Моделювання і проектний синтез енергоефективних трансформаторів з циліндричними шаровими обмотками

Abstract

Розглянуто шляхи підвищення ресурсо- й енергоефективності силових трансформаторів з циліндричними шаровими обмотками на основі раціонального поєднання ряду інноваційних технічних рішень. Розроблено математичні моделі (ММ) та методику визначення електромагнітних параметрів електротехнічних сталей (ЕТС) за різних частот. Розроблено узагальнені ММ для проектного синтезу й оптимізації трансформаторів з циліндровими шаровими обмотками, інваріантні до кількості обмоток і схем їх розміщення, матеріалу обмоткового проводу, конструктивного виконання магнітної системи (МС) і робочої частоти досліджуваного трансформатора. Зазначено, що у процесі розробки ММ як основні керовані змінні були обрані змінні, що характеризують техніко-економічні показники трансформатора - співвідношення втрат короткого замикання до втрат холостого ходу, співвідношення вартостей обмоток до вартості магнітної системи, а також індукція в стрижні і частота. Як основний критерій оптимізації прийнятий критерій повної капіталізованої вартості. Зауважено, що у процесі вирішення завдань оптимального проектування та проектних досліджень використано підсистему автоматизованого синтезу силових трансформаторів “Аметист”. Процес параметричної оптимізації реалізовано методом циклічного покоординатного спуску. Виконано проектний синтез силових трансформаторів стандартної і підвищеної частоти, МС яких виготовлено з різних ETC, а обмотки з традиційних провідникових матеріалів і з високотемпературних надпровідників (ВТНП). Дослідження виконано для серії трифазних силових трансформаторів класу напруги 6 - 10 кВ в діапазоні потужностей 63 - 630 кВА. Аналіз ефективності засобів вдосконалення трансформаторів виконано на основі вирішення завдань їх структурно-параметричної оптимізації. Розроблено рекомендації з оптимальних значень підвищених частот для трансформаторів з МС із різних ETC і обмотками з традиційних провідникових матеріалів. Запропоновано економічно обгрунтовані значення оптимальної робочої частоти для трансформаторів з ВТНП обмотками.