畢業(yè)設計6300KVA電力變壓器設計1

1、6300KVA電力變壓器設計學生姓名： 學生學號： 院（系）： 年級專業(yè)： 指導教師： 助理指導教師： 二八年五月摘 要現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)，廣泛地采用了電力作為能源，電能都是由水電站和發(fā)電廠的發(fā)電機直接轉(zhuǎn)化出來的。發(fā)電機發(fā)出來的電,根據(jù)輸送距離將按照不同的電壓等級輸送出去，就需要一種專門改變電壓的設備，這種設備叫做“變壓器”。見于變壓器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一些新技術、新材料、新工藝的應用也層出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調(diào)容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、R型變壓器、單相變壓器、有載調(diào)壓變壓器、組合式變壓器、箱式

2、變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導變壓器等。電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設備之一，它的性能、質(zhì)量直接關系到電力系統(tǒng)運行的可靠性和運營效益,所以電力變壓設計是一個很值得我們?nèi)パ芯康恼n題。關鍵詞 變壓器，鐵心，線圈，損耗，油箱，溫升，重量ABSTRACTModernization of industrial enterprises, the wider use of electricity as a source of energy, electricity from hydropower stations and power plants are the generator

3、s directly into them. Sent to the electric generator, according to transmission distance in accordance with the different voltage transmission out, we need a change in voltage specialized equipment, such equipment is called "Transformer." Transformer seen at the current situation and devel

4、opment trends, new technologies, new materials, new technology applications are endless. The current transformer industry of the new materials and new technologies in development, with the exception of low-loss transformers, amorphous and the core transformers, dry-type transformers, all sealed tran

5、sformers, for transformer capacity, mine transformers, wound core transformer, R-type transformers, single - Phase transformer, OLTC transformers, modular transformers, box-type transformers, there are silicone oil transformers, SF6 transformers, such as superconducting transformer. It is a power tr

6、ansformer, lose, change, power distribution system in one of the key equipment, and its performance, quality, directly related to the reliability of power system operations and operating efficiency, transformer design is a very worthy of our study of Subject. Keywords transformers, core, coil, loss,

7、 the fuel tank, temperature, weight目 錄摘 要ABSTRACT1 課題背景11.1研究意義11.2國內(nèi)外發(fā)展狀況1國外發(fā)展狀況1國內(nèi)發(fā)展狀況11.3變壓器的發(fā)展方向22 變壓器設計前的準備42.1做好變壓器設計應注意的問題4熟悉國家標準與-4熟悉產(chǎn)品規(guī)格及技術用戶的要求4變壓器設計計算步驟52.2主要材料、結構的確定5主要材料5變壓器主要結構的確定53 電磁計算73.1額定電壓和額定電流的計算73.2鐵心直徑的選擇8影響鐵芯直徑選擇主要因素8截面的選擇8鐵心截面的設計93.3線圈匝數(shù)的計算11每匝電壓的確定11初選每匝電壓11低壓線圈匝數(shù)的確定11高壓線圈各

8、分接匝數(shù)的確定和電壓比校核對123.4、線圈型式的選擇及線圈排列12線圈高度的估計12線圈的確定133.5導線的選擇143.6線圈輻向尺寸的計算153.7絕緣半徑(見圖3-4)153.8阻抗電壓計算173.9高壓線圈數(shù)據(jù)計算183.10低壓線圈數(shù)據(jù)計算193.11鐵心計算(見圖3-6)193.12空載損耗Po的計算213.13空載電流213.14渦流百分數(shù)的計算213.14線圈對油溫升的計算223.15油箱尺寸的估計(見圖3-7)233.16雜散損耗計算243.17總損耗計算243.18箱壁散熱面計算263.19四散熱器的選擇263.20油的溫升27油平均溫升的計算(見圖3-9)27線圈平均溫

9、升的計算283.21安匝分布283.22各區(qū)域安匝占總安匝百分數(shù)293.23機械力計算303.24變壓器重量計算324 三種不同方案的比較344.1三種不同方案中安匝分布和及阻抗電壓進行優(yōu)化34優(yōu)化理由34阻抗電壓計算384.2方案三對變壓器重量以及散方面的優(yōu)化39優(yōu)化理由395總結41參考文獻42附錄A：變壓器結構安裝圖43附錄B：變壓器主要產(chǎn)品部件使用說明書441 課題背景1.1研究意義現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)，廣泛地采用了電力作為能源，電能都是由水電站和發(fā)電廠的發(fā)電機直接轉(zhuǎn)化出來的。發(fā)電機發(fā)出來的電,根據(jù)輸送距離將按照不同的電壓等級輸送出去，就需要一種專門改變電壓的設備，這種設備叫做“變壓器”。

10、電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設備之一，它的性能、質(zhì)量直接關系到電力系統(tǒng)運行的可靠性和運營效益,所以電力變壓設計是一個很值得我們?nèi)パ芯康恼n題。1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況國外發(fā)展狀況一個世紀以來，電力變壓器原理未曾改變，隨著年代的推進，先進生產(chǎn)設備日臻完善，因而各項技術參數(shù)越來越先進。 國外在世界范圍內(nèi)形成了幾大集團：烏克蘭扎布洛斯變壓器廠，年生產(chǎn)能力100GVA；俄羅斯陶里亞第變壓器廠，年生產(chǎn)能力40GVA，ABB公司29個電力變壓器廠年生產(chǎn)能力80-100GVA，英法GECAlshtom年生產(chǎn)能力40GVA，日本各廠總和（三菱、東芝、日立、富士）年生產(chǎn)能力65GVA，德國TU集團年生產(chǎn)能

11、力40GVA。這些公司生產(chǎn)的已在系統(tǒng)運行的代表性產(chǎn)品：1150kV、1200MVA，735-765kV、800MVA，400-500kV、3-750MVA或1-550MVA，220kV、3-1300MVA電力變壓器；直流輸電±500kV、400MVA換流變壓器。國內(nèi)發(fā)展狀況與國外相對比我國的變壓器組件的發(fā)展: 套管。國外原全蘇電瓷廠（現(xiàn)在烏克蘭境內(nèi)）已生產(chǎn)供應1150kV電容式套管，日本NGK已生產(chǎn)供應1100kV電容式套管。我國南京電瓷廠、西安電瓷廠可成批量供應500kV電容式套管。 有載分接開關。德國MR分接開關廠是世界著名工廠，已做出了一系列有載分接開關，如V型、M型，供應世界

12、各國，國產(chǎn)變壓器及國內(nèi)進口變壓器已裝用多臺V型及M型開關，運行上基本可靠。遵義長征電器廠早已做出了V型與M型分接開關，沈陽變壓器廠也能生產(chǎn)。其產(chǎn)品已在國內(nèi)眾多的變壓器上應用，運行證明也是可靠的。 冷卻器。國外風、水冷卻器和片式散熱器都有，但水冷卻器用得不多。風冷為板翅式，由專業(yè)工廠釬焊，用料少、冷卻效率高。我國這三種冷卻器都有。水冷卻器也只在部分水電站用。風冷卻器為肋管式，制造工藝簡單，效率尚可，只是與板翅式相比，體積大、用料多。1.3變壓器的發(fā)展方向從當前城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的情況來看，我國供電電網(wǎng)要求配電變壓器小容量化，降低噪聲，就近安裝，美化環(huán)境，環(huán)網(wǎng)供電，以盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改善

13、電壓品質(zhì)。我國的變壓器制造業(yè)和使用總的發(fā)展趨勢是： 采用新材料，降低損耗。 采用新結構，以求重量輕、體積小。 提高產(chǎn)品的可靠性，減少甚至免維修。 防火防爆，安全供電。 節(jié)約原材料，降低成本。針對我國目前電網(wǎng)用電峰谷進一步加大的現(xiàn)狀，要提高配電變壓器的過載能力，要求其具有較強的超銘牌運行能力。研究科學的效率曲線，盡可能按高效運行的原則合理選用。跟蹤國際潮流，進一步簡化配電變壓器的結構，取消無功勵磁，分接開關做到高度的通用化、標準化、互換化，增加自身的保護功能。見于變壓器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一些新技術、新材料、新工藝的應用也層出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金

14、鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調(diào)容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、R型變壓器、單相變壓器、有載調(diào)壓變壓器、組合式變壓器、箱式變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導變壓器等。新材料的應用：非晶和金和速冷法制成的硅鋼片，激光照射和機械壓痕的高導磁取向硅鋼片，HI-B高導磁取向電工鋼片，菱格上膠絕緣紙。新工藝的應用：階梯疊鐵心工藝，圓柱矩軛鐵心的應用，貼心自動疊裝生產(chǎn)線，鐵心硅鋼片的專業(yè)生產(chǎn)，用激光刀作切割刀，繞組整體套裝，繞組用恒壓裝置壓緊處理，采用墊塊預壓。改進技術的應用：采用橢圓形繞組，采用半油道結構，解決直流電阻不平衡率問題，不同硅鋼片搭配使用的性能變化，一種新的D聯(lián)結方法

15、，配電變壓器低壓引線的改進，變頻調(diào)速繞線機。新技術的應用：現(xiàn)場裝配型（ASA）變壓器，向超高壓、大容量變壓器發(fā)展，SF6氣體絕緣變壓器，硅油變壓器，超導變壓器等。通過國外與國內(nèi)技的電力變壓器設計比較,我們有應加強國內(nèi)變壓器設計的創(chuàng)新力度,另一個角度也說明電力變壓設計也是很值得我們?nèi)パ芯亢驮O計的課題。2 變壓器設計前的準備2.1做好變壓器設計應注意的問題2.1.1熟悉國家標準與-“標準”就是技術立法。任何一臺產(chǎn)品是否能夠出廠，關鍵在于它是否符合標準中的各項規(guī)定。只有在產(chǎn)品性能滿足標準的前提下，討論其技術經(jīng)濟性能才有意義。因此，要搞好產(chǎn)品設計，首先應當熟悉標準。按我國現(xiàn)行標準體系，標準分為國家標準

16、(GE)、行業(yè)標準(JB與ZB以及1)L)以及企業(yè)標準達：個等級。標準又分為強制性與非強制性(又稱推薦性標淮)兩類。另外、根據(jù)對外開放的需要，為使我國產(chǎn)品趕真甚至超過世界先進國家的水平，我們還推廣采用了國際電工委員會標準。此外，對有些出口產(chǎn)品，有時還應參考采用其他國際先進標難。其中如英國標準(BS)，美圍標很(AN51，IEEE)，德目標冶(DIN，v1)t)，日本標準(JEC，JEM)，前蘇聯(lián)標很(Post)，加拿大標準(CSA)，法國標準(NF)以及奧地利標難(AS)等等。與產(chǎn)品設計關系最密切的“國標”除前述的GB/ l094與GBT 645lGBT10228等之外，還有GB 3ll等。2

17、.1.2熟悉產(chǎn)品規(guī)格及技術用戶的要求產(chǎn)品型號： 額定容量：6300KVA額定電壓：35000V 相數(shù)：3額定頻率：50Hz 聯(lián)結組別：空載損耗：6.6kW 負載損耗：37kW空載電流百分數(shù)：0.54%； 阻抗電壓百分數(shù)：7.5%冷卻方式：油浸風冷 使用形式：戶內(nèi)使用絕緣等級：B級了解用戶的要求是非常必要的前期工作,一個企業(yè)經(jīng)濟效益的高低在于產(chǎn)品是否適銷對路，是否生產(chǎn)成本較低、產(chǎn)品質(zhì)量高且銷售價格合理，尤其是在當今社會主義市場經(jīng)濟條件下，國家強調(diào)不能單純看產(chǎn)值，而應著重用效益來衡量一個企業(yè)。不言而喻，一個企設計的產(chǎn)品的銷售情況就成了企業(yè)的生命線。為此，在產(chǎn)品設計時除了考慮通用化、系列化之外，還應

18、很好考慮各種用戶的不同要求，以盡量滿足不同用戶的需要。尤其應當著重開發(fā)在市場1：競爭能力強的產(chǎn)品。變壓器的電磁計算應根據(jù)產(chǎn)品設計任務書中所給定的技術參數(shù)來進行其結果首先必須滿足國家標準及有關技術標準中的規(guī)定以及用戶的要求，同時還應具有較好的技術經(jīng)濟指標。通常所說的“優(yōu)化設計”，就是以實現(xiàn)上述要求為目標的。變壓器設計計算步驟 決定基本的電磁參數(shù)決定高壓、中壓及低壓繞組的線電壓、相電壓、線電流、相電流及繞組中電流。 鐵心直徑估計和繞組匝數(shù)的確定。 繞組計算及主縱絕緣的確定：主要包括高、中及低壓繞組型式的選擇，繞組尺寸的計算，主、縱絕緣距離的確定，對于高電壓大容量變壓器應進行沖擊分布和絕緣強度的計算

19、。 阻抗電壓計算。 繞組數(shù)據(jù)、鐵心數(shù)據(jù)及油箱尺寸的計算。 損耗計算：空載損耗、負載損耗計算，而負載損耗中主要是渦流損耗、不完全換位損耗及結構損耗的分析計算。 溫升計民包括繞組對油的溫升以及不同冷卻方式的溫升計算。 繞組機械力的計算。 重量計算。 器件、壓板、油箱等部位機械強度的分析計算。2.2主要材料、結構的確定主要材料 硅鋼片：冷軋硅鋼片 線圈導線：線包扁銅線：XB0.45 絕緣材料，用B級絕緣材料，最高平均溫度不超過130 線圈絕緣漆：1030號、硅鋼片絕緣漆：1161號高溫快干漆變壓器主要結構的確定 鐵心結構。 鐵心柱的夾緊，采用環(huán)氧無緯玻璃絲粘帶扎。 鐵軛用鐵軛螺桿和方鐵通過夾件夾緊。

20、 鐵心的迭積采用半直半斜迭片，迭積圖如圖2-1所示。圖 2-1 迭積圖 鐵軛的級數(shù)與鐵心柱級數(shù)完全一致。這樣，兩者磁通分布均勻，鐵軛截面可以與鐵心柱一致，節(jié)省了材料。 線圈的壓緊采用壓板。 采用單相五位置DWJ型無勵磁開關。 采用拱頂油箱，節(jié)省變壓器油及鋼材，并增加油臬剛度。3 電磁計算3.1額定電壓和額定電流的計算電壓、電流及匝數(shù)的計算是在假定變壓器沒有電阻，沒有漏磁和沒有鐵耗的情況下進行的，因為這些問題對計算結果影響很小。由于三相變壓器有Y接法(或YN接法)與D接法兩種類型，因此在計算電壓、電流時，必須注意線值與相值的關系，下面分別介紹本設計用到的YD接法這種情況。D(三角形)接法(見圖3

21、-1)。這種接法多用于中、低壓繞組。其特點為相電壓等于線電壓，但相電流為線電流的，即圖3-1 三相變壓器的D接法另外，對于有分接抽頭的變壓器，還應分別計算在不同分接下的電壓和電流。上所述可知：根據(jù)已知的額定容量、額定電壓(包括各分接電壓)、變壓器繞組的接法以及相數(shù)等，按照上述各有關公式、即可計算出所需的線、相電流可以及各分接下的電壓。額定電壓和額定電流的計算過程：1.高壓線圈為Y接線時，其各級分接的線電壓分別為:其相電壓分別為：2.低壓線圈為“d”型接線時，其線、相電壓相等，即。3.高壓線圈為Y型接線時，其線、相電流相等，即4.低壓線圈為d型接線時，其線電流和相電流分別為：3.2鐵心直徑的選擇

22、鐵芯直徑是變壓器的最基本的參數(shù)，因為鐵芯柱的大小一旦確定，也就決定了繞組的內(nèi)徑以及原、副繞組的匝數(shù)，從而影響到整個變壓器的尺寸和各主要性能參數(shù)。它的正確選定還涉及到變壓器材料消耗的鋼鐵比，是影響優(yōu)化設計的重要因素。所以確定鐵芯柱直徑往往是變壓器設計的第一步。影響鐵芯直徑選擇主要因素首先，從變壓器原理的分析可知，在保持鐵芯磁密一定的條件下，鐵芯直徑的增大將使得繞組匝數(shù)減少，換句話說，鐵芯材料消耗的增加特使得導線材料的消耗減少并使得短路阻抗、負載損耗值降低；如果減少鐵芯直徑，則會得出相反的結論。其次，如保持繞組匝數(shù)不變增大鐵芯直徑將使得磁密降低，而空載電流、字載損耗均將相應下降，但鐵芯材料消耗將增

23、加；反之，如減少鐵芯直徑則有可能引起鐵芯過飽和以致使空載電流和空載損耗均大為增加。此外對電力變壓器來說，短路阻抗是一個很重要的性能參數(shù)，在設計時要求嚴格地控制在一定范圍之內(nèi)。根據(jù)計算短路阻抗公式可知，短路阻抗的電抗分量。若要維持短路阻抗為一定值，則需要使繞組電抗高度Hx減少，并使縱向漏磁等效而積增大，即增加輻向尺寸而減少繞組高度，以使繞組和整個變壓器的尺寸向?qū)挾偷姆较虬l(fā)展。相反，如減少鐵芯直徑而使繞組匝數(shù)增加時為保持短路阻抗不變，則整個變壓器的尺寸將向窄而高的方向發(fā)展。綜上所述可知：鐵芯直徑的選取百先將關系到整個變壓器的制造成本。這主要應視鐵芯材料的增加(或減少)及導線材料的減少(或增加)之

24、中哪一個量變化對制造成本的影響更大來決定，在這一點上，變壓器的設計類似于其他電機的設計，存在一個最優(yōu)的銅鐵比選擇的問題。其次，鐵芯直徑的變化還將影響到變壓器各技術件能參數(shù)(如空載電流”空載損耗、負載損耗、短路阻抗等)的改變，而在設計時這些件能參數(shù)值的變化均應符合相應國家標淮的規(guī)定。第三，如前所述，鐵芯直徑的選取還影響到整個變壓器的尺寸、形狀等。最后，鐵芯直徑的選取還要考慮系列化、通用化的要求。因此鐵芯直徑的選取是一個復雜的技術經(jīng)濟問題，往往也是變壓器實現(xiàn)優(yōu)化設計的關鍵。3.2.1截面的選擇鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面（如圖3-2）。矩形截面續(xù)充系數(shù)最高，鐵心片種類久剪切、疊積和裝配均根簡軋但

25、由于我國目前還不生產(chǎn)殼式變壓抵因而矩形截面鐵心在國內(nèi)用得很少圖 3-2鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面鐵心直徑的大小，直接影響材料的用量、變壓器的體積及性能經(jīng)濟指標。故選擇經(jīng)濟合理的鐵心直徑是變壓器設計的重要一環(huán)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導線重量和負載損耗隨鐵心直徑增大而減小。合理的鐵心直徑就是硅鋼片和導線材料的用量比例適當，打破到最經(jīng)濟的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和導線材料直接有關。根據(jù)關系式的推導，鐵心直徑D與變壓器容量P的四分之一次方成正比的關系，但因為變壓器分單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦等，同樣容量但肖耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量

26、進行計算，為了計算方便，均以每柱的物理容量為基礎，按下式求出鐵心直徑: K系數(shù)，由硅鋼片性能和導線材料而定，采用冷軋硅鋼片，銅導線時，K取5357，本設計K取55。一柱容量，三相雙繞組變壓每柱容量為: KVA。按標準直徑取的370mm。鐵心截面的設計1.鐵心級數(shù)的確定鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個圓。這個階梯開的級數(shù)愈多，有效截面愈大，但制造工時也愈多。根據(jù)材料供應情況和制造工藝水平，盡力增加鐵心柱級數(shù)。本計設鐵心柱直徑取11級。圖3-3 鐵芯直徑級數(shù)2.每級片寬的確定迭片寬度是根據(jù)硅鋼片入廠時的寬度而定。為了套裁，成張硅鋼片寬度應為每級片寬的倍數(shù)，硅鋼片波浪度較大時，還要考慮去邊。由

27、于中小型變壓器的鐵心可以相互相套裁，而且進廠硅鋼片的寬度又是不固定的，故每級片寬一般是采用10mm一進級。必要時，充許有個別5mm一進級的。各級尺寸如圖3所示3.迭片系數(shù)迭片系數(shù)是由硅鋼片的標稱厚度，波浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定迭片系數(shù)，因其他因系變化不大。本設計迭片系數(shù)取0.95。故鐵心有效截面積為1007.8平方厘米。4.鐵心溫升鐵心各級間是否放置油道，由鐵心溫升計算來確定。鐵心充許溫升為80攝氏度，鐵心對油的溫升為：式中：鐵心表面對油溫升。 鐵心內(nèi)部對鐵心表面的溫升。鐵心直徑在500mm以下時，可按下式計算式中：鐵心表面熱負荷硅鋼片的每公斤的損耗瓦數(shù)；C

28、校正系數(shù)，；a最大一級的片寬，cm；b兩油道間迭厚，無油道時為總迭厚，cm；K系數(shù)，鐵心溫升計算如下：油平均溫升一般取40攝氏度，故鐵心對空氣溫升為36.24076.2攝氏度，鐵心中可以不加油道。3.3線圈匝數(shù)的計算3.3.1每匝電壓的確定按電磁感應定律得每匝電壓：式中：B磁通密度，千高斯；AC鐵心有效截面，平方厘米。3.3.2初選每匝電壓已知鐵心截面AC、硅鋼片牌號民，即可初選每匝電壓伏匝3.3.3低壓線圈匝數(shù)的確定低壓線圈匝數(shù)的確定最后求得每匝電壓和磁密B用和低壓線圈電壓初算低壓線圈匝數(shù)為匝匝數(shù)不能有小數(shù)，取低壓線圈匝數(shù)為288匝，故每匝電為：伏匝磁密B為千高斯高壓線圈各分接匝數(shù)的確定和電

29、壓比校核對5相電壓 ；5匝數(shù)計算高壓線圈匝數(shù)，首先從-5開始。-5時的匝數(shù)-5時相電壓,匝數(shù)伏與標準電壓誤差為：額定時的匝數(shù)匝額定時的相電壓伏與標準電壓誤差為：+5時的匝數(shù)匝+5時的相電壓伏與標準電壓誤差為：3.4、線圈型式的選擇及線圈排列線圈高度的估計線圈的幾何尺寸主要是由電抗計算確定的。當頻率、匝數(shù)、電流、每匝電壓等確定后，電抗的大小與線圈的高度和線圈的徑向尺寸有關，這樣，就有兩個未知數(shù)，故不能一次就確定出線圈幾保尺寸，往往都是假設一種線圈幾何尺寸進行電抗計算，以后再進行反復調(diào)整，但是，為了使這個假設盡量符合實際，對阻抗電壓5的中小型變壓器，其線圈高度Hx可以按下式估計：式中：W每相高壓或

30、低壓線圈匝數(shù)；每相高壓或低壓線圈電流。mm，(試取850以此高度選的是擇導線尺寸。)線圈的確定 線圈型式是根據(jù)電流、匝數(shù)和容量選擇的。本設計高低壓線圈采用連續(xù)式線圈為宜。 線圈撐條數(shù)最好為4的倍數(shù)，撐條主要是支撐線圈，故撐條數(shù)的最后確定，應由短路機械計算決定，但一般都按經(jīng)驗以鐵心直徑大小確定撐條數(shù)。當鐵心直徑為370mm，取12根撐條。 低壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定：因為抵押線圈輻向尺寸近于一致，故低壓線圈一般都是同樣用分數(shù)匝，以保證高低壓線圈間的距離沿圓周方向一致，保證不因局部突出影響絕緣強度。每段匝數(shù)的分數(shù)部分均以撐條數(shù)N為分母表示出來，分數(shù)的分子盡量為撐條數(shù)N減。但首末兩段的分子要求如

31、下：當并繞根數(shù)n為偶數(shù)時，其分子小于或等于N(n/2)+1;i當并繞根數(shù)n為奇數(shù)時，其分子小或等于N(n+1)/2。低壓線圈的段數(shù)，在沒有分接頭時，為了使首末端出頭在一側(cè)，故段數(shù)必須取偶數(shù)。按上述的算法得各段匝數(shù)表3-1所示。表3-1段號段數(shù)每段匝數(shù)合計匝數(shù)PR2612Q38總計422884.高壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定高壓線圈在因為處于外線柱，由于局部突起不會影響絕緣距離，故不需要分數(shù)匝，因為高壓線圈有分接線段，一般確定段數(shù)時，先不考慮分接段，以最小分接的匝數(shù)計逄，為了使各分接線均在輻向的外側(cè)引出，如若取上下對稱分接段處在正中間時，段數(shù)必須取4倍數(shù)，但是如機械力計算允許，也可采取上下不對稱

32、，段數(shù)取偶數(shù)。根據(jù)以上所述得出各段匝數(shù)見表3-2。表3-2段號段數(shù)每段匝數(shù)總匝數(shù)H21020F4936E4212504G21122總計505823.5導線的選擇 導線尺寸見導線尺寸表。 段間油道：35千伏級高壓線圈首末兩端各6個油道，最小為6毫米，其余各段油道最小為5毫米。而線圈中間斷點油道最小為9毫米；11千伏級低壓線圈最小油道為4.5毫米。 高壓線圈導線的選擇，并以高壓線圈為基準確定線圈高度。導線高度b的確定：高壓線圈共50段49個油道,油道總高度為。紙板壓縮后的高度約為。從估計線圈高度減去此高度得導線總高度為850303547。導線總高度被段數(shù)除得每根導線高為10.9取10.5，每根導線

33、高減去匝絕緣得裸線高為10.50.510.0mm。導線寬度的a的確定：當用銅導線時，電流密度應取3.5及以下，本設計取導線總截面取33.28，以A33.5在導線截面表b=10.0一行查找對應的a太厚，渦流損耗很大，繞制困難，故采用兩根并繞，再以在導線表上b=10.0一行查得當a=1.7時，截面為33.28，故選定高壓導線為兩根并繞，匝絕緣為0.45，計算時考慮欲度，匝絕緣按0.5計算。高壓線圈高度計算：導線帶絕緣計算高度10.00.510.5導線總高度油道高度線圈高度10mm為紙板壓縮高度，17為考慮油道加寬裕度，為此數(shù)據(jù)的確定要力求線圈高度0或5的為數(shù)。10mm占266的近于 低壓線圈導線的

34、選擇。低壓線圈共42段41個油道，每個油道都取4.5時（此處只是初選寬度，在后面的計算可適當調(diào)整其大?。偷栏叨葹閙m，但是因為高壓有分接區(qū)，為了使高低壓安匝分布趨于平衡，低壓線圈必須給50100mm的放大油道，暫設放大油道為80mm，油道總高度為18980209mm。按制版壓縮系數(shù)，故mm。按高壓線圈高度得導線總高度為mm，按段數(shù)得每根導線帶匝絕緣繞高度為，減去匝絕緣裸線高度mm。 導線寬度a的確定因為銅導線電流密度應取及以下。初選3.1，按電流算出總導線截面為考慮減小渦流損耗，幫定為三根并繞，再以導線表上b=11.2mm一行查到當a=2.0時截面為66.12接近于64.5故選定低壓導線為

35、三根并繞，匝絕緣為0.45低壓線圈放大油道的分布應在機械計算中再來確定。3.6線圈輻向尺寸的計算1.低壓線圈導線厚度，加匝絕緣后，計算厚度應為。每段匝數(shù)（取最大者）按4計算，并繞根數(shù)為3，輻向繞制裕度連續(xù)式線圈取地3%。低壓輻向厚度為2.高壓線圈導線厚度，加匝絕緣后為。每段匝數(shù)（最大者）為12，并繞根數(shù)為能事，高壓輻向厚度為。3.7絕緣半徑(見圖3-4)變壓器絕緣是電力變壓器，特別是高壓和超高壓電力變壓器的重要組成部分。從變壓器結構設計方面來說，通常分為六大部分，即繞組、鐵心、引線、器身、油箱重量。其中，繞組、引線、器身和總裝(涉及外絕緣)四大部分直接與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕緣

36、問題。另外，絕緣問題無論是在變壓器制造過程中，還是在變壓器運行中往往都是最敏感、最直觀地表現(xiàn)出來，所以變壓器絕緣成為變壓器制造廠家和使用部門員為關注、最為重視的問題。制造和運行經(jīng)驗表明，電力變壓器絕緣結構及其絕緣材科的可靠性，直接影內(nèi)到變壓器運行的可靠性。在保證運行可靠性的前提下，縮小變壓器絕緣距離，具有明顯的經(jīng)濟意義。因此，合理地確定變壓器絕緣結構和正確選用絕緣材科，具有重要的技術經(jīng)濟意義。研究變壓器絕緣，就是要把握住變壓器絕緣的內(nèi)在聯(lián)系，做到合理地確定變壓器絕緣結構和正確選用絕緣材料，以便在保證可靠性的前提下。設計出性能先進，且是最經(jīng)濟的變壓器來。主絕緣距離是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和制經(jīng)驗確定的。圖

37、3-4 絕緣半徑R1鐵心柱半徑R2低壓線圈內(nèi)半徑R23低壓線圈平均半徑R3低壓線圈處半徑R34高低壓線圈間空隙平均病篤R4高壓線圈內(nèi)半徑R45高壓線圈平均半徑Dx高壓線圈處徑Mo兩鐵心柱的中心距離B1低壓線圈內(nèi)半徑B2高壓線圈輻向尺寸相間距離，按設計手冊規(guī)定，35KV電壓等級最小為30mm。其它數(shù)據(jù)見主絕緣距離表3.8阻抗電壓計算當線圈幾何尺寸確定后，應首先計算阻抗電壓大符合要求后，才能進行線圈數(shù)據(jù)計算。阻抗電壓電阻壓降和都是是以額定電壓的百分數(shù)表示的，其計算公式如下(參見圖3-5)圖 3-5式中:f額定頻率，50Hz；低壓線圈安匝數(shù)漏磁寬度，按下式計算（0.05系匝絕緣）為漏磁場厚度Hx高低

38、壓線圈平均有效電抗高度為85cm洛氏系數(shù)，與有關，按表3查出。K系數(shù)，考慮橫向漏磁及制造裕度，取1.03將上各數(shù)據(jù)代入電抗壓降公式得阻抗電壓的充許誤差值，按標準規(guī)定為(-10)但由于制造時，影響阻抗因素較多，故一般計算時，誤差控制在3以下。本設計的誤差為3.9高壓線圈數(shù)據(jù)計算 電流密度為 平均匝才為 導線總長為額定電壓時，導線總長為式中：W1最高分接電壓時的匝數(shù)；W2額定電壓時的匝數(shù)； 75時額定電壓時的電阻式中銅電阻系數(shù)，0.021。 75時高壓線圈負載損耗 高壓線圈銅線重量 式中g銅的毛重。 帶絕緣的導線重3.10低壓線圈數(shù)據(jù)計算 電流密度 平均匝長 導線總長m 75時低壓線圈電阻歐姆 7

39、5時低壓線圈負載損耗 75時低壓線圈導線重量帶絕緣導線重（導線絕緣占導線重的4.6）3.11鐵心計算(見圖3-6)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。鐵心柱中心距mm圖3-6 鐵心計算2. 鐵心窗高式中Hx高低壓線圈高度，mm；線圈對鐵軛或?qū)喊遄钚〗^緣距離，按設計手冊規(guī)定35KV電壓級最小取70mm；t線圈壓板的厚度取40mm，實際應根據(jù)線圈軸向機械力的大小和線圈套裝時的壓緊力來計算壓板厚度，但一般按經(jīng)驗取，本設計取40mm；壓板對鐵軛的空隙，考慮線圈制造公差，最小取25mm。3鐵心柱部分重量式中： 3三個心柱；g硅鋼片的比重；Hw鐵窗高度，mmAc鐵心截面，;

40、4.鐵軛部分重量5鐵心轉(zhuǎn)角重量的計算角重包括鐵心硅鋼片重量中除和外的其余所有部分如圖5中1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等部分之和。當鐵心柱與鐵軛的各級尺寸完全一致時，從圖中可以看出5，6，7，8等部分正好補缺1，2，3，4等的上端的不足，使之與鐵心各級尺寸符合，故得的18等部分的重量為：即式中：最大一級的片寬，mm。設鐵心級數(shù)為n，各級片寬用表示，各級的迭厚用表示，則式中：g硅鋼片比重，g=7.65；K迭片系為數(shù)，K=0.94。 角重：鐵心重硅鋼征重量：3.12空載損耗Po的計算現(xiàn)將冷軋硅鋼片的特性列于表4空載損耗Po的計算按磁通密度B=16300高斯，查得每公斤硅鋼片的損耗為W/k

41、g。式中：K系數(shù)，冷軋硅鋼片采用半直半斜迭片，并經(jīng)過退火處理，K取1.15。3.13空載電流有功分量占額定電流的百分數(shù)空載電流無功分量占額定電流的百分數(shù)標準規(guī)定為能源，大于標準值的14，而空載電流允許偏差為22，所以是合格的。3.14渦流百分數(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數(shù)。1.高壓線圈渦流損耗百分數(shù)的計算式中：K系數(shù)，由材料和溫度而定，銅導線75時，取1.4；m垂直于漏磁場方向的導線根數(shù)；n平行于漏磁場方向的導線要數(shù)和；a垂直于漏磁場方向裸導線寬度，mm；Ax-單根導線截面積，；Hx線圈有效電抗高度，mm。2.低壓線圈渦流損耗百分數(shù)Kw的計算3.14線圈對油溫升的

42、計算線圈對油的溫升計算，首先要算出線圈表面熱負荷，即線圈單位表面積所負擔的損耗分擔的瓦數(shù)。一般連續(xù)式線圈的熱負荷計算，是以一個負荷最大的線餅計算的，按下式計算式中：I線餅中流過的電流，A；K1系數(shù)，與導線的導電率有關，銅導線時取2.21；線餅中的電流密度，；W線餅中匝數(shù)，即每段匝數(shù)，如有分數(shù)匝時應時位為整數(shù)匝；K2線匝絕緣校正系數(shù)，當n1<=1.75時，K21，當K11.75時k2=a導線厚度，mm；a1導線帶絕緣厚度，mm；K4 導線中總的附加損耗百分數(shù)；K5線餅的有效散熱面與線餅表面積之比L線餅斷面的周長，（mm），當每個餅為n根導線時，則;高壓線圈的熱負荷采用40寬的墊塊12個2.

43、高壓線圈對油溫升式中: 為線圈絕緣校正溫升為段間油道寬度校正溫升3.低壓線圈的熱負荷采用30寬的墊塊12個4.低壓線圈對溫升5.線圈對空氣的溫升線圈對空氣的溫升是線圈對油的溫升和油對空氣平均溫升兩者之和.為了減少主要材料的消耗,一般都適當?shù)脑黾由崞?降低油對空氣的平均溫升,提高線圈對油的溫升,以達到節(jié)約主要材料之目的.一般線較對油溫升,控制在30以下,最好為25左右.3.15油箱尺寸的估計(見圖3-7)油箱尺寸是由線圈尺寸,線圈對油箱的距離、開關、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,介在計算時也應盡量估計準確.因為高壓側(cè)電壓較低,套管小,故油箱尺寸主要由開關決定.

44、開關是DWJ型的單相夾片式的,線圈對箱壁的距離按35KV級絕緣距離取55mm即可,但考慮降低雜散損耗,最小取75-100 mm.按圖中要求的距離估算油箱尺寸.1.油箱的寬度;油箱的長度油箱直線部分長圖3-7 油箱尺寸的估計2.油箱高度墊腳厚取20mm,墊腳絕緣厚取5mm,上鐵軛至油箱頂端一般為100150mm，本設計中取110mm.油箱高度=墊腳厚+墊絕緣厚+窗高+2鐵軛高+上鐵軛至油臬頂端距離3.16雜散損耗計算油箱周長油箱平均半徑漏磁通在結構上產(chǎn)生的損耗式中:K系數(shù),三相變壓器當電抗線匝絕緣校正系數(shù)，當<=1.75時，取2.10，當1.75時取1.47(查曲線)電抗壓降百分數(shù);BAC

45、=163001007=1641千線線圈有效高度;高低壓線圈空道平均半徑mm3.17總損耗計算減少變壓器漏磁場引起的附加損耗的措施漏磁場引起的損耗降低變壓器效率，引起變壓器個別部件的過熱。隨著變壓器容量增大，褐磁場引起的損耗的絕對值和相對值均增大，散熱越來越困難。所以應該采取專門措施以減少這種損耗。減少漏磁場引起的損耗的最有效措施是減少漏磁場本身。這種措施雖然是可行的，但是這將導致短路電流增大，限制了標準中規(guī)定阻抗電壓數(shù)值。在漏磁場數(shù)值為一定的前提下，采取下列措施可以減少損耗：a.改善漏磁場圖形并使漏磁通沿著引起最小損耗的路徑通過(控制褐磁場)b正確地選擇變壓器個別元件的結構和尺寸；c采用某些不

46、導電和不導磁材料代替導電和導磁材料。1改善漏磁場圖形在同心式繞組中存在橫向(徑向)漏磁場，它使繞組導線損耗增大。橫向褐磁場還能在油箱壁中引起很大的損耗。由此得出結論：所有繞組的磁勢分布應使橫向漏磁場最小。以前認為，在損耗方面最適宜的情況是沿繞組高度方向磁勢不平衡度最小。但是近來的研究表明，這個結論并不與實際相符，因為漏磁感應的分竊與磁勢的分布差別很大。應該采用計算的方法和對比(即將幾個漏磁感應分布方案進行比較)的方法來確定繞組磁勢最佳分布。當繞組端部存在很強的橫向漏磁場時，例如在雙同心式繞組中，有時采用由變壓器鋼片制成的成分路，放置在繞組端部，這種磁分路能改善磁場，吸引磁力線，使之更直些。在可

47、能產(chǎn)生較大損耗的地方，采用磁分路使漏磁通繞過這些元件，這樣可使褐磁場引起的損耗大大降低。流過下夾件肢板的漏磁通，大部分流向鐵心，并且垂直疊片表面進入鐵心邊緣疊片組。為了減少損耗，可以采用硅鋼片制成的磁分路布置在夾件的肢板上，如圖3-8所示。這時流過一相夾件肢板的漏磁通大部分沿縱向磁分路流向相鄰的一相。沿著油箱壁放置磁分路，并使流向油箱壁的大部分漏磁通流入磁分路，這樣就可以減少油箱壁中的損耗c有時亦在油箱內(nèi)側(cè)采用由銅板或鋁板等非導磁材料制成的屏蔽代替磁分路，這種屏蔽內(nèi)的禍流屏蔽了企圖進入油箱的漏磁通，從鬧可降低損耗。2正確選擇元件的結構和尺寸減少損耗的第二項措施包括選用橫截面尺寸不大的導線的尺寸

48、)，采用并聯(lián)導線進行換位或直接采用換位導線。(特別是在垂直漏磁場方向)另外，拉板中間開槽，鐵心心柱最小級中間開槽自。另外，大電流引線布置必須符合下列規(guī)定，銅排應以窄面對箱壁。為了減少引線漏論用 銅排相互間距離應盡可能縮小，相鄰銅排的電流應互相補償。以上這些辦法都是能減少由于漏磁引起的損耗c3采用新型的材料采用新型的非傳統(tǒng)材料來制造個別結構元件，以大大地降低漏磁場引起的損耗。這項措施包括采用絕緣材料(層壓木、玻璃鋼)來制造壓板及其它零件，此外采用非導磁材料來制造油箱等。在大容量變壓器中，在油箱蓋上圍繞低壓套管而閉合的磁通將產(chǎn)生很大的損耗。首先算出75時的負載損耗,因為這項損耗標準是按75時規(guī)定的

49、.還要算出85時的損耗,用來計算溫升,因為變壓器的壽命是按年平均氣是溫20計算的,因此線圈溫度為65+20=85表3-3項目75損耗(W)85損耗(W)高壓線圈損耗22064高壓渦流損耗低壓線圈負載損耗16200低壓渦流損耗雜散損耗4751引線損耗總負載損耗43530空載損耗70847084總損耗50614519203.18箱壁散熱面計算1.拱頂部分幾何面積(見圖3-8藍色部分所示), 圖3-8 2.下部箱壁(如圖3-8非藍色部分所示) ,3.箱壁有效散熱面, 3.19四散熱器的選擇1.估算油平均溫升估算熱負荷按,算出2.估算總的有效散熱面(P為85時總損耗)3.散熱的器的總散熱面4.散熱器上

50、下聯(lián)管中心距的選擇，根據(jù)油箱高度及散熱規(guī)格表選取上節(jié)油箱高=2247-115=2072,根據(jù)2072mm選中心距為1880mm為合適.5.散熱器管數(shù)的選擇散熱器總散熱面積50從表8中看出,選擇88根管（吹風式）,中心距為1880mm的2只散熱器總散熱面為與40最為接近.同時考慮油箱周圍布置2只散熱器的位置是足夠的.3.20油的溫升油平均溫升的計算(見圖3-9)圖3-9 總有效散熱面A=54.3+12.6=67熱負荷油頂層溫升計算油頂層溫升,最高長到53,留有2的裕度.式中: 散熱中心校正值,此值是根據(jù)和發(fā)熱的中心高與散熱的中高比值H而定查表9得線圈平均溫升的計算1.高壓線圈式中: 為高壓線圈對

51、油溫升;為油平均溫升.2.低壓線圈式中為低壓線圈對油溫升；3.21安匝分布在計算線圈機械力之前,必須先進行安匝分布計算,因為機械力是與漏磁場有直接關系.漏磁場可以分解為橫向漏磁和縱向漏磁,縱向漏磁對載流線圈產(chǎn)生輻向力；橫向漏磁產(chǎn)生軸向力。橫漏磁是由于高低壓線圈安匝分布情況而決定的。不平衡安匝分布是沿線圈高度方向和各部分高低壓線圈安匝分布情況而定。但為了簡化計算過程，通常都將線圈沿高度方向劃出幾個不同區(qū)域。現(xiàn)將高低壓線圈各區(qū)域的高度及匝數(shù)計算如下：3-4高低壓線圈各區(qū)域的高度及匝數(shù)68=48176=1021/26= 3 153514810.5231379高壓線圈的高度分布1/26=326=121

52、12=121/26=3 30- 1 29610.5=63 92高壓線圈的高度分布68=48176=102 1501/26=3 153- 5 1482210.5=237 379高壓線圈的高度分布1G11=1121E12=25222 2632H10=204F9=326 56/28/021E122521G11=1122 263高壓線圈匝數(shù)分布1202042392 112411.54651585153低壓線圈的高度分布187.51351911.5218.5353.55348.5低壓線圈的高度分布187.51351911.5218.5353.55348.5低壓線圈的高度分布1P=18Q=19 2R=12

53、2Q=4 18QG=19 低壓線圈匝數(shù)分布當各區(qū)域的高度及匝數(shù)算完后，要核算一下是否與總段數(shù)、總匝數(shù)、和線圈高度相符高壓各區(qū)段數(shù)之和為2262248高壓各匝數(shù)之和為26356263582高壓各區(qū)高度之和為37992329850低壓各區(qū)段數(shù)之和為1941942低壓各匝數(shù)之和為低壓各區(qū)高度之和為348.5153348.58503.22各區(qū)域安匝占總安匝百分數(shù)為了計算方便，使之一目了然的找出，由于安匝不平衡引起的最大機械力，在計算公式中不直接代入不平衡安匝數(shù)，一般都將不平衡安匝數(shù)用百分數(shù)表示之，這樣可以簡化，不必考慮電流。各區(qū)域的安匝數(shù)占總匝數(shù)的百分如下表3-6位置區(qū)域高壓低壓145.1945.650.0445.5129.628.8808.983