外壳论文; 波纹论文; 占地面积论文; 配电房论文; 寿命论文; 硅钢片论文; 《防护工程》2019年第3期论文;