电力变压器优化设计系统构建
电力变压器维修及改造优化方案
电力变压器维修及改造优化方案电力变压器是电力系统中不可或缺的设备之一。
它的作用是将输送到变电站的高电压电力变换为适用于电网输送的低电压电力。
由于工作环境的恶劣和设备老化等原因，变压器会出现故障和性能下降的情况。
为了保证电力系统的正常运行，需要对电力变压器进行维修和改造优化。
本文将提出一些电力变压器维修及改造优化方案。
在维修方面，应当对变压器进行定期检查和维护，及时发现和修复设备的故障。
可以采用以下方法进行维修：1. 清洗变压器油：由于工作环境的恶劣，变压器外部容易积累尘埃和污垢。
定期清洗变压器油，可以提高散热效果，防止绝缘材料老化。
清洗时应使用专用的清洗剂，并注意避免损坏绝缘材料。
2. 检查绝缘材料：定期检查绝缘材料的状态，发现损坏或老化的部分应及时更换。
绝缘材料的状态对变压器的绝缘性能有很大影响，因此要特别注意这一方面。
3. 检查冷却系统：变压器需要通过冷却系统散热，确保温度不超过额定值。
定期检查冷却系统的工作状态，修复或更换损坏的冷却设备。
4. 维护油箱和油泵：油箱和油泵是变压器的重要组成部分。
定期检查油箱和油泵的工作状态，确保其正常运行。
如果发现问题，应及时修复或更换。
在改造优化方面，可以考虑以下几个方面：1. 提高变压器的效率：通过优化变压器部件和改进工艺，提高变压器的效率。
可以使用新型的高效绝缘材料和低损耗铁芯，减少能量损失。
2. 完善保护系统：电力变压器需要有完善的保护系统，以防止过载、短路等故障。
可以加装温度传感器、压力传感器等设备，实时监测变压器的工作状态，并及时报警和停机保护。
3. 加装智能监控系统：通过加装智能监控系统，可以实现对变压器的远程监控和诊断。
可以实时监测变压器的温度、振动等参数，及时发现异常情况并进行预警。
4. 进行电气改造：根据实际需求，对变压器的电气系统进行改造优化。
可以考虑加装静态无功补偿装置、电能质量管理设备等，提高电力系统的稳定性和可靠性。
电力变压器的维修及改造优化是确保电力系统正常运行的重要措施。
电力变压器维修及改造优化方案
电力变压器维修及改造优化方案电力变压器是电力系统中重要的输配电设备，它承担着电压变换和配电的功能。
长期的使用和不良的工作环境可能导致变压器出现问题，需要进行维修和改造优化。
本文将针对电力变压器维修及改造优化方案进行深入探讨。
一、电力变压器维修电力变压器在长期使用过程中，会因为工作环境恶劣、过载、短路等原因而出现各种故障。
为了确保电力系统的正常运行，需要对电力变压器进行定期的维护和维修。
电力变压器的维修工作主要包括以下几个方面：1. 清洁维护：定期对变压器表面和油箱进行清洁，及时清除灰尘和杂物，保持变压器的散热性能和绝缘性能。
2. 油液检测：定期对变压器油进行检测，确保油质的良好，及时更换老化的绝缘油，提高绝缘性能。
3. 绝缘检测：通过绝缘电阻测试、绝缘介质损耗测试等手段对变压器的绝缘性能进行检测，及时发现并处理绝缘缺陷，保证变压器的安全运行。
4. 温度检测：定期对变压器的温度进行检测，及时发现变压器工作温度异常，采取措施进行修理。
5. 故障排查：根据变压器的实际工作情况，定期进行故障排查，对出现的故障及时进行修复。
二、电力变压器改造优化方案除了定期的维修外，为了提高电力变压器的工作性能和安全性能，有时候需要对变压器进行改造和优化。
电力变压器的改造优化主要包括以下几个方面：1. 绝缘系统改造：对老化的绝缘系统进行更换，采用新型的绝缘材料和绝缘结构，提高变压器的绝缘性能。
2. 冷却系统改造：对变压器的冷却系统进行改进，采用更高效的冷却方式，提高变压器的散热性能，降低温升。
3. 控制系统改造：采用先进的控制技术，对变压器的控制系统进行改造，提高运行的稳定性和可靠性。
4. 励磁系统改造：对变压器的励磁系统进行改造，提高运行效率，减小励磁损耗，降低运行成本。
5. 隔离开关改造：对变压器的隔离开关进行改造，采用更可靠的开关设备，提高变压器的运行安全性。
通过对电力变压器进行改造优化，可以提高变压器的工作效率和安全性能，降低运行成本，延长使用寿命，提高系统的可靠性和稳定性。
电力变压器和电动机的设计与优化
电力变压器和电动机的设计与优化引言电力变压器和电动机是电力系统中不可或缺的两个重要组成部分。
变压器将高电压转换为低电压，实现电能的传输和分配，而电动机将电能转化为机械能，驱动各种设备和机械运转。
在电子与电气工程领域，变压器和电动机的设计与优化是一项关键任务，它们的性能直接影响到电力系统的稳定性、效率和可靠性。
一、电力变压器的设计与优化电力变压器是电能传输和分配的核心设备，其设计与优化关系到电力系统的能效和安全性。
在设计过程中，需要考虑以下几个关键因素：1.1 变压器的效率变压器的效率是指输入和输出功率之间的比值，也就是输出功率与输入功率的比例。
为了提高变压器的效率，可以采用优质的材料和合理的设计，减少电能的损耗和热量的产生。
此外，变压器的铁损耗和铜损耗也是影响效率的重要因素，需要在设计中进行合理的权衡。
1.2 变压器的容量与负载能力变压器的容量和负载能力是指其能够承受的最大负荷和电流。
在设计过程中，需要根据实际需求和负载情况来确定变压器的容量，以确保其能够正常运行并满足电力系统的需求。
同时，还需要考虑负载波动和过载情况下的稳定性和安全性。
1.3 变压器的绝缘和冷却系统变压器的绝缘和冷却系统是保证其正常运行的重要组成部分。
绝缘系统可以防止电能泄露和损耗，提高变压器的效率和安全性。
冷却系统则可以有效降低变压器的温度，防止过热和损坏。
在设计中，需要选择合适的绝缘材料和冷却方式，以满足变压器的工作要求。
二、电动机的设计与优化电动机是将电能转化为机械能的核心设备，其设计与优化关系到电力系统的能效和运行稳定性。
在设计过程中，需要考虑以下几个关键因素：2.1 电动机的效率电动机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，也就是机械功率与电能之间的转换效率。
为了提高电动机的效率，可以采用高效的电磁设计和优质的材料，减少能量的损耗和热量的产生。
此外，电动机的负载和转速也会影响其效率，需要在设计中进行合理的优化。
2.2 电动机的功率因数电动机的功率因数是指电流的相位与电压的相位之间的差异。
电力变压器维修及改造优化方案
电力变压器维修及改造优化方案电力变压器是电网输电和配电系统中不可缺少的设备之一，其作用是将高压电能转变为低压电能供给用户使用。
由于变压器长时间运行，容易出现故障和老化，影响其正常运行和使用寿命。
对电力变压器进行维修和改造优化是保障电网运行安全和提高电能利用率的重要工作。
维修和改造的优化方案应包括以下几个方面：1. 清洗绝缘油和绝缘油质量测试。
随着变压器使用时间的增长，绝缘油中的杂质和水分会逐渐增加，影响绝缘性能。
定期清洗绝缘油和进行质量测试，确保绝缘油的纯净度和绝缘性能符合要求。
2. 检查绝缘结构和绝缘介质。
绝缘结构和绝缘介质是变压器工作正常的重要因素，应定期进行检查。
发现损坏或老化的绝缘结构和介质应及时更换，确保绝缘性能的稳定和可靠。
3. 检查冷却系统。
变压器运行时需要通过冷却系统将热量散发出去，确保变压器的正常运行。
应定期检查冷却系统的工作状态，清洗冷却器和检修散热风扇，保证冷却效果良好。
4. 检查绕组和连接。
绕组和连接是变压器的核心部件，应定期检查其电气接触情况和绝缘状态。
发现接触不良或绝缘损坏应及时修复或更换。
5. 优化变压器的负载率。
变压器的负载率是变压器工作状态的重要指标，太低会浪费电能，太高会影响变压器的正常运行。
应根据变压器的容量和负载情况，合理调整负载率，提高电能利用效率。
6. 定期进行全面检修。
除了日常的维护工作，定期进行全面检修也是必要的。
在全面检修中，可对变压器进行严格的检测和测试，修复或更换损坏或老化的部件，确保变压器的安全可靠运行。
维修和改造优化方案的实施需要有专业的技术人员和相应的设备和工具支持。
还需要建立完善的维修和改造管理制度，明确责任和工作流程，加强对维修和改造工作的监督和检查。
对电力变压器进行维修和改造优化是确保电网运行安全和提高电能利用率的重要工作。
通过定期清洗绝缘油、检查绝缘结构和介质、检查冷却系统、检查绕组和连接、优化负载率以及定期进行全面检修，可以延长变压器的使用寿命、提高其工作效率和可靠性。
高效输电变压器设计与优化
高效输电变压器设计与优化随着电力需求的不断增长和能源消耗的问题日益凸显，高效输电变压器的设计与优化显得至关重要。
变压器作为电力系统中的核心设备之一，其效率和性能直接影响着输电系统的可靠性和能源利用效率。
因此，如何设计和优化高效输电变压器成为电力行业面临的重要挑战之一。
首先，高效输电变压器设计要关注核心损耗。
核心损耗是变压器的重要指标之一，它包括铁芯损耗和线圈损耗。
铁芯损耗是由于铁芯材料在磁场中发生磁滞现象而产生的损耗，线圈损耗则主要是由于电流在线圈中流动时产生的焦耳热而产生。
降低核心损耗可以通过选择合适的铁芯材料、优化铁芯设计和线圈设计等方式实现。
例如，选择低磁滞损耗的铁芯材料，设计合理的磁路结构和槽形，以减小磁场中的能量损耗。
同时，通过合理选择导体材料和截面积，以减小电流密度，降低线圈损耗。
其次，高效输电变压器设计还要关注绝缘优化。
绝缘是保证变压器安全运行的重要因素。
优化绝缘结构和材料的选择可以提升变压器的绝缘性能，降低绝缘损耗和绕组局部放电。
例如，在绕组设计中，采用合理的绝缘材料和绝缘结构，以提高绝缘强度和击穿电压，降低绝缘损耗。
此外，对于大型变压器，采用多层绕组结构可以有效提升绕组的绝缘性能。
另外，高效输电变压器设计还要注重冷却系统设计。
冷却系统直接影响变压器的运行温度和热稳定性。
通过合理设计冷却系统，可以提高变压器的功率密度和热容量，降低温升，延长变压器的使用寿命。
目前常见的变压器冷却方式包括自然冷却、强制风冷、水冷等。
选择合适的冷却方式和优化冷却系统结构，可以充分利用冷却介质的传热性能，提高冷却效率。
此外，高效输电变压器设计还要考虑磁通泄漏的影响。
磁通泄漏是指磁场在绕组之间或铁芯表面逸出的现象，会导致能量损耗和电磁干扰。
为了降低磁通泄漏，可以采用合理的磁路结构和绝缘措施，如增加绕组间的绝缘层、采用磁屏蔽材料等。
最后，高效输电变压器设计还要关注材料选择与优化。
铁芯材料的选择对变压器的性能有着重要影响。
高压变压器的优化设计与分析
高压变压器的优化设计与分析引言：高压变压器是电力系统中的重要设备之一，其作用是将输送电能的电压从输电线路上的高压端变换为用户需要的低压端。
变压器的设计与分析对于保证电力系统的稳定运行和能源的有效利用至关重要。
本文将对高压变压器的优化设计与分析进行探讨，分析其结构与工作原理，并介绍一些常见的优化方法。
1. 高压变压器的结构与工作原理高压变压器由高压线圈、低压线圈和铁芯组成。
其工作原理是利用线圈之间的磁耦合作用，通过变换不同的线圈匝数来实现电压的升降。
高压线圈和低压线圈的匝数之比决定了电压的变化比例。
2. 高压变压器的设计目标高压变压器的设计目标是在保证电压变换的准确性和传输功率的同时，尽量减小能量损耗和体积大小。
为了实现这一目标，需要进行合理的设计和优化。
3. 高压变压器的优化设计方法3.1. 线圈设计优化对于高压变压器的线圈设计，可以采用遗传算法等智能优化算法进行优化。
通过对线圈的匝数、导线截面积等参数进行多目标优化，可以实现功率传输的最大化和损耗的最小化。
3.2. 铁芯设计优化铁芯是高压变压器的重要组成部分，它的设计和材料选择对于提高变压器的效率和减小能量损耗具有重要影响。
可以通过磁路分析和磁场仿真等方法进行铁芯结构的优化设计，选择合适的铁芯材料和绝缘材料，以提高传输效率和降低能量损耗。
4. 高压变压器的分析方法4.1. 电磁场分析电磁场分析是高压变压器设计与分析中重要的一环。
通过使用有限元分析等方法，可以对变压器的电磁场进行模拟计算，得到线圈中的电流分布、磁感应强度等参数。
这些参数对于确定变压器的工作状态和效率具有重要意义。
4.2. 热场分析高压变压器在工作过程中会产生一定的热量，如果不能及时散热，会导致温升过高，影响变压器的性能和寿命。
通过热场分析，可以对变压器的散热情况进行评估和优化，选择合理的冷却方式和散热材料，保证变压器的安全运行。
5. 高压变压器的未来发展方向随着能源需求的增长和能源结构的变化，高压变压器的设计与分析将面临新的挑战和机遇。
电力变压器铁芯柱截面的优化设计
电力变压器铁芯柱截面的优化设计电力变压器铁芯柱截面的优化设计是指通过调整变压器铁芯柱的截面形状和尺寸，以提高变压器的效率和功率因素，减少能量损耗和材料成本，并满足电力系统对变压器的性能要求。
下面将从设计原理、优化方法和实例应用三个方面进行阐述。
设计原理：电力变压器的铁芯柱由硅钢片叠压而成，用于传导磁场并提供磁耦合效果。
铁芯柱的优化设计是在保持磁路特性不变的前提下，寻找最佳的截面形状和尺寸，以提高变压器的性能。
常用的设计原理包括：最小损耗设计原理、最小材料成本设计原理、最佳功率因素设计原理等。
优化方法：1.目标函数选择：优化设计的第一步是选择适当的目标函数，如变压器的效率、功率因素、磁损耗、铁芯材料成本等。
2.参数选择：确定需要优化的设计参数，如铁芯柱的截面形状和尺寸、硅钢片的厚度等。
3.优化算法选择：根据设计要求和目标函数选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
4.建立数学模型：根据电磁学原理和变压器的特性建立数学模型，包括磁场方程、电流方程、能量损耗方程等。
5.参数求解：利用所选的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
6.优化结果分析：对优化结果进行分析，包括目标函数值、设计参数值的变化情况等。
实例应用：以提高变压器效率为目标，假设需要优化的设计参数为铁芯柱的截面形状和尺寸。
首先，在建立数学模型时考虑铁芯柱的几何形状和磁导率等因素，并确定合适的目标函数，如功率因素。
然后，选择适当的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
最后，将优化结果与初始设计进行对比，分析优化效果。
总结：电力变压器铁芯柱截面的优化设计是一项复杂的任务，需要综合考虑磁路特性、电力系统要求和经济性等因素。
通过选择合适的目标函数和优化算法，建立数学模型并进行参数求解，可以得到最优的设计参数，提高变压器的性能和经济效益。
在实际应用中，还需考虑制造工艺、材料特性和现实情况等因素，以实现优化设计的有效落地。
电力变压器的节能改造与优化设计
电力变压器的节能改造与优化设计一、引言电力变压器作为电力系统中不可或缺的设备之一，承担着将高压电能转换成低压电能的重要任务。
然而，在长期的使用过程中，电力变压器由于存在能量损耗、热量散失等问题，其能效逐渐降低。
为了提高电力系统的能源利用效率，节省电能资源以及减少环境污染，对电力变压器进行节能改造与优化设计显得尤为重要。
二、节能改造方法1. 使用高效铁芯电力变压器的铁芯材料直接影响其能效。
传统的铁芯材料存在铁损耗、涡流损耗等问题，通过使用高效铁芯材料可以降低这些损耗，提高变压器的能效。
例如，采用高性能冷轧硅钢片替代普通冷轧硅钢片，能够有效减小铁损耗，从而提升整个系统的能效。
2. 优化绕组设计电力变压器中的绕组是电能传输的关键部分，合理的绕组设计能够降低电流密度，减少电阻损耗，提高能效。
在绕组设计过程中，采用合适的导线材料、导线截面积以及绕组方式等措施，可以有效降低电能损耗，提高电能转化效率。
3. 控制负载变化电力变压器在运行过程中会受到负载的影响，负载变化较大时，电能转化效率会下降。
因此，在节能改造过程中，需要合理控制负载变化，避免过大的负载冲击，保证变压器的正常运行，提高能效。
4. 应用智能监控技术随着智能技术的不断发展，智能监控技术被广泛应用于电力系统中，也可以应用于电力变压器的节能改造与优化设计中。
通过传感器监测变压器的工作状态、温度、电流等参数，结合智能算法进行数据分析和处理，可以实时监测并及时发现变压器存在的问题，提供相应的解决方案，从而提高能效。
三、电力变压器的节能优化设计案例以某电力公司的变压器为例，该公司在传统变压器上进行了节能改造与优化设计，取得了显著的节能效果。
1. 使用高效铁芯材料原先的变压器采用普通冷轧硅钢片作为铁芯材料，而节能改造后，采用高性能冷轧硅钢片替代。
经过测试与比较，新铁芯材料的铁损耗较小，变压器的能效得到显著提升。
2. 优化绕组设计在绕组设计中，通过采用导线截面积更大的导线材料，减小绕组过程中的电阻损耗。
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整难以通过简单的参数调整奏效，原因主要是因为
影响阻抗电压的主要参数铁心直径和线圈高度均是 通过经验公式求得 ，存在不确定的因素。因此本文 采用了基于专家系统思想的阻抗 电压调整的知识
库。 在推导每一个初始设计参数值或根据计算结果
径， 低压线圈匝数、低压导线线规、高 （ 中）压导 线线规、调压导线线规、高 （ 中）压、低压、调压 导线并数，叠数，高 （ 中）压、低压、调压线圈饼 数 （ 对于层式绕组，为层数） 。约束条件为：阻抗 电压的上限和下限，电流密度的上限和下限，负载
之间通过工程数据库作为中介进行数据传递，实现
了三种设计方式的互动。
Ｃ Ｄ系统总体结构如图 ２ Ａ 所示，工程数据库
是整个系统的核心。通过电磁设计子系统和结构设 计子系统的配合使用可以得到符合要求的产品设计 方案。性能分析子系统主要处理变压器设计中存在 的特殊问题 ：包括突发短路动热稳定性计算 、空载 合闸励磁涌流计算以及动态温升计算等。
化设计过程应该是物理过程和数学过程的统一。 当前的变压器计算机辅助设计软件的思路一般 有两种：一种是应用电子表格或其他计算工具制作 的一种可以替代人工计算的简单辅助设计软件，其
统设计的角度对各个设计模块的内核以及相互间的 联系进行分析。 基于上述分析， 对应于传统变压器计算机辅助 设计的三方面内容，本文提出了基于综合设计、类 比设计、优化设计三种设计方式构建电力变压器优 化设计系统的思路。综合设计主要是参照了传统变 压器设计综合的模式，但是增加了基于专家系统反 向推理机制进行方案自 动选择的功能； 类比设计也 主要是参照设计分析的模式， 基于工程数据库，可 以方便地对方案进行调整；优化设计基于当前广泛 应用的遗传算法，可以对方案进行 自 动寻优。本文 从软件设计的角度对一般变压器优化设计的模式、 对各个设计模块的构建进行详细的介绍，并以一个
・ Ｊ 亨 ・ 公／曹
《 电气应用》 ０６ ２０ 年第 ２ 卷第 ４ ５ 期
电力变压器优化设计系统构建
李 郑清泉 励庆孚 钱虹凌 涛
（ 西安交通大学电气工程学院 ７ ０ ４ ） １０ ９ 摘 要 基于综合设计、类比设计、优化设计三种设计方式构建 了电力变压器优化设计系 统。分析了三种设计方式的特点和相互间的联系，并以工程数据库系统为支撑，实现了各设计模 块之间的数据传递。将专家系统混合推理机制融合到综合设计模块中，并采用改进遗传算法实现 了 优化设计模块。三种设计方式配合使用，可以灵活、可靠地获得优化设计方案。并基于本文构 建的软件系统对一台 １０ Ｖ三绕组电力变压器进行 了类比设计、综合设计和优化设计，结果表 １ｋ 明了该软件系统的有效性。 关键词 电力变压器 优化设计 Ｃ Ｄ 遗传算法 专家系统 数据库 Ａ
综合设计方案 类比设计方案 优化设计方案
图 １ 软件设计思路框图
求的初始方案。本文初始方案确定的过程是在专家 系统思想的指导下进行的。专家系统思想已经在电 机、变压器、电抗器等电磁装置辅助设计中得到广
（）由综合设计模块人 口 ①经过综合设计得 ２
泛的应用［ ６ 本文在此不再对专家系统相关理 ４］ －，
系统的构成 、功能或计算方法 ，本文则拟从软件系
一 了 ９ 一
《 电气应用》２０ 年第 ２ 卷第 ４期 ０６ ５
电力变压器优化设计系统构建
铁心 直径、 够压线圈匝 线圈 数据・ 线线 数、 排线 导
规、绝缘尺寸、油箱和散热器尺寸等数据通过简单
调整后进行验算。
３２ 综合设计模块 ． 综合设计的目的是得到符合国家标准和用户要
论进行分析。 变压器设计本身是一个根据设计要求来求得满 足设计要求的设计方案的正向推理过程， 用到了相 当多的专家知识，不仅体现在诸多经验系数以及绝 缘数据的选取上，在铁心选取，线圈排线，以及导 线线规选择上更是用到了很多的专家经验。下面先 对综合设计模块的几个主要部分进行分析 ，在此基 础上进一步分析专家系统思想在综合设计模块中的
表 １ 电力变压器优化结果
参数 类 比设计
５０ ９ ６５ ８ ２． ｘ ５ １ ２
综合设计
６０ ２
优化设计
５０ ９ ６５ ８
铁心直径／ ｍ ｍ 高压绕组匝数／ 匝
高压绕组导
６３ ２、
３ ０ ｘ ． ５ １ ０
２３ ． ６ｘ ． １ ８ １
线线规／ ｍ ｍ
（ 两组合）
应用。
到综合设计方案。②由①得到的综合设计方案经过 类比设计模块得到类比设计方案。③由②得到的类 比设计方案经优化设计模块得到优化设计方案。④
由①得到的综合设计方案经优化设计得到优化设计 方案。⑤由③或④得到的优化设计方案经类比设计 模块调整得到新的类比设计方案。 本软件以工程数据库作为支撑，各个设计模块
Ｚ 系统构架
本文软件设计的思想可以通过下面的框图来体
现。
软件中包括综合设计、类比设计和优化设计三 个模块，如图 １ 所示。软件在功能上有两个人 口， 相比于传统设计软件中的单人口结构是一个改进。
验算的功能。可以 看出， 采用上述两种思路设计的
变压器 Ｃ Ｄ软件 ，存在着某些不足。 Ａ 鉴于此 ，当前也有变压器软件对上述不足进行 了改进 ，将设计分析，设计综合 ，优化设计等功能
１ １ 饼 叠
５ ４
（ 两组合）
１ １ 饼 叠
６１ ２． ８ｘ９
（ 两组合）
１ １ 饼 叠
５ ４ ２． ８ｘ９
高调绕组匝数／ 匝
高调绕组导线线规
／ｍｍ
２ ８ ９ ５ ． ｘ ．
１ ２ 饼 叠
２５ ３ ２． ６ ２ ３ ｘ１ ３．
１ ２ 饼 叠
２１ ４ ３． ５ １． ３ ｘ１ ２
损耗上限，空载损耗上限，温升上限，内外线圈高 度差上限以及磁密上限等。 基于外点罚函数法， 将上述约束优化问题可以 转化为无约束优化问题，采取允许父代参加竞争、 每一代的最优值得以保存 、算法后期强制变异的改 进遗传算法来处理变压器优化设计问题，可以获得
推出调整措施时，采用反向推理机制，提供给用户 具体的推荐信息，而变压器设计本身是一个根据设 计要求来求得满足设计要求的设计方案的正向推理 过程，因此，本系统采用棍合推理机制来实现设计 一 调整 一 再设计的变压器设计过程。 如果阻抗电压不满足要求，通常采用下面两种 方式来调整：①调整铁心直径和低压线圈匝数来调 整电抗。②调整线规及排线数据包括绝缘距离，从 而改变线圈尺寸及漏磁宽度达到改变电抗的 目的。 以上两种方式可以作为类比设计阻抗调节的依 据。由于综合设计的目的在于获取基本满足要求的 方案，因此在空载损耗和负载损耗满足要求的情况 下，如何通过调节参数使阻抗电压也满足要求是一 个关键问题。本文主要是通过改变线圈尺寸来处理 这个问题：如果阻抗电压偏大，使线圈趋向瘦高， 如果阻抗 电压偏小，使线圈趋向低矮。 基于专家系统提供的启发式的方案确定，可以 获得基本满足要求的初始方案 ，为后面进行优化设 计打下了良好的基础。 ３３ 优化设计模块 ． 初始方案对于优化设计具有重要意义，初始方 案来 自于类比设计模块或是综合设计模块。对于基 ， 本满足要求的方案或当前已用于生产的方案，如果 想进一步得到价格更优的方案，则进人优化设计模
（）铁心的选取 根据容量求取铁心直径，根 １ 据铁心直径和分级数确定铁心截面每级片宽和叠 厚，以及对应的铁心毛截面。本软件建立了常用铁 心的数据库，数据库中的截面数据既可以采用现有 数据，也可以通过铁心截面优化设计子模块获得， 铁心截面优化设计子模块详见文献 ［］ ７０ （）自动排线 根据电压等级和容量确定线圈 ２ 的型式 ，根据磁通密度和铁心直径初步确定低压线 圈的匝数，以及高 （ 中）压线圈各分接匝数。根据 电压等级和经验可以大概确定圆筒式绕组的层数或 饼式绕组 的饼数，具体设计 时还应该考虑到高 （ 中）压线圈各分接出头的方便。在得到线圈匝数、 层数或饼数等数据后 ，便可以调用各类线圈自动排 线程序进行初步排线。
电力变压器优化设计系统构建
《 电气应用》 ０６ ２０ 年第 ２ 卷第 ４ ５ 期
（）油箱的尺寸通过给定外绕组到油箱壁的距 ５ 离 自动求出，散热片的总散热面通过油对空气温升 限制初步估算 ，最终得到具体方案。 由于综合设计模块中应用了很多专家经验，因 此计算出的方案有可能与理想值相差较大，如果是 空载损耗和负载损耗不合标准，则要重新选择磁通 密度和电流密度并重新计算 ，直到方案基本满足要 求。阻抗电压是变压器的重要参数 ，阻抗电压的调
１ 引言
传统的电机、变压器的计算机辅助设计包括三 方面内容：设计分析， 设计综合，优化设计。设计 分析和设计综合是从物理角度解决问题的，而优化 设计是基于数学规划理论 ，更多地从数学角度来解
决 题， 问［ ］ 。
电力变压器设计的 目的是为了得到最优方案 ，
但是采用设计分析或是设计综合均难以得到最优方 案；单纯从数学的角度进行优化设计，只能是漫无 边际地搜索，很难得到最优方案。电力变压器的优
块。
良 好的效果〔８ ７３ ，０
本软件是基于数据库支撑的，数据传输很方 便， 实现了直接设计、类比设计、优化设计的互 动，确保了优化设计的合理性与可靠性。
４ 设计 实例 基于本文构建的软件系统，对一台 １０Ｖ三 １ｋ
绕组电力变压器进行了优化设计 ，结果证明了本软
件系统的合理性和有效性。
１ ２ 饼 叠
２５ ３
中压绕组匝数／ 匝
中压绕组导线线规
／ ｍｍ
２．４ ． ２ ｘ１ ２ ３
１ ５ 饼 叠１Leabharlann ２１ ５ 饼 叠Ｉ １
１ ５ 饼 叠
１ ２
优化设计模块中不仅存在自 动排线正向推理过 程，而且基于数学优化方法实现了其反 向推理过
下面对图１ 中的软件设计思路框图进行简要分析。
（）由类比设计模块人口 ①经过类比设计模 １ 块得到类比设计方案。②由①得到的类比设计方案 经过优化设计模块得到优化设计方案。③由②得到 的优化设计方案经类比设计模块调整得到新的类比 设计方案。