有載調(diào)壓電力變壓器的電磁設(shè)計

1、SFSZ11-240000/220有載調(diào)壓電力變壓器的電磁設(shè)計摘要盡管變壓器是一個靜止的電氣設(shè)備，但隨著高電壓、大容量變壓器的出現(xiàn)，變壓器理論則成為一門復(fù)雜的學(xué)科，所涉及知識面廣，難度也很大，因此對變壓器理論與制造的學(xué)習(xí)成為高電壓學(xué)生的一個重點和難點。本文簡單的介紹了我國電力變壓器的發(fā)展史、我國變壓器行業(yè)的技術(shù)水平及國際地位，以及變壓器行業(yè)未來發(fā)展所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。并且針對SFSZ11240000/220 三相三繞組有載調(diào)壓電力變壓器進行了的電磁設(shè)計和計算,其中包括：變壓器鐵心選取、質(zhì)量和損耗的計算，變壓器繞組電壓和電流的計算、繞組導(dǎo)線規(guī)格和繞組排列方式的選擇、繞組的軸向和輻向高度的計算、繞

2、組質(zhì)量及損耗的計算，短路阻抗的計算，負(fù)載損耗的計算和變壓器溫升的計算，而且還從力的角度計算了變壓器的短路電動力，從而分析了變壓器的結(jié)構(gòu)以及計算了變壓器的重量，從而得到了變壓器的一系列參數(shù)。再根據(jù)國標(biāo)要求和允差值允許的誤差范圍進行反復(fù)的修改，最后得到了符合設(shè)計要求的SFSZ11240000/220有載調(diào)壓電力變壓器的電磁設(shè)計方案。關(guān)鍵詞鐵心；繞組；短路阻抗；負(fù)載損耗Electromagnetic Design of SFSZ11-240000/220 Load Variation Power TransformerAbstractAlthough the transformer is stati

3、onary electrical equipment, but with the emergence of high voltage, large capacity transformers, the transformer theory has become a complex subject, involving extensive knowledge, is also very difficult, so the transformer theory and production of learning has become important and difficult to high

4、 voltage students. This article simply introduces the history of the development of our countrys power transformer, our countrys transformer industry technical standards and international standing, as well as the future development of the transformer industry faces opportunities and challenges. And

5、for SFSZ11240000/220 three-winding load tap power transformer an electromagnetic design and calculate，including: transformer core selection, quality and loss calculations, the transformer winding voltage and current calculations，the winding wire size selection and the winding arrangement，the winding

6、s of the axial and radial height calculation，the winding quality and loss calculations, short-circuit impedance calculations, load loss calculation and the calculation of the transformer temperature, but also from the perspective of the force calculated electric power circuit of the transformer and

7、thus the structure of the transformer and calculating the weight of the transformer, the transformer to obtain a set of parameters. According to the GB and the range of error tolerance value allows repeated changes, and finally gets the scheme of SFSZ11-240000/220 power transformer what we are requi

8、red.Keywordscore; winding; short-circuit impedance；load loss不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 我國電力變壓器工業(yè)發(fā)展11.2 我國現(xiàn)階段變壓器發(fā)展?fàn)顩r11.3 未來我國變壓器行業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn)21.4 變壓器計算的一般程序31.5 本課題的目的和意義3第2章 電力變壓器的電磁設(shè)計計算42.1 設(shè)計參數(shù)42.2 鐵芯計算5 鐵芯直徑計算5 鐵芯的磁通及磁感應(yīng)強度5 鐵芯質(zhì)量計算5 鐵芯的空載特性計算62.3 繞組計算7 繞組相電壓7 繞組電流8 繞組匝數(shù)計算8 電壓比較核9 繞組

9、計算數(shù)據(jù)列表9 繞組幾何尺寸計算10 鐵心窗高、鐵心柱中心距及絕緣半徑142.4 短路阻抗15 額定分接時短路阻抗計算15 最小分接時短路阻抗的電抗計算17 最大分接時短路阻抗的電抗計算192.5 負(fù)載損耗計算20 電阻損耗20 渦流損耗20 環(huán)流損耗23 引線損耗25 雜散損耗25 負(fù)載損耗262.6 溫升計算27 繞組對油溫升計算27 油對空氣平均溫升計算30 油面（油箱頂層）對空氣的最高溫升32 繞組對空氣的平均溫升322.7 短路電動力計算32 短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)的計算33 區(qū)域劃分34 繞組聯(lián)合運行安匝分布計算35 不平衡安匝分布圖及漏磁組計算37 輻向短路電動力瞬時最大值計算38

10、沖擊短路電流作用下的總軸向力計算38 突發(fā)短路時繞組導(dǎo)線上的應(yīng)力計算392.8 變壓器質(zhì)量計算41 總油量計算41 器身質(zhì)量與油箱質(zhì)量計算42 附件質(zhì)量計算及變壓器總質(zhì)量計算43 變壓器運輸質(zhì)量計算44結(jié)論45致謝46參考文獻47附錄48千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 我國電力變壓器工業(yè)發(fā)展電力變壓器發(fā)明于十九世紀(jì)末，它為現(xiàn)代遠距離恒定電壓電流輸電系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在十九世紀(jì)之前，公用供電的早期階段里均采用直流發(fā)電系統(tǒng)，人們不得不把發(fā)電設(shè)備靠近負(fù)載地點。于

11、是在各種理論和實踐的大力支持下，電力學(xué)者的共同努力下，電力變壓器應(yīng)運而生了。我國的電力變壓器制造工業(yè)，從建國以來，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。20世紀(jì)50年代發(fā)展到級；60年代發(fā)展到級；70年代發(fā)展到級；80年代發(fā)展到級電力變壓器。建國前的1936年，我國只能生產(chǎn)單臺容量為的小型配電變壓器，到建國后50年代中期已經(jīng)能仿制31500的電力變壓器，電壓等級已經(jīng)發(fā)展到。60年代初期我國由仿制階段過渡到自行設(shè)計和制造階段，60年代中期已經(jīng)發(fā)展到、的電力變壓器。到60年代末期，電力變壓器的容量已經(jīng)發(fā)展到。70

12、年代初期已經(jīng)達到級、電力變壓器的水平，到80年代國內(nèi)最大容量為4億。我國西北地區(qū)的輸電電壓除外，2004年已達到。其他地區(qū)最高輸電電壓目前為。系統(tǒng)中所用的升、降壓電力變壓器、聯(lián)絡(luò)用自耦變壓器等基本上為過內(nèi)產(chǎn)品。我國生產(chǎn)的變壓器2005年已經(jīng)超過4億，除供國內(nèi)使用外，還向國外出口。當(dāng)前保定天威變壓器股份有限公司為印度國家電網(wǎng)公司輸變電工程自主研制的750變壓器已經(jīng)一次通過了全部試驗項目考核，主要技術(shù)性能指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平，標(biāo)志著天威保變成功創(chuàng)造我國變壓器行業(yè)出口變壓器產(chǎn)品電壓等級的最高記錄，使我國自主研制的750變壓器首次跨出國門。1.2 我國現(xiàn)階段變壓器發(fā)展?fàn)顩r變壓器制造企業(yè)通過多年的基本建

13、設(shè)和技術(shù)改造，使電力變壓器行業(yè)有了較大的改觀和發(fā)展，我國的電力變壓器的制造水平逐漸接近世界先進水平。生產(chǎn)能力隨著電力工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)電力變壓器廠家按計劃需求進行了建設(shè)和改造。據(jù)統(tǒng)計，全國電力變壓器的生產(chǎn)廠家約有2000個左右，據(jù)“八五”末期對900個有規(guī)模的生產(chǎn)廠及統(tǒng)計，每年生產(chǎn)變壓器的容量約為1.5億；2000年共生產(chǎn)各種變壓器30多萬臺，容量約1.8億（其中、電壓級占總數(shù)的以上），相當(dāng)于世界總產(chǎn)量的以上?？梢哉f，中國是世界上電力變壓器的生產(chǎn)大國，也是應(yīng)用電力變壓器的大國。國內(nèi)有級生產(chǎn)能力的廠家7家，其中能批量生產(chǎn)的有5家，年生產(chǎn)能力已超過3000萬，最近兩年大約每年生產(chǎn)2000萬，占中產(chǎn)量

14、的11%做左右；能生產(chǎn)級的廠家有25家左右，最近兩年大約每年生產(chǎn)3000萬，占總?cè)萘康模荒苌a(chǎn)級的廠家有100家左右，最近兩年每年生產(chǎn)1000臺，3000萬容量，亦占總數(shù)的近，其中年產(chǎn)100臺以上的廠家有新變、衡變、沈變、保變、華鵬等5家；生產(chǎn)干式變壓器的廠家約有100家，生產(chǎn)能力在100以上的廠家有順德、金鄉(xiāng)、許繼、華鵬等4家。然而目前我國輸變電設(shè)備制造業(yè)經(jīng)過高速發(fā)展和激烈競爭，產(chǎn)能已經(jīng)嚴(yán)重過剩，這已是不爭的事實。但應(yīng)該說產(chǎn)能過剩是把雙刃劍，一方面對企業(yè)生存是非常大的挑戰(zhàn)，做不好就會社會所被淘汰，另一方面對變壓器行業(yè)發(fā)展也不完全是件壞事，產(chǎn)能過?？梢赃M一步促進產(chǎn)業(yè)競爭、創(chuàng)新和發(fā)展。變壓器市場

15、產(chǎn)品競爭主要有兩個方面，從用戶角度看是產(chǎn)品的性能、質(zhì)量，從產(chǎn)業(yè)角度看是控制成本，兩方面是相輔相成的。目前用戶對變壓器損耗等性能要求越來越高。因為電力公司要控制運行成本，這就要求輸變電設(shè)備的損耗越低越好；另外，降低產(chǎn)品單位損耗的同時產(chǎn)品的成本往往要增高。1.3 未來我國變壓器行業(yè)所面臨的機遇和挑戰(zhàn)我國變壓器行業(yè)面臨的首要問題依舊是市場開拓問題，努力開發(fā)國內(nèi)市場的同時，更要進一步開拓海外市場。我國變壓器行業(yè)要走出國門，仍然需要練好內(nèi)功，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能以及控制成本方面下功夫。我國變壓器企業(yè)要開拓歐美等發(fā)達國家的市場，首先變壓器產(chǎn)品要適應(yīng)這些國家的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的法規(guī)的要求。實際上我國在變壓器產(chǎn)品的

16、國際市場開發(fā)方面已經(jīng)做了大量的工作，也碰到了許多比想象中復(fù)雜的問題。比如歐美國家除采用IEEE、IEC等國際通行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還會采用地域性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，對變壓器可靠性和環(huán)保方面的要求更高。為此，我國變壓器行業(yè)開展了大量的針對海外市場技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場標(biāo)準(zhǔn)等方面的調(diào)研工作，開發(fā)了適應(yīng)歐美發(fā)達國家標(biāo)準(zhǔn)、特殊環(huán)境要求的低損耗、低噪音、可靠性環(huán)保型電力變壓器產(chǎn)品，并在改變銷售模式、提高售后服務(wù)質(zhì)量、品牌推廣等方面開展一系列工作，為順利在國際市場站穩(wěn)腳跟奠定了基礎(chǔ)。1.4 變壓器計算的一般程序電力變壓器電磁計算的任務(wù)在于確定變壓器的電、磁負(fù)載和主要幾何尺寸，計算性能數(shù)據(jù)和各部分的溫升以及計算變壓器的重量

17、、外型尺寸和取得比較合理的技術(shù)經(jīng)濟效果。計算結(jié)果必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和使用部門的要求。變壓器計算的一般程序如下：1. 確定硅鋼片品種、牌號和鐵心結(jié)構(gòu)型式，計算鐵心柱直徑；選定標(biāo)準(zhǔn)直徑，得出鐵心柱和鐵軛截面積。2. 根據(jù)硅鋼片牌號，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)，湊成整匝數(shù)，根據(jù)整數(shù)匝數(shù)再重算鐵心柱中的磁通密度及每匝電勢，再算出高壓繞組匝數(shù)。4. 根據(jù)變壓器的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)繞組結(jié)構(gòu)型式，確定導(dǎo)線規(guī)格，進行繞組段數(shù)（層數(shù)）、線匝的排列，計算繞組軸向高度及輻向尺寸。6. 初算短路阻抗無功分量（）值，大容量變壓器的

18、的值應(yīng)與短路阻抗（）標(biāo)準(zhǔn)值相接近；小型變壓器的值應(yīng)小于的標(biāo)準(zhǔn)值。7. 計算繞組的負(fù)載損耗，算出短路阻抗的有功分量（），檢查短路阻抗是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，若不符合時應(yīng)調(diào)整，并達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值范圍。8. 計算繞組導(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，則需要變更鐵心柱直徑。9. 計算短路機械力及導(dǎo)線應(yīng)力，當(dāng)超過規(guī)定值時，應(yīng)調(diào)整安匝分布或加大導(dǎo)線截面積。10. 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)整冷卻裝置數(shù)目。11. 計算變壓器的重量。1.5 本課題的目的和意義本論文的設(shè)計目的和意義：把大學(xué)本科階段所學(xué)的理論知識與實際的變

19、壓器設(shè)計相結(jié)合，通過設(shè)計一臺符合要求的電力變壓器，把各門學(xué)得的知識融會貫通，也可以掌握變壓器設(shè)計的相關(guān)方法，為研究生階段的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備，也可以為將來從事電力工作打下堅實的基礎(chǔ)。第2章 電力變壓器的電磁設(shè)計計算2.1 設(shè)計參數(shù)一、 基本參數(shù)變壓器型號、容量 SFSZ11240000/220電壓組合： 聯(lián)接組標(biāo)號： YNynd11容量組合： 損耗標(biāo)準(zhǔn)： 短路阻抗： 高中 12%-14%；高低 22%-24%； 中低 7%-9%二、 絕緣結(jié)構(gòu)1. 主絕緣尺寸高壓繞組中壓繞組 6872高壓繞組調(diào)壓繞組 60中壓繞組低壓繞組 3850低壓繞組鐵心柱 14 高壓繞組上鐵軛 140高壓繞組下鐵軛 802.

20、縱絕緣尺寸高壓繞組匝絕緣厚 1.95中壓繞組匝絕緣厚 1.35低壓繞組匝絕緣厚 0.45調(diào)壓繞組匝絕緣厚 1.95高壓繞組段間油道平均尺寸 4 中壓繞組段間油道平均尺寸 3.5 電壓繞組段間油道平均尺寸 3.5 調(diào)壓繞組段間油道平均尺寸按實際需要而定。注：以上尺寸均為三、 進線方式高壓繞組為中部進線；中壓和低壓繞組為端部進線四、 設(shè)計要求1. 繞組型式高壓繞組為插入內(nèi)屏式：首端起：跨2段 3P（8段）；跨2段 2P（8段）中壓繞組為連續(xù)式低壓繞組為螺旋式2. 性能參數(shù)允許偏差短路阻抗設(shè)計值允差值：空載損耗設(shè)計值允差值：負(fù)載損耗設(shè)計值允差值：溫升允差值：見參考文獻12.2 鐵芯計算鐵心是變壓器的

21、磁路和骨架，作為磁路它將一次電能轉(zhuǎn)換為磁能，再由磁能轉(zhuǎn)換為二次電能，傳輸給用電設(shè)備，即變壓器是電能轉(zhuǎn)換的媒介。鐵心由電工硅鋼片和夾緊裝置等組成，夾緊裝置使硅鋼片彼此連接在一起，形成完整而牢靠的鐵心結(jié)構(gòu)1。本次設(shè)計所用的鐵心選用30 ZH 120的冷軋硅鋼片。2.2.1 鐵芯直徑計算?。黄渲?，為經(jīng)驗系數(shù)，??；為三相三繞組變壓器每柱容量，（）。2.2.2 鐵芯的磁通及磁感應(yīng)強度由直徑查三相五柱鐵心結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表，鐵心級數(shù)為21級，繞組撐條數(shù)為32，鐵心迭片系數(shù)為0.97，鐵心柱的截面積為，鐵軛的截面積為4484.70。由繞組匝數(shù)確定每匝電動勢，當(dāng)頻率時，鐵心柱磁通：；鐵軛磁通：；鐵心柱磁感應(yīng)強度：鐵軛

22、磁感應(yīng)強度：2.2.3 鐵芯質(zhì)量計算鐵心柱質(zhì)量：；鐵軛質(zhì)量：；旁柱質(zhì)量：；旁軛質(zhì)量：；角質(zhì)量：；總質(zhì)量：式中，為鐵窗高；為兩鐵心柱中心距；為邊軛中心距；為鐵心柱凈截面積；為鐵軛凈截面積；為旁柱凈截面積；為旁軛凈截面積；為冷軋硅鋼片密度，。2.2.4 鐵芯的空載特性計算1. 空載損耗式中，為空載損耗附加系數(shù)，它決定于鐵心加工工藝水平，冷軋硅鋼片全斜接縫及以上；為鐵心柱硅鋼片的單位損耗，；為鐵軛硅鋼片的單位損耗，。空載損耗的標(biāo)準(zhǔn)值為155，因此合格。2. 空載電流空載電流有功分量：空載電流無功分量：式中 為勵磁電流附加系數(shù)，三相五柱鐵心用冷軋硅鋼片全斜接縫時；為鐵心柱單位勵磁容量，；為鐵軛單位勵磁

23、容量，；為鐵心柱接縫處單位面積的勵磁容量，；為鐵軛接縫處單位面積的勵磁容量，；為鐵心柱中總接縫數(shù)，??；為鐵軛中總接縫數(shù)，??；為接縫處的凈截面積，五柱鐵心，鐵心柱中的接縫處?？蛰d電流：2.3 繞組計算繞組是變壓器主要構(gòu)成部件之一。繞組是變壓器的電路部分，他完成電能的傳輸和轉(zhuǎn)換：一次繞組將系統(tǒng)的電能引入變壓器中，而二次繞組將電能傳輸出去，繞組根據(jù)電磁感應(yīng)定律把磁和電聯(lián)系在一起。在結(jié)構(gòu)上有磁路鐵心和電路繞組，從而實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。變壓器繞組的結(jié)構(gòu)取決于變壓器的容量、額定電壓、使用條件。對于超高壓變壓器而言，繞組計算要滿足以下基本條件：電氣強度、耐熱強度、機械強度等1。2.3.1 繞組相電壓1.

24、高壓繞組相電壓高壓繞組為Y聯(lián)結(jié)，故其額定分接時相電壓為2. 中壓繞組相電壓中壓繞組為Y聯(lián)結(jié)，故其相電壓為3. 低壓繞組相電壓低壓繞組為d聯(lián)結(jié)，故其相電壓為2.3.2 繞組電流1. 高壓繞組相電流高壓繞組為Y聯(lián)結(jié)，故其額定分接時相電流為2. 中壓繞組相電流中壓繞組為Y聯(lián)結(jié)，故其電流為3. 低壓繞組相電流低壓繞組為d聯(lián)結(jié)，故其線電流為其相電流為2.3.3 繞組匝數(shù)計算1. 每匝電勢初選值2. 低壓繞組匝數(shù)計算取匝，所以3. 中壓繞組匝數(shù)計算4. 高壓繞組匝數(shù)計算高壓繞組在額定分接時的匝數(shù)，即高壓基本繞組匝數(shù)為調(diào)壓繞組匝數(shù)為2.3.4 電壓比較核已知額定電壓及各分接電壓的偏差，電壓比較核可按下式計算

25、：式中 為各分接位置的標(biāo)準(zhǔn)相電壓，；為各分接位置的實際計算電壓，；（為計算的分接匝數(shù)）。2.3.5 繞組計算數(shù)據(jù)列表由以上繞組計算公式可算出高壓繞組各分接點以及中、低壓繞組的相電壓、相電流、匝數(shù)以及電壓比較核，并列于表2-1。表2-1 繞組計算數(shù)據(jù)相電壓，V相電流，A匝數(shù)分接頭電壓比較核高壓139720572.6440138130579.2435136540585.9430134950592.8425133370599.9420131780607.1415130190614.5410128600622.1405127020629.9400125430637.8395123840646.0390

26、122250654.4385120670663.0380119080671.8375117490680.9370115900690.3365114310700360中壓69861.431145.2220低壓3859910391212.3.6 繞組幾何尺寸計算一、 高壓繞組幾何尺寸計算1. 高壓基本繞組匝數(shù)為400匝；2. 采用插入內(nèi)屏式繞組，中部進線，上下兩部分并聯(lián)，32根撐條并用寬度為墊塊，每只高壓繞組段數(shù)為段；3. 各線段匝數(shù)：、；4. 各種線段的總匝數(shù)：匝；5. 導(dǎo)線規(guī)格，選用，導(dǎo)線絕緣厚度為紙包扁銅線，導(dǎo)線尺寸為，四根并聯(lián)，即，屏線選用,絕緣厚度為紙包扁銅線，屏線尺寸為；6. 繞組導(dǎo)線

27、總面積：；7. 導(dǎo)線中電流密度：最大分接電壓時為；額定分接電壓時為；最小分接電壓時為。8. 高壓繞組的輻向尺寸計算E段輻向尺寸為；A段輻向尺寸為內(nèi)墊墊條內(nèi)墊墊條9. 高壓繞組的軸向高度計算高壓繞組導(dǎo)線軸向總高度為；高壓繞組油道高度為；高壓繞組的軸向高度為，因為采用中部進線所以總高度為。10. 高壓繞組的內(nèi)徑為、外徑為；11. 高壓繞組平均匝長為；12. 高壓繞組總長為；13. 時高壓繞組電阻為；14. 高壓繞組三相導(dǎo)線凈銅線總重為；15. 高壓繞組絕緣紙占百分?jǐn)?shù)為；16. 高壓繞組三相導(dǎo)線紙包銅線總重為；17. 高壓繞組的電阻損耗 ：最大分接電壓時為；額定分級電壓時為；最小分接電壓時為。二、

28、中壓繞組幾何尺寸計算1 中壓繞組匝數(shù)為220匝；2 采用連續(xù)式繞組，32根撐條并用寬度為的墊塊，每只中壓繞組段數(shù)為段；3 各線段匝數(shù)：、；4 各種線段的總匝數(shù)：匝；5 導(dǎo)線規(guī)格，選用，由2根略有絕緣的扁銅導(dǎo)線組合而成，外面包有絕緣厚度為的共同匝絕緣，每根組合導(dǎo)線尺寸為，6根并聯(lián)，即；6 繞組導(dǎo)線總面積：；7 導(dǎo)線中電流密度：；8 中壓繞組的輻向尺寸為：；9 中壓繞組的軸向高度計算中壓繞組導(dǎo)線軸向總高度為；中壓繞組油道高度為；中壓繞組軸向總高度為。10 中壓繞組的內(nèi)徑為、外徑為；11 中壓繞組平均匝長為；12 中壓繞組的總長度為；13 時中壓繞組電阻為；14 中壓繞組三相導(dǎo)線凈銅線總重為；15

29、中壓繞組絕緣紙占百分?jǐn)?shù)為；16 中壓繞組三相導(dǎo)線紙包銅線總重為17 中壓繞組電阻損耗為。三、 低壓繞組幾何尺寸計算1. 低壓繞組匝數(shù)為121匝；2. 采用單螺旋式繞組，32根撐條并用寬度為的墊塊，繞組線段數(shù)為段；3. 導(dǎo)線規(guī)格，選用，導(dǎo)線絕緣厚度為紙包扁銅線，導(dǎo)線尺寸為，16根并聯(lián)，即；4. 繞組導(dǎo)線總面積：；5. 導(dǎo)線中電流密度：；6. 低壓繞組的輻向尺寸為：；7. 低壓繞組的軸向高度計算低壓繞組導(dǎo)線軸向總高度為；低壓繞組油道高度為；低壓繞組軸向總高度為。8. 低壓繞組的內(nèi)徑為、外徑為；9. 低壓繞組平均匝長為；10. 低壓繞組的總長度為；11. 時低壓繞組電阻為；12. 低壓繞組三相導(dǎo)線凈

30、銅線總重為；13. 低壓繞組三相導(dǎo)線凈銅線總重為；14. 低壓繞組絕緣紙占百分?jǐn)?shù)為；15. 低壓繞組三相導(dǎo)線紙包銅線總重為；16. 低壓繞組電阻損耗為。四、 調(diào)壓繞組幾何尺寸計算1. 調(diào)壓繞組匝數(shù)為匝；2. 采用單螺旋式繞組，32根撐條并用寬度為的墊塊，繞組線段數(shù)為段；3. 導(dǎo)線規(guī)格，選用,導(dǎo)線絕緣厚度為紙包扁銅線，導(dǎo)線尺寸為，8根并聯(lián)，即；4. 繞組導(dǎo)線總面積：；5. 導(dǎo)線中電流密度：最大分接電壓時為；額定分接電壓時為0；最小分接電壓時為。6. 調(diào)壓繞組的輻向尺寸為；7. 調(diào)壓繞組的軸向高度計算調(diào)壓繞組導(dǎo)線軸向總高度為；調(diào)壓繞組的軸向總高度為8. 調(diào)壓繞組內(nèi)徑為、外徑為；9. 調(diào)壓繞組的平均

31、匝長為；10. 調(diào)壓繞組的總長度為；11. 時調(diào)壓繞組電阻為12. 調(diào)壓繞組三相導(dǎo)線凈銅線總重為；13. 調(diào)壓繞組絕緣紙占百分?jǐn)?shù)為；14. 調(diào)壓繞組三相導(dǎo)線紙包銅線總重為；15. 調(diào)壓繞組電阻損耗：最大分接電壓時為；最小分接電壓時為 。2.3.7 鐵心窗高、鐵心柱中心距及絕緣半徑1. 鐵心窗高1725 高、中、低壓繞組軸向高度140 至下鐵軛距離80 至上鐵軛距離+ 40 硅鋼板及間隙1985 鐵心窗高2. 鐵心中心距545 鐵心柱半徑+ 14 低壓繞組與鐵芯間隙559 低壓繞組內(nèi)半徑+ 48.5 壓繞組輻向厚度607.5 低壓繞組外半徑+ 48 中、低壓繞組之間的主絕緣距離655.5 中壓繞

32、組內(nèi)半徑+ 104 中壓繞組輻向厚度759.5 中壓繞組外半徑+ 68 中、高繞組之間的主絕緣距離827.5 高壓繞組內(nèi)半徑+ 160 高壓組輻向厚度987.5 高壓繞組外半徑+ 60 高、調(diào)壓繞組之間的主絕緣距離1047.5 調(diào)壓繞組內(nèi)半徑+ 34.5 調(diào)壓繞組輻向厚度1082 調(diào)壓繞組外半徑2164 調(diào)壓繞組直徑+ 121 相間距離2285 鐵心柱中心距2.4 短路阻抗變壓器短路阻抗的計算，是變壓器計算中的重要內(nèi)容，它對變壓器的運行和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)均具有重要的影響。因此，在變壓器計算中，應(yīng)先估算出符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的短路阻抗值，然后在進行其他項目的計算1。通常，變壓器的短路阻抗，是指在額定頻率和參

33、考溫度下，一對繞組中、某一繞組的端子之間的等效串聯(lián)阻抗。由于它的值除計算之外，還要通過負(fù)載試驗來確定，所以習(xí)慣上又把它稱為短路電壓或阻抗電壓4。2.4.1 額定分接時短路阻抗計算1.繞組平均電抗高度2.漏磁總寬度 3.洛氏系數(shù)從而得出洛氏系數(shù)為3. 漏磁等值總面積圖2-1 變壓器的漏磁分布5. 短路阻抗的電抗分量與短路阻抗1) 高壓、中壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量2) 高壓、低壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量3) 中壓、低壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量因為在特大型變壓器中短路阻抗就等于短路阻抗的電抗分量，而本次設(shè)計的短路阻抗標(biāo)準(zhǔn)值為：高中 12%-14%；高低 22%-24%；中低 7%-9%

34、。所以，合格。2.4.2 最小分接時短路阻抗的電抗計算在最小分接電壓時，縱向漏抗電壓是由調(diào)壓繞組與高壓繞組反向串聯(lián)，與中、低壓繞組分別形成兩組漏磁區(qū)，如圖2-2所示。圖2-2 匝最小分接電壓下調(diào)壓繞組反向串聯(lián)的縱向漏磁勢分布圖最小分接電壓下漏磁勢平衡方程為：;1. 高壓繞組最小分接、中壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量式中 為最小分接電壓下高壓繞組電流；為高壓繞組基本匝數(shù)400匝；為高壓基本繞組與中壓繞組之間漏磁面積；為高、中壓繞組之間的洛氏系數(shù)；為調(diào)壓繞組匝數(shù)40匝。式中，；為調(diào)壓繞組與中壓繞組之間的洛氏系數(shù)，取0.9213。故此時漏電抗為：2. 高壓繞組最小分接、低壓繞組運行時短路阻抗的電抗分

35、量式中 為最小分接電壓下高壓繞組電流；為高壓繞組基本匝數(shù)400匝；為高壓基本繞組與低壓繞組之間漏磁面積；為高、低壓繞組之間的洛氏系數(shù)；為調(diào)壓繞組匝數(shù)40匝。式中，；為調(diào)壓繞組與中壓繞組之間的洛氏系數(shù)，取0.9024。故此時漏電抗為：2.4.3 最大分接時短路阻抗的電抗計算在最大分接電壓時，縱向漏抗電壓是由調(diào)壓繞組與高壓繞組正向串聯(lián)，與中、低壓繞組分別形成兩組漏磁區(qū)，如圖2-3所示。圖2-3 在最大分接電壓下調(diào)壓繞組正向串聯(lián)的縱向漏磁勢分布圖1. 高壓繞組最大分接、中壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量式中，為高壓繞組最大分接電壓下電流；2. 高壓繞組最大分接、低壓繞組運行時短路阻抗的電抗分量式中，為

36、高壓繞組最大分接電壓下電流；2.5 負(fù)載損耗計算負(fù)載損耗是變壓器電磁性能的主要指標(biāo)之一，它是當(dāng)變壓器在短路試驗狀態(tài)下，從電源所吸取的功率。如將變壓器的一組繞組（高壓或低壓）短接，而在另一繞組（低壓或高壓）施加比額定電壓小得多的電壓（短路電壓），并使繞組中產(chǎn)生額定電流，此時從電源繞組上所接瓦特表測量出的功率，即為負(fù)載損耗1。2.5.1 電阻損耗高壓繞組額定分接電壓時電阻損耗：；高壓繞組最大分接電壓時電阻損耗：；高壓繞組最小分接電壓時電阻損耗：；中壓繞組電阻損耗：；低壓繞組電阻損耗：；調(diào)壓繞組最大分接電壓時電阻損耗：；調(diào)壓繞組最小分接電壓時電阻損耗：。2.5.2 渦流損耗一、 高壓、中壓繞組運行1

37、. 最大縱向漏磁通密度為2. 渦流損耗系數(shù)高壓繞組額定分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；高壓繞組最大分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；高壓繞組最小分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；中壓繞組渦流損耗系數(shù)為。3. 渦流損耗高壓繞組額定分接電壓時渦流損耗為；高壓繞組最大分接電壓時渦流損耗為；高壓繞組最小分接電壓時渦流損耗為；中壓繞組渦流損耗為。二、 高壓、低壓繞組運行1. 最大縱向漏磁通密度為2. 渦流損耗系數(shù)高壓繞組額定分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；高壓繞組最大分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；高壓繞組最小分接電壓時渦流損耗系數(shù)為；中壓繞組渦流損耗系數(shù)為 低壓繞組渦流損耗系數(shù)為；3. 渦流損耗高壓繞組額定分接電壓時渦流損耗為；高壓繞

38、組最大分接電壓時渦流損耗為；高壓繞組最小分接電壓時渦流損耗為；中壓繞組渦流損耗為；低壓繞組渦流損耗為。三、 中壓、低壓繞組運行1. 最大縱向漏磁通密度為2. 渦流損耗系數(shù)中壓繞組渦流損耗系數(shù)為；低壓繞組渦流損耗系數(shù)為。3. 渦流損耗中壓繞組渦流損耗為；低壓繞組渦流損耗為。以上式中，為三繞組的平均電抗高度；銅線（）時，；為垂直于漏磁場方向的單根裸導(dǎo)線尺寸，一般指單根裸導(dǎo)線厚度，；為導(dǎo)線的電流密度，。2.5.3 環(huán)流損耗一、 高壓、中壓繞組運行時1. 環(huán)流損耗系數(shù)高壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；中壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；2. 環(huán)流損耗高壓繞組額定分接電壓時環(huán)流損耗為；高壓繞組最大分接電壓時環(huán)流損耗；高壓繞組

39、最小分接電壓時環(huán)流損耗；中壓繞組環(huán)流損耗。二、 高壓、低壓繞組運行時1. 環(huán)流損耗系數(shù)高壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；中壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；低壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；2. 環(huán)流損耗高壓繞組額定分接電壓時環(huán)流損耗為；高壓繞組最大分接電壓時環(huán)流損耗；高壓繞組最小分接電壓時環(huán)流損耗；中壓繞組環(huán)流損耗；低壓繞組環(huán)流損耗。三、 中壓、低壓繞組運行時1. 環(huán)流損耗系數(shù)中壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；低壓繞組環(huán)流損耗系數(shù)為；2. 環(huán)流損耗中壓繞組環(huán)流損耗；低壓繞組環(huán)流損耗。以上式中，銅線（）時，；為繞組沿輻向并聯(lián)根數(shù)；為繞組的段數(shù)或單螺旋式繞組匝數(shù)；為垂直于漏磁場方向的裸導(dǎo)線尺寸，；為單根裸導(dǎo)線截面積；為繞組電抗高度，；、

40、為系數(shù)，可從參考文獻1中表7-2查得。2.5.4 引線損耗1. 高壓繞組引線損耗由于高壓繞組為Y聯(lián)結(jié)，繞組電壓等級為級，所以引線損不計。2. 中壓繞組引線損耗由于中壓要組為y聯(lián)結(jié)，繞組電壓等級為級，所以引線損耗不計。3. 低壓繞組引線損耗低壓繞組引線損耗系數(shù)： ；低壓繞組引線損耗為：。2.5.5 雜散損耗雜散損耗經(jīng)驗公式為 式中 考慮鐵心有旁軛的修正系數(shù)，??； 考慮油箱有磁屏蔽的修正系數(shù)，??； 考慮夾件有磁屏蔽的修正系數(shù)，取； 考慮橫向漏磁增大的修正系數(shù)，對于三繞組變壓器：高中運行：?。桓叩瓦\行：??；中低運行：取。 額定容量時的電抗百分?jǐn)?shù)，%； 調(diào)壓百分?jǐn)?shù)（%），額定電壓時，； 額定容量，。1

41、. 高壓、中壓繞組運行時雜散損耗為額定分接電壓時最大分接電壓時最小分接電壓時2. 高壓、低壓繞組運行時雜散損耗為額定分接電壓時最大分接電壓時 最小分接電壓時3. 中壓、低壓繞組運行時雜散損耗為2.5.6 負(fù)載損耗1. 高壓繞組額定分接、中壓繞組運行時負(fù)載損耗為2. 高壓繞組最大分接、中壓繞組運行時負(fù)載損耗為3. 高壓繞組最小分接、中壓繞組運行時負(fù)載損耗為4. 高壓繞組額定分接、低壓繞組運行時負(fù)載損耗為=250.265+78.697+8.146+38.227+3.0143+0.260+5.443+0.109+0.394+2.6155. 高壓繞組最大分接、低壓繞組運行時負(fù)載損耗為=206.804+

42、78.697+8.038+38.227+3.0143+0.215+5.443+0.109+0.394+2.170+21.418=364.52936. 高壓繞組最小分接、低壓繞組運行時負(fù)載損耗為=309.068+78.697+8.153+38.227+3.0143+0.321+5.443+0.109+0.394+3.278+32.009=478.71337. 中壓、低壓繞組運行時負(fù)載損耗為=298.992kW2.6 溫升計算變壓器運行時，鐵心、繞組和鋼結(jié)構(gòu)件中均要產(chǎn)生損耗。這些損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃可l(fā)與周圍的介質(zhì)中，從而引起溫度的升高1。2.6.1 繞組對油溫升計算1. 高壓繞組根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有

43、載調(diào)壓變壓器的高壓繞組表面單位熱負(fù)荷按其在的分接位置計算。在的分接位置時，高壓繞組中的電流為，高壓繞組導(dǎo)線中的電流密度為。高壓繞組表面單位熱負(fù)荷為（）式中 為系數(shù)，與材質(zhì)、溫度有關(guān)，時銅導(dǎo)線；為高壓繞組每餅匝數(shù)，分?jǐn)?shù)匝應(yīng)進為整數(shù)，；為線匝絕緣修正系數(shù)，由于高壓繞組，其中為單根裸導(dǎo)線厚度，為單根帶匝絕緣導(dǎo)線厚度，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（），；為線餅的遮蓋系數(shù)；為線餅周長，。高壓繞組對油平均溫差：K；高壓導(dǎo)線絕緣厚度的溫升校正：K式中，為高壓繞組兩匝間絕緣總厚度，；高壓線段油道寬度的溫升校正值：K式中，為高壓繞組輻向尺寸，；為高壓繞組油道最小尺寸，。高壓繞組對油溫升：K因為有擋板溫升可減所以

44、K。2. 中壓繞組中壓繞組中的電流為，中壓繞組導(dǎo)線中的電流密度為。中壓繞組表面單位熱負(fù)荷為（）式中 為系數(shù)，與材質(zhì)、溫度有關(guān)，時銅導(dǎo)線；為中壓繞組每餅匝數(shù)，分?jǐn)?shù)匝應(yīng)進為整數(shù)，；為線匝絕緣修正系數(shù)，由于中壓繞組，其中為單根裸導(dǎo)線厚度，為單根帶匝絕緣導(dǎo)線厚度，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（），；為線餅的遮蓋系數(shù)；為線餅周長，。中壓繞組對油平均溫差：K；中壓導(dǎo)線絕緣厚度的溫升校正：K式中，為中壓繞組兩匝間絕緣總厚度，；中壓線段油道寬度的溫升校正值：K式中，為中壓繞組輻向尺寸，；為中壓繞組油道最小尺寸，。中壓繞組對油溫升：K因為有擋板溫升可減所以K。3. 低壓繞組低壓繞組中的電流為，低壓繞組導(dǎo)線中的電

45、流密度為。低壓繞組表面單位熱負(fù)荷為（）式中 為系數(shù)，與材質(zhì)、溫度有關(guān)，時銅導(dǎo)線；為低壓繞組每餅匝數(shù)，螺旋式繞組；為線匝絕緣修正系數(shù)，由于低壓繞組，其中為單根裸導(dǎo)線厚度，為單根帶匝絕緣導(dǎo)線厚度，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（），。為線餅的遮蓋系數(shù)；為線餅周長，。低壓繞組對油平均溫差：K；低壓導(dǎo)線絕緣厚度的溫升校正：K式中，為低壓繞組兩匝間絕緣總厚度，；壓線段油道寬度的溫升校正值：K式中，為低壓繞組輻向尺寸，；為壓繞組油道最小尺寸，。低壓繞組對油溫升：K因為有擋板溫升可減所以K。2.6.2 油對空氣平均溫升計算1. 85時變壓器最小分接電壓時的損耗2. 油箱尺寸確定（采用鐘罩式梯頂油箱）油箱壁幾何

46、面積 油箱蓋的幾何面積 式中 ：油箱內(nèi)壁高度，；：油箱高壓側(cè)直線高度，；：油箱低壓側(cè)直線高度，；：油箱內(nèi)壁長度，；：油箱內(nèi)壁寬度，；：油箱蓋直線寬度，；：油箱下節(jié)槽內(nèi)壁高度，；：油箱下節(jié)槽內(nèi)壁長度，；：油箱下節(jié)槽內(nèi)壁寬度，；：油箱壁高壓側(cè)拐角處尺寸，；：油相壁低壓側(cè)拐角處尺寸，；、：油箱蓋高壓側(cè)及低壓側(cè)拐角處寬度及高度，、。3. 散熱器的選取散熱器選用寬480可拆式片式散熱器，散熱器只數(shù)（）選30只，散熱器中心距為3000，總高為3196，片數(shù)為24片，風(fēng)冷時有效散熱面積（）為33.15。片式散熱器油箱有效散熱面積為 式中，箱蓋有效散熱系數(shù)，；箱壁有效散熱系數(shù)，當(dāng)散熱器布置在油箱的兩側(cè)時，；箱

47、蓋幾何面積，；箱壁幾何面積，；片式散熱器總有效散熱面積，。4. 油箱單位熱負(fù)荷5. 油對空氣平均溫升K2.6.3 油面（油箱頂層）對空氣的最高溫升1. 發(fā)熱中心的高度和散熱中心高度的比值2. 溫升修正系數(shù)K3. 油面（油箱頂層）對空氣的最高溫升K2.6.4 繞組對空氣的平均溫升1. 高壓繞組K2. 中壓繞組K3. 低壓繞組K2.7 短路電動力計算變壓器在正常運行時，鐵心中的磁通密度及繞組中的電流均為或接近于額定值，但這種運行情況不是永遠不變的。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)富哦電壓或由于誤操作及保護裝置出現(xiàn)故障等時，因斷路器跳閘需要一定時間，就會使變壓器的正常運行遭受到較大的擾動。另外變壓器也難免受到短路電流的

48、沖擊。變壓器設(shè)計時，若短路強度不夠，盡管這種暫態(tài)運行的持續(xù)時間很短，變壓器也往往會因此而遭到損壞。這很可能是由于變壓器短路強度計算方法不完善，不能滿足設(shè)計要求所致。近十年來，國內(nèi)外相關(guān)部門對這個問題進行了大量研究和試驗工作，在實踐中已逐步解決了很多問題，但目前還沒有充分符合于實際情況的統(tǒng)一理論，各國的變壓器廠往往各有自己的經(jīng)驗和計算方法。根據(jù)長期實踐經(jīng)驗和短路強度試驗情況可知，變壓器在突發(fā)短路中，其繞組損壞主要是由于短路時的輻向力和軸向力作用的結(jié)果。沿繞組的軸向力使繞組承受壓力或拉力作用。拉力方向是向著鐵軛，它由繞組的端部，通過鐵軛絕緣傳至鐵心夾緊裝置。當(dāng)此力大于結(jié)構(gòu)件的機械強度時，可使繞組、

49、壓板及夾件等零部件產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時可將上鐵軛頂起，破壞整個鐵心結(jié)構(gòu)。沿繞組徑向的輻向力，使內(nèi)繞組受壓力，外繞組受拉力作用。當(dāng)拉力大于導(dǎo)線抗張應(yīng)力時，測繞組變形，匝絕緣斷裂，破壞整個主、縱絕緣結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時甚至拉斷導(dǎo)線。因此變壓器計算時必須計算其短路時的電動力，核算變壓器結(jié)構(gòu)件的強度。此外，由于短路時繞組中流過的電流比額定電流大幾十倍，因此負(fù)載損耗將比額定運行時大幾百倍，并使繞組溫升迅速上升，因此若不能在最短時間內(nèi)排除故障，則變壓器應(yīng)有被燒壞的可能1。2.7.1 短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)的計算對于三繞組變壓器，一般當(dāng)中間繞組短路時，總阻抗最小，短路電流最大，這是比較嚴(yán)重的一種情況。當(dāng)中間繞組短路時，中間

50、繞組線路阻抗，在這種情況下，內(nèi)外繞組并聯(lián)。1. 繞組等值阻抗內(nèi)繞組等值阻抗：；中間繞組等值阻抗：；外繞組等值阻抗：。2. 繞組線路阻抗內(nèi)繞組線路阻抗：；中間繞組線路阻抗：；外繞組線路阻抗：。式中，為系統(tǒng)的短路容量，,根據(jù)繞組電壓等級查參考文獻1中表9-4。3. 繞組阻抗內(nèi)繞組阻抗：；中間繞組阻抗：；外繞組阻抗：。4. 繞組中的電流分配比內(nèi)繞組中的電流分配比：；外繞組中的電流分配比：。5. 短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)總等值阻抗：；短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)：2.7.2 區(qū)域劃分1. 區(qū)域劃分原則1) 三個繞組相對應(yīng)的區(qū)域高度應(yīng)盡量相等，區(qū)域之間的分界線應(yīng)在線段間油道的中心線上；2) 一個區(qū)域內(nèi)的主漏磁空道及線段

51、輻向尺寸，原則上應(yīng)盡量相等或差異不大；3) 高、中、低壓繞組各區(qū)域中的匝數(shù)的百分?jǐn)?shù)應(yīng)相接近（其差值越小越好）；4) 對于螺旋式繞組首末兩個區(qū)域高度應(yīng)各包括匝的繞組出頭高度在內(nèi)，中間區(qū)域應(yīng)包括導(dǎo)線換位所增加的高度。2. 區(qū)域劃分根據(jù)上述的區(qū)域劃分原則，可對各繞組進行區(qū)域劃分并將其安匝分布列于表2-2表2-2區(qū)域劃分區(qū)域高壓（220kv）中壓（121kv）低壓（38.5kv）匝數(shù)高度，mm匝數(shù)高度，mm匝數(shù)高度，mm132段=285匝57140段=76.25匝581.0541.5段41匝577.0528段=57.5匝143.29段=17.156匝139.7911段9匝150.1538段=57.5匝141.49段+=16.60匝136.66510.5段10匝144.452.7.3 繞組聯(lián)合運