電力變壓器設(shè)計方案

1 2 電力變壓器設(shè)計方案 題背景 電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一。隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展電力系統(tǒng)作為先行工業(yè)，近年來已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，特別是隨著電力網(wǎng)向超高壓、大容量方向的發(fā)展，對電力變壓器提出了更高的要求。當(dāng)前我國已生產(chǎn)了 500750高壓電力變壓器： 2005 年全國變壓器年產(chǎn)量已達(dá)到 5 億。我國在變壓器的理論研究和生產(chǎn)實踐方面取得了可喜的成就 1。 隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，特別是隨著電力工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展而不斷發(fā)展。電力變壓器單臺容量和安裝容量迅速增長，電壓等級也相繼提 高。50 年代發(fā)展到 110； 60 年代發(fā)展到 220； 70 年代發(fā)展到 33080 年代已發(fā)展到 500電力變壓器。建國前我國只能生產(chǎn)單臺容量為 300小型配電變壓器，建國后 50 年代中期已能仿制 31500壓等級已發(fā)展到 11060 年代初我國由仿制階段過渡到自行設(shè)計和制造階段， 60 年代中期已發(fā)展到制造 220120000力變壓器。到 60 年代末期，電力變壓器的容量已經(jīng)發(fā)展到 2600000 年代初期已達(dá)到生產(chǎn) 330、 360000力變壓器 的水平 (我國西北地區(qū)的劉關(guān)線 330統(tǒng)中所用的升、降壓電力變壓器、聯(lián)絡(luò)用自耦變壓器，全部為國內(nèi)產(chǎn)品 )，到 80 年代國內(nèi)變壓器的最高電壓等級為500大容量為 4000001995 年制造出了容量為 450000力變壓器，本世紀(jì)初我國已能夠生產(chǎn) 74000電力變壓器和90000自耦變壓器。近年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級不斷提高， 2005 年 9 月西北 750路已經(jīng)投入運行，線路中的變壓器、電抗器等主要設(shè)備均為國內(nèi)生產(chǎn)。現(xiàn)在我國正在進(jìn)行交流1000流 800電線路的研究與輸變電設(shè)備的研制工作，在不久的將來我國的輸電網(wǎng)絡(luò)將會以交流 1000流 800為主要框架，使我國的輸變電技術(shù)走在世界的前列 2。 問題的提出及研究的意義 變壓器的電磁計算是整個變壓器設(shè)計和制造的基礎(chǔ)，電磁計算的內(nèi)容包括變壓器的整體外形尺寸、性能表現(xiàn)、附件的選取、成本的估計等各方面。在設(shè)計的過程中，如何對鐵心直徑、導(dǎo)線規(guī)格、線圈尺寸等各方面進(jìn)行局部調(diào)整從而使變壓器在成本上不是大幅度增加的情況下，整體性能達(dá)到一個最佳的表現(xiàn)，則是電磁計算中的重點和難點。現(xiàn)在我國 電網(wǎng)建設(shè)的 3 力度正在逐步加大，對高性能的大型變壓器的需求量還是很大的，如何快、好、省的發(fā)展電力事業(yè)，就更需要我們更加深入的研究變壓器的電磁計算。 變壓器的總損耗是由空載損耗（鐵損）和負(fù)載損耗（銅耗）這樣兩部分所組成的。空載損耗是不隨負(fù)載大小而變化的，只要加上勵磁電壓后就存在，它的大小僅隨電壓波動而略有變化，在運行中基本上可以認(rèn)為是一個不變化的值。因此，在總損耗的功率中盡管空載損耗僅占 1/6 左右，但從一晝夜的電能損失來看，它所占的比例卻并不算小，尤其是一些低負(fù)載率的變壓器，空載損耗的影響就更加突出。因此 ，降低空載損耗對節(jié)省運行中的能量損耗具有很大意義，在國外，對降低空載損耗是非常重視的，在衡量 1損耗價格時，不僅要考慮電價，還要考慮為此所增加的輸變電設(shè)備的投資費用，以及火電廠為此多發(fā)電而給環(huán)境保護(hù)所帶來的影響和環(huán)保治理所增加的費用等。另外隨著硅鋼片材料的進(jìn)步，其單位重量的損耗正不斷降低，在加上工藝加裝和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，也使得附加損耗系數(shù)不斷降低。所有這些都使得降低空載損耗既有必要又有了可能。所謂“低損耗變壓器”，實質(zhì)上主要是通過降低空載損耗來達(dá)到降低總電能的目的 3。 本文研究的內(nèi)容 本論文對目前電 力網(wǎng)中使用的 5力變壓器進(jìn)行了電磁方案計算，計算出了該變壓器的各項技術(shù)指標(biāo)及各部分的幾何尺寸，計算結(jié)果 滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。 計算電力變壓器的一般程序是： 1確定硅鋼片的型號及鐵心結(jié)構(gòu)形式，計算鐵心柱直徑，得出鐵心柱和鐵軛截面積 2根據(jù)硅鋼片型號，初選鐵心柱中的磁通密度，計算每匝電勢。 3初算低壓繞組匝數(shù)，估算高壓繞組匝數(shù) 4確定導(dǎo)線規(guī)格，進(jìn)行繞組段數(shù)，匝數(shù)的排列，計算繞組軸向高度和輻向尺寸 5計算短路阻抗 6計算負(fù)載損耗 7計算繞組導(dǎo)線對油的溫差 8計算空載 性能 9計算變壓器重量 在進(jìn)行 5力變壓器電磁方案計算的同時，本文還對降低變壓器的空載損耗進(jìn)行了討論。 4 第 2章 變壓器設(shè)計 壓器的基本原理 1電磁感應(yīng)定律 設(shè)磁場中有一 N 匝的線圈，當(dāng)線圈交鏈的磁通 發(fā)生變化時，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 4。如果感應(yīng)電動勢假定方向與交鏈的磁通的正方向符合右手螺旋定則，則感應(yīng)的電動勢 (2式中 ： V； 線圈中磁通的變化， 磁力線變化所需的時間 2 磁感應(yīng)強度（磁通密度） 磁感應(yīng)強度為通過垂直單位面積的磁力線數(shù)，它是用來衡量磁力線數(shù)的強弱的，其中算式可以表示為 (2式中 ： B T 3 磁路的基爾霍夫第一定律和第二定律 基爾霍夫第一定律為流入節(jié)點的電流等于流出節(jié)點的電流；第二定律為在閉合回路中電位升之和等于電位降之和，這是電路的定律。由于磁與電有相似的規(guī)律，故基爾霍夫定律在磁路中同樣適用。設(shè) 為磁路中的磁通，用歐姆定律則有 (2在同一磁路上有幾個線圈就產(chǎn)生幾個磁動勢，磁通決定于磁動勢的總和，即合成磁動勢。應(yīng)用基爾霍夫定律，當(dāng)有兩個磁動勢時，合成磁動勢為 210 (2同理，電路上的串并聯(lián)也可以應(yīng)用到磁路中。 4楞次定律 5 線圈中感應(yīng)電動勢的方向總是企圖使它產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的新磁通反抗原有磁通的變化，表達(dá)式為 (2壓器的特點 變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)作用將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備。 變壓器中最主要的部件是鐵芯和繞組，它們構(gòu)成了變壓器的器身。 變壓器的鐵芯既是磁路，又是套裝繞組的骨架。鐵芯由心柱和鐵軛兩部分組成，心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，使之形成閉合磁路。按照鐵芯的結(jié)構(gòu)，變壓器可分成心式和殼式兩種。心式結(jié)構(gòu)的心柱被繞組所包圍，殼式結(jié)構(gòu)則是鐵芯包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面。心 式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器的機械強度較好，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器。 繞組是變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成；其中輸入電能的繞組稱為一次繞組（或原繞組），輸出電能的繞組稱為二次繞組（或副繞組），它們通常套裝在同一個心柱上。一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)、電壓和電流，其中電壓較高的繞組稱為高壓繞組，電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對位置來看，變壓器的繞組可分為同心式和交迭式兩類。同心式繞組的高、低壓繞組同心地套裝在心 柱上，交迭式的高、低繞組沿心柱高度方向互相交迭地放置。同心式繞組結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，國產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。交迭式繞組用于特種變壓器中 5。 從變壓器技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，我國生產(chǎn) 500變壓器已經(jīng)成熟，今后 750變壓器的裝備將繼續(xù)增長，特高壓變壓器的研究和應(yīng)用將進(jìn)一步加強。對于 3500力變壓器，下一步的發(fā)展重點是進(jìn)一步降低損耗?，F(xiàn)在的“ 9”、“ 10”型 3500品，從節(jié)約能源、產(chǎn)品總費用最低的觀點來看，其損耗仍然偏大。國外國際招標(biāo)的這一范圍的變壓器，其損耗低于“ 9”型標(biāo)準(zhǔn)。我國加入世貿(mào)組織，變壓器的招標(biāo)國際規(guī)范化，損耗將折入投標(biāo)總價，勢必將向更低損耗方向發(fā)展。 1、從提高變壓器強度觀點出發(fā)，電流密度低，繞組短路應(yīng)力也低，所以降低損耗是提高變壓器抗短路能力的直接的有效措施； 2、向免 (少 )維護(hù)、高可靠方向發(fā)展。這就要求產(chǎn)品有低的局部放電，牢固的運輸定位，無滲漏，有效的漏磁控制技術(shù)，足夠的抗短路能力，鐵芯不發(fā)生多點接地，油質(zhì)保護(hù)措施以及焊死油箱等； 6 3、大城市高負(fù)荷密度特殊重要場所的降壓變壓器將無油化； 4、開發(fā) 220繞組變壓器和自耦變壓器高阻抗產(chǎn)品。此類產(chǎn)品往往 在高 中阻抗適當(dāng)增大的同時，要求低壓側(cè)短路電流不超過某限值，因而高 低阻抗往往要達(dá)到 40%50%甚更高； 5、適當(dāng)提高阻抗電壓，以降低短路電流； 6、開發(fā)研究低損耗、低噪聲、低溫升型產(chǎn)品； 7、標(biāo)準(zhǔn)問題。上述許多都涉及這類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn) (主要是性能標(biāo)準(zhǔn) )。隨電網(wǎng)建設(shè)，特別是城網(wǎng)的發(fā)展需要，標(biāo)準(zhǔn)也要適時擴展。 長期以來，在我國變壓器行業(yè)中，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面缺乏先進(jìn)的手段，各生產(chǎn)廠家只能沿用經(jīng)過多年實踐檢驗過的結(jié)構(gòu)類型，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改進(jìn)態(tài)度特別慎重，變壓器結(jié)構(gòu)型式多年不變，科技人員的創(chuàng)造思維被抑制。在科學(xué)技術(shù)飛速 發(fā)展的今天，在產(chǎn)品競爭激烈的市場經(jīng)濟條件下，如果不能吸取最新科研成果，不斷更新?lián)Q代產(chǎn)品，企業(yè)將無生命力可言 5。 壓器的注意事項 1確定硅鋼片品種、牌號及鐵芯結(jié)構(gòu)型式，計算鐵芯柱直徑，選定標(biāo)準(zhǔn)直徑，得出鐵芯柱和鐵軛截面積。鐵芯采用 3 級步進(jìn)搭接，目的是使鐵芯片與鐵芯片之間的空氣間隙小，減少漏磁損耗。 2根據(jù)硅鋼片牌號，初選鐵芯柱中的磁通密度，計算每匝電勢。 3 初算低壓線圈匝數(shù)，湊成整數(shù)匝，根據(jù)整數(shù)匝再重算鐵芯柱中的磁通密度及每匝電勢，再算出高壓線圈匝數(shù)。 4根據(jù)變壓器額定容量及電壓等級，確定變壓器 的主、縱絕緣結(jié)構(gòu)。 5 根據(jù)線圈結(jié)構(gòu)型式，確定導(dǎo)線規(guī)格，進(jìn)行線圈層數(shù)、匝數(shù)的排列，計算線圈軸向高度及輻向尺寸。 6初算阻抗電壓無功分量 (，大容量變壓器的準(zhǔn)值相接近；小型變壓器的值 7計算線圈負(fù)載損耗、空載損耗， 算出阻抗電壓的有功分量 (檢查阻抗電壓是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，若不符合時應(yīng)調(diào)整達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值范圍。降低空載損耗方法。 8計算線圈導(dǎo)線對油的溫差，不合格時，可調(diào)整導(dǎo)線規(guī)格，或調(diào)整線段數(shù)及每段匝數(shù)的分配，當(dāng)超過規(guī)定值過大時，則需要變更鐵芯柱直徑。 9計算空載性能及變壓器總損耗，計算油溫升，當(dāng)油溫升過高或過低時，應(yīng)調(diào)整冷卻裝置的數(shù)目。 10計算變壓器重量。 7 應(yīng)該指出，電力變壓器計算必須根據(jù)國家經(jīng)濟、技 術(shù)政策和資源情況以及制造和運行方面的要求，合理地制定變壓器的性能參數(shù)數(shù)據(jù)，確定變壓器相應(yīng)的主要幾何尺寸、電磁負(fù)載和電、熱、機械方面的性能數(shù)據(jù)來滿足使用部門要求。要有良好的工藝性，使其制造簡單，產(chǎn)品的價格應(yīng)便宜，由于制造和運行的角度不同，對某些性能數(shù)據(jù)的要求也往往有所不同。在進(jìn)行變壓器計算時必須綜合考慮各方面因素，并進(jìn)行電磁計算結(jié)果總結(jié)。 8 第 3章 變壓器電磁計算及空載損耗的分析 壓器電磁計算 電磁計算是電力變壓器設(shè)計的核心部分。電力變壓器的設(shè)計計算首先要滿足有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時還要符合特定的生產(chǎn)合 同要求。變壓器設(shè)計的任務(wù)就是根據(jù)上述的技術(shù)規(guī)范，確定變壓器電磁負(fù)荷、幾何尺寸和電、熱、機械等方面的性能參數(shù)，以滿足使用部門的要求。 所設(shè)計的電力變壓器技術(shù)參數(shù)如下： 1 額定容量 錯誤 !未找到引用源。 ： 25000 高壓側(cè)線電壓 ： 35 4 壓側(cè)線電壓： 聯(lián)接組號： YN,4 變壓器相數(shù)： 3 相 5 額定頻率 f： 50冷卻方式：油浸自冷式 7 空載損耗0P： 錯誤 !未找到引用源。 負(fù)載損耗 空載電流0I： 10 短路阻抗 11 鐵心材料： 3002. 導(dǎo)線材料：高壓 錯誤 !未找到引用源。 , 高壓分接線， 低 壓 , 未找到引用源。 定電壓和電流 1. 電壓、電流及匝數(shù)的計算是在假定變壓器無電阻、無漏磁、無鐵耗的情況下進(jìn)行的，因為這些問題對計算結(jié)果影響很小。 2高壓線圈為“ Y”接線時，其各級分接的線電壓分別為 11 3 5 0 0 0 1 . 1 3 8 5 0 0 ；12 3 5 0 0 0 1 . 0 7 5 3 7 6 2 5 ； 13 3 5 0 0 0 1 . 0 5 3 6 7 5 0L ；14 3 5 0 0 0 1 . 0 2 5 3 5 8 7 0L ； 15 3 5 0 0 0 1 . 0 3 5 0 0 0L ；16 3 5 0 0 0 0 . 9 7 5 3 4 1 3 0L ； 17 3 5 0 0 0 0 . 9 5 3 3 2 5 0 ；18 5 0 0 0 0 . 9 2 5 3 2 3 7 5 ； 19 3 5 0 0 0 0 . 9 3 1 5 0 0L ； 9 相電壓為線電壓的 1/ 3 ，11 2 2 2 2 8 V；12 2 1 7 2 3 ； 13 2 1 2 1 8 ；14 2 0 7 1 0 ；15 2 0 2 0 7 ； 16 1 9 7 0 5 ；17 1 9 1 9 7 ；18 1 8 6 9 2 ； 19 1 8 1 8 7 3. 低壓線圈“ d”接，22 10500 V4. 高壓線圈“ Y”接，線、相電流相等，即 3311151 0 2 5 0 0 0 1 0 4 1 2 . 43 3 3 5 0 0 0 d”接， 33221 0 2 5 0 0 0 1 0 1 3 7 4 . 73 3 1 0 5 0 0L ； 22/ 3 7 9 3 . 7 A心的確定 一、鐵心直徑的確定 鐵心直徑的大小直接影響材料用量，變壓器體積和性能等經(jīng)濟指標(biāo)，硅鋼片重和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導(dǎo)線重和負(fù)載損耗隨鐵心直徑增大而減小。 根據(jù)簡化公式 4 S計算鐵心直徑 其中 : 誤 !未找到引用源。 ,取 60 25000 833333S K V A 44 6 0 8 3 3 3 5 7 3 . 2 6 S m m 所以鐵心直徑取 D=570二、鐵心截面的確定 1 鐵心的級數(shù)的確定 鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個圓。這個階梯形的級數(shù)越多，有效截面越大，但制造工時也越多。根據(jù)材料供應(yīng)情況和制造工藝水平，盡力增加鐵心柱級數(shù)。 2 疊片系數(shù) 疊片系數(shù)是由硅鋼片的標(biāo)準(zhǔn)厚度、破浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定疊片系數(shù)，因為其他因素變化不大。直徑取 570疊片系數(shù)取 2 2 7 4 . 8 2 / 0 . 9 6 0 . 9 7 2 2 9 8 . 5 1cA c m 10 圈匝數(shù)的計算 1每匝電勢按電磁感應(yīng)定律得 55 14 . 4 4 1 0 2 2 2 1 0 ( )450m c cU f W W B A W B A V /450 W伏 /匝 2 初選每匝電勢未找到引用源。 取鐵心中磁通密度 21 . 8 , 2 2 9 8 . 5 1 A c m所以每匝電動勢為： 1 8 2 2 9 8 . 5 1 9 1 . 9450伏 /匝 其中： T 誤 !未找到引用源。 c 錯誤 !未找到引用源。 3 低壓線圈匝數(shù) 2 10500 1 1 4 . 2 59 1 . 9W 匝，取 114 匝 每匝電勢實際值 10500 9 2 . 1 0 5114伏 /匝 4 磁通密度實際值 450 4 5 0 9 2 . 1 1 8 . 0 32 2 9 8 . 5 1tc 5 高壓線圈匝數(shù) 因為高壓線圈的分接范圍為 3 5 0 0 0 4 2 V ，相 電 壓 匝 數(shù) 。 相電壓 =1 1 1 2 510 V， 匝數(shù)=510/ 5 匝和 6 匝兩種。實際 壓為 5 4 6 0 6 5 5 2 接電壓比較核 19 % 1 8 1 8 7 . 1 / 9 2 . 1 1 9 7 . 4 1 9 7 1 9 7 9 2 . 1 1 8 1 4 3 . 7 匝 數(shù) 匝 ，誤差 1 8 1 4 3 . 7 1 8 1 8 7 . 1 1 0 0 % 0 . 2 3 %1 8 1 8 7 . 1 11 數(shù) =203 匝，實際電壓 =差 =數(shù) =208 匝，實際電壓 =19156V 誤差 =數(shù) =214 匝，實際電壓 =差 =額定匝數(shù) =219 匝，實際電壓 =差 =+數(shù) =225 匝，實際電壓 =差 =+5%匝數(shù) =230 匝，實際電 壓 =差 =+數(shù) =236 匝，實際電壓 =差 =+10%匝數(shù) =241 匝，實際電壓 =差 =誤差 即 5%匝數(shù) =208 匝，實際電壓 =19156V 誤差 =圈形式及排列 1. 線圈高度的估計 線圈物理高度 電抗高度 124 ( 2 4 ) ,1 0 4 0N N tx z kt z D k DH a u m =47 9 4 1 1 4 5 7 0 1 . 8 5 5 7 0( 2 7 2 8 4 )9 2 . 1 8 1 0 4 0 =918. 高壓線圈采用連續(xù)式，低壓線圈采用單半螺旋式繞線方式 3. 線圈撐條數(shù)為 16 4. 高壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定 高壓線圈最小分接匝數(shù)為 197，當(dāng)每段匝數(shù)為 2、 3、 4 時，197/2=100； 197/3=68； 197/4=52 取 68 段，每段 3匝，總匝數(shù)為 68 3=204，多了 7 匝，故可將 68 段中 7 段取 2匝，即得出實際匝數(shù) E 61 3 183 G 7 2 14 12 合計 68 197 線的選擇 8段 67個油道，油道總高度為 67 3+30=231 導(dǎo)線總高度為 91887 每根導(dǎo)線高 687/68=導(dǎo)線高度為 線高度為 . 導(dǎo)線寬度 a 的選擇 電流密度取 ， A= b=找表格 a= 截面積最接近，采用 8 根并繞的繞線方式， 2 0 ，匝絕緣為 導(dǎo)線帶絕緣 =線總高度 =68 道總高度 =231 線圈高度 =31=. 低壓線圈導(dǎo)線的選擇 油道 =64 3=192 線高 =473 根導(dǎo)線帶絕緣高度為 647/118=去掉絕緣為 b=. 導(dǎo)線寬度 2 794 2 5 1 . 33 . 1 6 2 23 /A m m ， b=找表格 a=用 24 根并繞的繞線方式 2 圈輻向尺寸計算 1. 低壓線圈 導(dǎo)線厚度 ，加絕緣為 向厚度 =24 1=63. 高壓線圈 導(dǎo)線厚度 ，加絕緣為 向厚 度 =8 3 1. 高壓調(diào)壓線圈 導(dǎo)線厚度 ，加絕緣為 向厚度 =2=1213 緣半徑計算 主絕緣距離是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和制造經(jīng)驗確定的。 1 3 12 312 1 1 2 8 5 3 1 2 3 0 0R R C m m 2322 3 2 633 0 0 3 3 1 . 522 33 2 1 3 0 0 6 3 3 6 3R R B m m 443 3 6 3 3 7 . 5 4 0 0 . 5R R A 3 4 3 3 6 3 1 8 . 7 5 3 8 1 . 7 52 m m 4524 5 4 614 0 0 . 5 4 3 122 m m 55 4 2 4 0 0 . 5 6 1 4 6 1 . 5R R B m m 77 4 6 1 . 5 1 2 1 8 4 9 1 . 5R m m 72 2 4 9 1 . 5 9 8 3 m m 005 9 8 3 2 2 1 0 0 5 m m 5圖 1 絕緣半徑示意圖 14 抗電壓計算 當(dāng)線圈幾何尺寸確定后，應(yīng)首先計算阻抗電壓，當(dāng)阻抗電壓符合要求后，才能進(jìn)行線圈數(shù)據(jù)計算。阻抗電壓由電阻壓降2%對較大容量變壓器，因為阻壓降很小，計算時可以略去。電抗壓降%計算公式如下 15 圖 2 阻抗電壓計算結(jié)構(gòu)示意圖 16 % 64 9 . 610 I D 式中 f 50 赫 794 114=90516 D 1 2 3 2 4 5343 6 756( 0 . 0 5 ) ( 0 . 0 5 ) ( 0 . 0 5 )33( 0 . 0 5 ) ( 0 . 0 5 )3B R B R D =319.1 92.1 64 9 . 6 5 0 9 0 5 1 6 3 1 9 . 1 0 . 9 3 0 . 9 89 2 . 1 8 9 . 7 2 1 0 =阻抗電壓的允許誤差值，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 10%，但由于制造時，影響因素較多，故一般計算時，誤差控制在 34%以下 該誤差為 8 7 . 9 1 0 0 % 1 . 2 5 %8 ，符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 壓線圈及調(diào)壓線圈數(shù)據(jù)計算 高壓線圈 1. 電流密度1， 2/A 111412 2 . 7 48 1 8 . 7 9 5 12. 平均匝長1L， m 331 4 52 1 0 2 4 3 1 1 0 2 . 7 3. 導(dǎo)線總長1l， m 1 1 1 2 2 . 7 2 4 1 2 6 5 2 . 7l L W 額定電壓時，導(dǎo)線總長1m 75C 1 1 1 2 2 . 7 2 1 9 2 5 9 3 . 3 W 17 式中 11 17510 . 0 1 8 8 5 9 3 . 3 0 . 0 7 41 5 0 . 3 6 式中 . 75C 時高壓線圈負(fù)載損耗，1W 221 1 7 53 3 4 1 2 0 . 0 7 4 3 7 6 8 3K a R 6. 高壓線圈銅線重量1331 1 13 1 0 3 8 . 9 6 5 2 . 7 1 5 0 . 3 6 1 0 2 6 2 0MG g l A 式中 調(diào)壓線圈 1. 電流密度 A 2. 平均匝長 33 6 72 1 0 3 . 0 5 0 5L R m 3. 4. 導(dǎo)線總長3 3 3 1 5 0 . 2 2 4l L W m 5. 75C 時調(diào)壓線圈電阻75 0 2 5 6C 6. 75C 時調(diào)壓線圈負(fù)載損耗 23 3 7 53 6 5 6 1K a R W 7導(dǎo)線重量33 3 33 1 0 4 9 1 . 3MG l A g k g 壓線圈數(shù)據(jù)計算 1. 電流密度2， 2/A 222794 3 . 1 6 62 5 0 . 8 22. 平均匝長2L， m 332 2 32 1 0 2 3 3 1 . 5 1 0 2 . . 0 8 3. 導(dǎo)線總長2l， m 2 2 2 1 2 . 0 8 1 1 4 1 2 3 8 . 1 2l L W 18 4 75C 時低壓線圈電阻75 27520 . 0 1 8 8 2 3 8 . 1 2 0 . 0 1 72 5 0 . 8 5. 75C 時低壓線圈負(fù)載損耗2W 222 2 7 53 3 7 9 4 0 . 0 1 7 3 2 1 5 2K a R 6. 低壓線圈導(dǎo)線重量2332 2 23 1 0 3 8 . 9 2 3 8 . 1 2 2 5 0 . 8 1 0 1 5 9 4 . 5MG g l A 心計算 線圈幾何尺寸確定后，即可計算鐵心各部的幾何尺寸和鐵心硅鋼片的重量 1. 鐵心柱中心距 05 9 8 3 2 2 1 0 0 5 m m 2. 鐵心窗高2 1 0 4 5 h t . 鐵心柱部分重量 43 1 0 3 8 . 9 1 0 4 5 2 2 9 8 . 5 1 6 4 1 3 . 1 9C W CG g H A 4. 鐵軛部分重量 0 4 8 . 9 1 0 0 5 2 2 9 8 . 5 1 8 2 2 3 . 6g M A k g 5. 鐵心轉(zhuǎn)角重量0 8 9 1 02150G G G G k g 6. 鐵心硅鋼片重量 0 1 6 7 8 6 . 7 9F e C G G k g 載損耗和空載電流的計算 一、變壓器的空載損耗，就是硅鋼片中的損耗，故又稱鐵心損耗。這個損耗決定于硅鋼片的材質(zhì)和加工工藝的質(zhì)量，也決定于鐵心各部分的磁通密度和重量。 按磁通密度 B，查得每公斤硅鋼片 的損耗為 0 1 . 0 5 1 . 1 7 1 6 7 8 6 . 7 9 2 0 6 2 2K F P G W 、空載電流計算 空載運行時在一次線圈中和鐵心中產(chǎn)生的有功損耗的有功電流和產(chǎn)生 19 磁通的勵磁電流之和為空載電流。無論從變壓器安全運行或從變壓器經(jīng)濟運行角度來看，都希望空載電流要小，應(yīng)當(dāng)提出的是在鐵心設(shè)計不恰當(dāng)?shù)那闆r下，磁密接近飽和時，空載會用電流中峰值，可能引起空載電流穩(wěn)定值的劇增，達(dá)到 100 倍左右，將在一次線圈上產(chǎn)生危險的機械力。主要調(diào)整對空載電流影響較大的無功分量，適當(dāng)減小磁密即能減小空載電 流。 220 0 1 0 2% ( % ) %I I I（ ） 1 有功分量01%001 20622% 0 . 0 81 0 1 0 2 5 0 0 0 2. 無功分量02%0 2 0% 10C F e i g C 2 . 3 7 4 1 6 7 8 6 . 7 9 8 2 2 9 8 . 5 11 . 0 5 0 . 2 21 0 2 5 0 0 0 0 安 /公斤；查表得 安 / 2 C 8 2 2 2 20 0 1 0 2% ( % ) % 0 . 2 2 0 . 0 8 0 . 2 3 %I I I （ ）合格 流損耗百分?jǐn)?shù)的計算 渦流損耗的計算，首先要算出渦流損耗占短路損耗的百分?jǐn)?shù)高壓線圈渦流損耗百分?jǐn)?shù)2277 3 . 8 5 0 3 8 6 8 2 . 0 1 8 . 7 9 5( ) ( ) 4 . 2 %1 0 1 0 9 1 8m n a 2. 低壓線圈渦流損耗百分?jǐn)?shù)2277 3 . 8 5 0 2 4 1 1 8 2 . 1 1 0 4 5( ) ( ) 4 . 3 5 %1 0 1 0 9 1 8m n a 圈對油溫升計算 1. 線圈對油的溫升計算，首先要算出線圈表面熱負(fù)荷，即線圈單位表面積所負(fù)擔(dān)散出的損耗瓦數(shù)。一般連續(xù)式線圈的熱負(fù)荷計算，是以一個負(fù)荷最大的線餅計算的，按下式計算 20 表 1 絕緣厚與 k 的取值表 () 以下 0 1 2 45(1 ) , ( / )100z K I W K 式中 A 1導(dǎo)線的導(dǎo)電率有關(guān)，銅導(dǎo)線取 2/A W 每段匝數(shù) 2 ，2K=1 5K 沿 圓 周 墊 塊 數(shù) 墊 塊 寬線 餅 的 平 均 匝 長; 354 0 1 6 1 01 0 . 7 62 . 7K L 高壓線圈的熱負(fù)荷 2 ( 3 8 2 . 5 1 0 . 1 ) 1 4 0 . 2L 21 2 2 . 1 4 5 8 . 2 3 3 . 0 4 1 8 6 6 . 7 /0 . 7 6 1 4 0 . 2 m 3. 高壓線圈對油溫升 0 . 61 1 1 10 . 4 1X Y XT q T j T y 0 . 60 . 4 1 8 6 6 . 7 0 1 . 2 3 低壓線圈的 熱負(fù)荷 2 ( 2 4 1 2 . 1 5 . 6 ) 1 1 2L 353 0 1 6 1 01 0 . 7 6 92 . 0 8K 22 2 2 . 1 7 9 4 1 3 . 1 66 3 1 . 6 /0 . 7 6 9 1 1 2 m m 21 4. 低壓線圈對油溫升 0 . 62 2 2 20 . 4 1X Y XT q T j T y 0 . 60 . 4 1 6 3 1 . 6 0 1 . 6 箱的設(shè)計 油箱尺寸是由線圈尺寸、線圈對油箱的距離、開關(guān)、套管、引線 尺寸的布置決定的，油箱尺寸的最后確定，是由布置圖來定，但在計算時也應(yīng)盡量估計準(zhǔn)確。 1. 油箱斷面尺寸 因為高壓側(cè)電壓較低，套管較小，故油箱尺寸主要由開關(guān)決定。 按圖中要求估算油箱尺寸 圖 3 油箱截面示意圖 油箱的寬度 B 9 8 3 2 1 6 8 . 5 1 3 2 0B m m 油箱的長度 L 02 7 3 . 5 1 0 3 . 5 6 0 0L M D 2 1 0 0 5 9 8 3 7 3 . 5 1 0 3 . 5 6 0 0 3890 油箱直線部分 L 3 8 9 0 1 3 2 0 2 5 7 0L L B m m 2油箱高度 油箱高度 = 1 0 4 5 2 5 6 0 5 0 7 0 2 2 8 5 散損耗計算 油箱周長 1 3 2 0 2 ( 3 8 9 0 1 3 2 0 ) 9 2 8 4 . 8l m m 22 油箱平均半徑 1 3 2 0 3 8 9 0 2 1 0 0 522 8002PR m m 漏磁通在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的損耗 2 6 3234( 1 0 ) 2 ( ) 5 0 n H R R 2 6 2 322 . 1 9 8 (1 . 7 6 5 2 2 . 9 8 5 1 0 ) 9 1 8 5 06 0 7 4 . 8 9 1 8 2 ( 8 0 0 3 8 1 . 7 5 ) 5 0 K 相變壓器當(dāng)電抗 U 時，取 n 348 總損耗計算 項 目 75C 損耗 ()W 85C 損耗 ()W 高壓線圈負(fù)載損耗 37683 高壓線圈渦流損耗 37683 1583 低壓線圈負(fù)載損耗 32152 低壓線圈渦流損耗 32152 1399 雜散損耗 8103 引線損耗 32152 2% 643 調(diào)壓線圈負(fù)載損耗 6561 總負(fù)載損耗 88124 90944 空載損耗 20622 20622 總損耗 108746 111566 熱及溫升計算 一、散熱面計算 1. 平定油箱頂部幾何面積 21A R L B 21320( ) 2 5 7 0 1 3 2 02 23 2. 下部箱壁 2 ( 2 )A B L H ( 1 3 2 0 2 2 5 7 0 ) 2 2 8 5 3. 箱壁有效散熱面 23 1 20 . 7 0 . 8 5 2 1 . 3 5 2A A A m 二、散熱器的選擇 1. 估算油平均溫升 6 0 2 1 . 3 5 2 3 8 . 6 4 8 2. 估算熱負(fù)荷0 . 80 . 2 6 2 3 8 . 6 4 8q C25 1 4 . 1 / m3. 估算有效的散熱面積 A 2111566 2175 1 4 . 1 4. 散熱器的總散熱面4 1 7 2 1 . 3 5 2 1 9 6A A A m 5. 散熱器中心距選擇 1800適 6. 散熱片的選擇 1 8 0 0 2 5 / 5 2 0 9 只 面積 、油平均溫升計算 總散熱面 22 2 9 . 5 2 1 . 3 5 2 2 5 0 . 8 5 2 熱負(fù)荷 2111566 4 4 4 . 7 /2 5 0 . 8 5 2 m0 . 80 . 2 6 2 3 4 . 4q C四、油頂層溫升計算 1 . 2 1 . 2 3 4 . 4 1 0 5 1 . 2 8 T s C 五、線圈平均溫升計算 1. 高壓線圈 11 2 4 . 9 3 4 . 4 5 9 . 3 6 5x x y T C C 2. 低壓線圈 22 2 1 . 2 2 3 4 . 4 5 5 . 6 2 6 5x x y T C C 24 壓器重量計算 1. 器身重量 ( 2 6 2 0 1 5 9 4 . 5 1 6 7 8 6 . 7 9 ) 1 . 1 5 2 4 1 5 1 . 4 8 3 5q F e C G K k g （ ） K 線圈變壓器 110以下為 誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 銅導(dǎo)線重量， 誤 !未找到引用源。 2油箱內(nèi)油重計算 器身排油量 1 6 7 8 6 . 7 9 4 2 1 4 . 5 3 0 8 8 . 77 . 8 4 . 5 7 . 8 4 . 5F e C GG k g 空油箱裝油重 220 . 9 0 . 9 2 2 . 8 5 ( 8 2 5 . 7 1 3 . 2 ) 1 1 1 0 9 . 2 S H S 油箱內(nèi)油重 1 1 1 0 9 . 2 3 0 8 8 . 7 8 0 2 0 . 5N y K y P G k g 散熱片中油重量 錯誤 !未找到引用源。 儲油柜中油重 錯誤 !未找到引用源。 總 油 重 8 0 2 0 . 5 1 2 0 6 4 5 0 9 6 7 6 . 5y N y e y g G G k g 3油箱及附件重量計算 箱蓋重量 錯誤 !未找到引用源。 227 . 8 5 1 6 ( 8 2 8 2 5 . 7 ) 1 0 錯誤 !未找到引用源。 箱底重量 錯誤 !未找到引用源。 227 . 8 5 ( 2 ) R l227 . 8 5 2 0 ( 8 2 8 2 5 . 7 ) 1 0 d 25 箱壁重量： 227 . 8 5 ( 2 2 ) l H 27 . 8 5 8 ( 2 8 2 2 5 . 7 ) 2 . 8 5 1 0 錯誤 !未找到引用源。 總油箱重： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 附件：散熱器 3681油柜 550管 100車 0 凈油器 0 3 6 8 1 5 5 0 1 0 0 4 3 3 1fG k g 3 8 2 6 . 1 6 4 4 3 3 1 8 1 5 7 . 1 6 4k g 4. 變壓器總重 q y x G G 總2 4 1 5 1