SFSZ1031500110電力變壓器的電磁方案計(jì)算及減小局部放電措施的研究（優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 SFSZ10-31500/110電力變壓器的電磁方案計(jì)算及減小局部放電措施的研究摘要本文完成了SFSZ10-31500/110電力變壓器電磁方案的計(jì)算，文中較為詳細(xì)地闡述了電力變壓器計(jì)算的基本公式和計(jì)算方法。SFSZ10-31500/110電力變壓器電磁方案計(jì)算，主要包括變壓器鐵心的選擇及幾何尺寸計(jì)算、變壓器線圈材料、型式選擇、高度確定、電壓電流計(jì)算及線圈幾何尺寸計(jì)算、短路阻抗計(jì)算、線圈損耗、引線損耗、雜散損耗、負(fù)載損耗計(jì)算、變壓器溫升計(jì)算、短路電動(dòng)力計(jì)算、變壓器重量（總油量、器身重量、油箱重量、附件重量、運(yùn)輸重量計(jì)算）等，并進(jìn)行了絕緣校核，得出SFSZ10-31500/110電力變壓器的電

2、磁計(jì)算方案。本文同時(shí)對(duì)高電壓變壓器局部放電產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析綜述，在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)減小變壓器的局部放電在設(shè)計(jì)、制造、裝配等方面提出了一些改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞 電力變壓器；電磁計(jì)算；局部放電SFSZ10-31500/110 power transformer electromagnetism project calculation AbstractThis text introduced the SFSZ10-31500/110 power transformer calculating and basic knowledge in project in electromagnetism p

3、rimarily, than clarified the calculating and basic formula in transformer in power detailed with compute the method. Among them included choice and calculations of the transformer core, transformer coil material, pattern choice, high certain, the voltage and current computes and the coil computes, t

4、he short-circuit resistance computes, the coil exhausts, the fuse exhausts, miscellaneous spread to exhaust, load to exhaust the calculation, the transformer temperature rises the calculation, short circuit electricity the motive computes, total oil in transformer measure, total weight, conveyance t

5、he weight computes, the transformer insulates the school checkup. Synthesize the design calculation process that introduced the SFSZ10-31500/110 power transformer.Because it is main reason partial discharge that next emergence trouble in normal work in power transformer electric voltage with stop to

6、 carry. Though at affect the degree top, actually is partial discharge the size of the deal、Frequency number of times, take place still the part which influence is big still needs the research inquiries into, but reduce it is target that everybody pursue together that partial discharge. The for this

7、 reason a text returned to turn on electricity the proceeding the research to the part of the transformer, explaining the principle that partial discharge and affecting the factor that partial discharge, the reasons which caused the partial discharge in 110kV and above extra large power transformer

8、are analysis From the respect of design and technology, the measures for decreasing the partial discharge are expounded.Keywords Power transformer ；Electromagnetism calculation ； Partial discharge不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 論文研究的內(nèi)容1第2章 電力變壓器電磁計(jì)算方案2本設(shè)計(jì)的技術(shù)條件22.1 額定電壓電流計(jì)算22.1.1

9、 線圈相電壓22.1.2 線圈電流32.2 鐵芯的確定52.3 線圈匝數(shù)計(jì)算52.4 電壓比校核62.5 線段排列及計(jì)算72.6 線圈絕緣半徑及導(dǎo)線長(zhǎng)度計(jì)算112.7 短路阻抗計(jì)算122.8 負(fù)載損耗計(jì)算142.9 溫升計(jì)算162.10 空載特性計(jì)算192.11 短路電動(dòng)力計(jì)算202.12 變壓器重量計(jì)算262.13 絕緣校核28第3章 局部放電的減小措施293.1 局部放電機(jī)理293.2 減小局部放電的措施31結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)39千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章

10、緒論1.1 課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(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)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(duì)電力變壓器提出了新的更高的要求。近年來(lái)，我國(guó)在變壓器的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐方面取得了可喜的成就。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(tái)容量和安裝容量迅速增長(zhǎng)，電壓等級(jí)也相繼提高。50年代發(fā)展到110kV級(jí)；60年代發(fā)展到220kV級(jí)；70年代發(fā)展到330kV級(jí)；80年代已發(fā)展到500kV級(jí)電力變壓器。建國(guó)前我國(guó)只能生產(chǎn)單臺(tái)容量為300kVA的小型配電變壓器，建國(guó)后50年代中期已能仿制31500kVA的電力變壓器，電壓等

11、級(jí)已發(fā)展到110kV。60年代初我國(guó)由仿制階段過(guò)渡到自行設(shè)計(jì)和制造階段，60年代中期已發(fā)展到制造220kV、kVA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kVA。70年代初期已達(dá)到生產(chǎn)330kV級(jí)、kVA電力變壓器的水平(我國(guó)西北地區(qū)的劉關(guān)線330kV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，全部為國(guó)產(chǎn)品)，到80年代國(guó)內(nèi)變壓器的最高電壓等級(jí)為500kV、最大容量為kVA，1995年制造出了容量為kVA電力變壓器，本世紀(jì)初我國(guó)已能夠生產(chǎn)740MVA/500kV的電力變壓器和900MVA/500kV的自耦變壓器。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級(jí)不斷提高，20

12、05年9月西北750kV線路已經(jīng)投入運(yùn)行，線路中的變壓器、電抗器等主要設(shè)備均為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)?，F(xiàn)在我國(guó)正在進(jìn)行交流1000kV直流800kV輸電線路的研究與輸變電設(shè)備的研制工作，在不久的將來(lái)我國(guó)的輸電網(wǎng)絡(luò)將會(huì)以交流1000kV直流800kV作為主要框架，使我國(guó)的輸變電技術(shù)走在世界的前列。1.2 論文研究的內(nèi)容本論文對(duì)目前電力網(wǎng)中經(jīng)常使用的SFSZ10-31500/110電力變壓器進(jìn)行了電磁方案計(jì)算，計(jì)算出了該變壓器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及各部分的幾何尺寸，計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。在進(jìn)行SFSZ10-31500/110電力變壓器電磁方案計(jì)算的同時(shí)，本文還對(duì)變壓器局部放電的產(chǎn)生原因及減小局部放電的措施等進(jìn)行

13、了討論。第2章 電力變壓器電磁計(jì)算方案變壓器的電磁的方案計(jì)算，就是在保證滿(mǎn)足國(guó)家和行業(yè)以及用戶(hù)所提出的技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，在符合現(xiàn)行工藝條件的前提下，計(jì)算出變壓器的各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、各部分的幾何尺寸等。變壓器的電磁計(jì)算決定了變壓器的經(jīng)濟(jì)特性和運(yùn)行特性，因此電磁計(jì)算是變壓器生產(chǎn)制造的重要環(huán)節(jié)之一。本設(shè)計(jì)的技術(shù)條件本設(shè)計(jì)的基本技術(shù)條件如下，其他技術(shù)性能指標(biāo)均應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。額定容量： S=31500 電壓組合： 110%/35/10.5 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)： 空載損耗： P=30.6 負(fù)載損耗： P=149 短路阻抗： Z=10.5% , Z= 6.5%, Z=17-18%2.1 額定電

14、壓電流計(jì)算2.1.1 線圈相電壓一、高壓線圈相電壓：高壓線圈為Y聯(lián)結(jié)：=69860 V=69070 V=68270 V=67480 V=66680 V=65890 V=65110 V=64300 V=63510 V=62710 V=61920 V=61270 V=60340 V=59540 V=58750 V=57950 V=57160 V二、中壓線圈相電壓：中壓線圈為y聯(lián)結(jié)，故其相電壓為=35000/=20210 V三、低壓線圈相電壓低壓線圈為d聯(lián)結(jié)，故其相電壓為=10500 V2.1.2 線圈電流一、 高壓線圈電流：高壓線圈為Y聯(lián)結(jié)，其線電流等于相電流：=150.3 A152.0 A153

15、.8 A155.6 A157.5 A159.4 A161.3 A163.3 A165.3 A167.4 A169.6 A171.8 A174.0 A176.4 A178.7 A181.2 A183.7 A二、中壓線圈電流：高壓線圈為y聯(lián)結(jié)，故其相電流等于線電流：=519.6A二、低壓線圈電流：低壓線圈線電流： =1732.1 A低壓線圈相電流： =1000 A2.2 鐵芯的確定變壓器鐵心的計(jì)算關(guān)系到整臺(tái)變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，也關(guān)系到變壓器的運(yùn)行特性。合理的鐵心尺寸可以提高變壓器制造廠的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可減少變壓器在中的損耗，以創(chuàng)造良好的社會(huì)效益。一、硅鋼片的選用：鐵心采用DQ130-35冷軋硅

16、鋼片。在50 Hz1.5 T 時(shí)，單位損耗為0.89W/kg。二、鐵心直徑計(jì)算：582.4 mm ,取580 mm 其中 K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取K=52；S為三相雙線圈變壓器每柱容量，S=31500/2=15750 KVA。三、鐵心柱截面積：鐵心級(jí)數(shù)為15級(jí)，撐條數(shù)為20， 迭片系數(shù)為0.96， 凈截面為2375 cm。鐵軛截面積與鐵心柱截面積相同。根據(jù)電力變壓器計(jì)算附表1查得。2.3 線圈匝數(shù)計(jì)算一、每匝電勢(shì)初選值： =91.833 V/匝二、低壓線圈匝數(shù)計(jì)算：W3=114.338匝 取W3=115 匝三、每匝電勢(shì)準(zhǔn)確值： =91.391 V/匝四、磁通密度： T五、磁通： =0.41 Wb六、中

17、壓線圈匝數(shù)計(jì)算：=222.14 匝 取=221匝七、高壓線圈匝數(shù)計(jì)算：額定匝數(shù)：694.9 匝 取=694 匝調(diào)壓線圈匝數(shù)：=8.68 匝 取=9 匝2.4 電壓比校核額定電壓及各分接電壓的偏差，按下式計(jì)算：為各分接位置的標(biāo)準(zhǔn)相電壓（V）；為各分接位置實(shí)際計(jì)算電壓（V）；=（為計(jì)算分接匝數(shù)）。-0.210% 合格-0.160% 合格-0.130% 合格-0.086% 合格-0.053% 合格-0.044% 合格-0.061% 合格-0.081% 合格-0.130% 合格+1.700% 合格+2.300% 合格+2.100% 合格+0.036% 合格+0.075% 合格+1.300% 合格+1.

18、700% 合格+2.300% 合格2.5 線段排列及計(jì)算為了減少調(diào)壓時(shí)對(duì)漏抗的影響，將調(diào)壓線匝單獨(dú)做成一個(gè)調(diào)壓線圈，把額定電壓下的高壓基本線圈匝數(shù)做成高壓基本線圈，線圈的布置為鐵心-低壓線圈-中壓基本線圈-高壓基本線圈-調(diào)壓線圈，通過(guò)具有選擇轉(zhuǎn)換器的三相Y聯(lián)結(jié)的有載分接開(kāi)關(guān)，連接調(diào)壓線圈和高壓基本線圈，由于轉(zhuǎn)換選擇器可將調(diào)壓線圈與高壓基本線圈正，反相連，故可減少一半的調(diào)壓匝數(shù)。一、高壓基本線圈 高壓基本線圈的匝數(shù)為694匝，采用糾結(jié)-連續(xù)式，端部出線，20根撐條并用寬度50 的墊塊，每只高壓線圈的段數(shù)是2A+2B+66E=70段 各段匝數(shù)8，9，10 各種線段總匝數(shù)：72+72+866=694

19、匝 導(dǎo)線規(guī)格：選用ZB-1.35，導(dǎo)線絕緣厚度為1.35 的紙包銅線，導(dǎo)線尺寸為（2.812.5）/（4.213.9），采用2根并聯(lián)，即2 線圈導(dǎo)線的面積：232.4=64.8 電流密度：2.55 高壓線圈每匝平均長(zhǎng)度為3.5 高壓線圈導(dǎo)線總長(zhǎng)度為2429 75時(shí)高壓線圈電阻為0.8 三個(gè)線圈凈銅線總重量為4203 三個(gè)線圈紙包銅線總重量為5205 高壓線圈三相負(fù)載損耗為58.7 高壓線圈尺寸計(jì)算：E線段輻向尺寸為2104.21.05=88 A線段輻向尺寸為294.21.05=79 +9 （墊條）=88 B線段輻向尺寸為284.21.05=70 +18 （墊條）=88 高壓線圈軸向尺寸： 96

20、3.2 導(dǎo)線高度 + 284 油道高度 1247.2 - 7.2 壓縮系數(shù) 1240 + 26 靜電板和油道高度 1266 + 95 上鐵軛絕緣距離65 下鐵軛絕緣距離65 線圈壓板及間隙 1491 鐵窗高度 二、中壓線圈 中壓線圈匝數(shù)為221匝 連續(xù)式線圈，20根撐條并用40 寬墊塊，線段數(shù)2M+73N=75段 每個(gè)線段匝數(shù)為 每種線段總匝數(shù)為73+2=221匝 導(dǎo)線規(guī)格ZB-0.6 ，導(dǎo)線絕緣厚度為0.6 的紙包銅線，導(dǎo)線尺寸為（2.512.5）/（3.1513.15） ，采用6根導(dǎo)線并聯(lián)，即6 導(dǎo)線總截面積為630.7=184.2 電流密度為2.8 中壓線圈每匝平均長(zhǎng)度為2.8 中壓線圈

21、導(dǎo)線總長(zhǎng)度為618.8 75時(shí)中壓線圈電阻為0.072 三個(gè)線圈凈銅線總重為3043 kg 三個(gè)紙包銅線總重為3150 kg 中壓線圈三相負(fù)載損耗為58.3 中壓線圈尺寸計(jì)算：正常線段輻向尺寸為63.151.03=57.5 加強(qiáng)線段輻向尺寸為63.151.03=54.5 +3 （墊條）=57.5 中壓線圈軸向尺寸： 978 導(dǎo)線高度+ 296 油道高度 1274 - 8 壓縮系數(shù) 1266 + 95 上鐵軛絕緣距離 65 下鐵軛絕緣距離 65 線圈壓板及間隙 1491 鐵窗高度三、低壓線圈 低壓線圈匝數(shù)為115 匝 單螺旋式線圈，20根撐條并用寬度為30 寬的墊塊 導(dǎo)線規(guī)格ZB-0.45，導(dǎo)線

22、絕緣厚度為0.45厚的紙包銅線，導(dǎo)線尺寸為（36）/（3.56.5），采用20根導(dǎo)線并聯(lián)，即20 導(dǎo)線總截面積為16.2520=325 導(dǎo)線電流密度為3.1 低壓線圈導(dǎo)線平均匝長(zhǎng)為2.23 低壓線圈導(dǎo)線總長(zhǎng)度為265.45 75時(shí)中低壓線圈電阻為0.017 低壓線圈三相導(dǎo)線凈銅線總重為2303.5 低壓線圈三相導(dǎo)線紙包銅線總重為3200 低壓線圈三相負(fù)載損耗為51 低壓線圈尺寸計(jì)算低壓線圈輻向尺寸為3.520=70 低壓線圈軸向尺寸： 6.5 （115+4） “424”換位 773.5 導(dǎo)線總高度 + 513 油道高度 1286.5 - 18.5 壓縮系數(shù) 1266 + 95 上鐵軛絕緣距離

23、65 下鐵軛絕緣距離 65 線圈壓板及間隙 1491 鐵窗高度 四、調(diào)壓線圈 一 有載分接開(kāi)關(guān)的選擇有載分接開(kāi)關(guān)必須滿(mǎn)足下列技術(shù)要求: 高壓線圈的最大通過(guò)電流:183.7 A 高壓線圈聯(lián)結(jié)組及調(diào)壓方式:YN聯(lián)結(jié),中性點(diǎn)調(diào)壓 有載分接開(kāi)關(guān)對(duì)地絕緣水平:工頻85 KV,沖擊時(shí),線圈最大電壓不大開(kāi)關(guān)絕緣水平 調(diào)壓范圍:20% 調(diào)壓級(jí)數(shù)及級(jí)電壓: 81.25%,共17級(jí)調(diào)壓,級(jí)電壓為780 V 開(kāi)關(guān)壽命:電氣壽命不低于2萬(wàn)次,機(jī)械壽命不低于20萬(wàn)次 有載分接開(kāi)關(guān)的安全保護(hù)裝置:按上述要求,選擇帶有轉(zhuǎn)換選擇器的M500-110/D-10193W型有載分接開(kāi)關(guān),其規(guī)格為三相中性點(diǎn)有載分接開(kāi)關(guān)最大額定電流5

24、00 A;三秒鐘熱穩(wěn)定電流8 KA;動(dòng)穩(wěn)定電流20 KA;級(jí)電壓3000 V每級(jí)容量1500 KVA;總重280 kg;高度2383 ;級(jí)數(shù)19級(jí);對(duì)地絕緣水平110 kv;最大工作電壓125 kv本開(kāi)關(guān)具有安全保護(hù)裝置,可滿(mǎn)足技術(shù)要求。二調(diào)壓線圈尺寸計(jì)算為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，此變壓器的調(diào)壓線圈采用雙螺旋式線圈結(jié)構(gòu)，共8級(jí)調(diào)壓 調(diào)壓線圈匝數(shù)：8匝，串聯(lián)后調(diào)壓線圈匝數(shù)為64匝 雙螺旋不換位，20根撐條，寬度為50 墊塊，線圈段數(shù)16段 導(dǎo)線規(guī)格：導(dǎo)線采用ZB-1.35，絕緣厚度為1.35 的紙包銅線，導(dǎo)線尺寸為（2.812.5）/（4.213.9），采用兩根并聯(lián)，即24 線圈導(dǎo)線截面積：68.9

25、 5 電流密度，最大分接時(shí)為2.2 ；額定分接時(shí)為0；最小分接時(shí)為2.6 6 調(diào)壓線圈每匝平均長(zhǎng)度4.1 7 調(diào)壓線圈導(dǎo)線總長(zhǎng)262.4 8 75時(shí)調(diào)壓線圈導(dǎo)線串聯(lián)電阻0.08 9 調(diào)壓線圈凈銅線總重：483 10 調(diào)壓線圈紙包銅線總重：530 11 調(diào)壓線圈三相負(fù)載損耗：最大分接時(shí)為8.1 ；最小分接時(shí)為5.412 調(diào)壓線圈尺寸計(jì)算 調(diào)壓線圈的輻向尺寸為224.21.03=17.5 調(diào)壓線圈的軸向尺寸： （16+2）13.9= 250.2 導(dǎo)線高度 + （16+1）17 = 612 油道高度 862.2 - 16.2 壓縮系數(shù) 846 調(diào)壓線圈電抗高度2.6 線圈絕緣半徑及導(dǎo)線長(zhǎng)度計(jì)算一、

26、線圈絕緣半徑鐵心柱直徑為：580 ；鐵心柱直徑放大為594 R 297 鐵芯柱半徑+ 23 筒和撐條總厚度 320 低壓線圈內(nèi)半徑（）+ 70 低壓線圈輻向厚度（） 390 低壓線圈外半徑+ 26 主空道厚度（） 416 中壓線圈內(nèi)半徑（） + 57.5 中壓線圈輻向厚度（） 473.5 中壓線圈外半徑+ 40 主空道厚度（） 513.5 高壓線圈內(nèi)半徑（）+ 88 高壓線圈輻向厚度（） 601.5 高壓線圈外半徑+ 40 紙筒和撐條厚度 641.5 調(diào)壓線圈內(nèi)半徑 + 17.5 調(diào)壓線圈輻向厚度 659 調(diào)壓線圈外半徑 2 1318 線圈總外徑 + 40 相間絕緣距離 1358 相間鐵芯柱中

27、心線距離2.7 短路阻抗計(jì)算線圈平均電抗高度：1253 125.3 1253 125.3 1266 126.6 漏磁總寬度： 漏磁空道總面積：= 446.18 80428 272.86 洛氏系數(shù)： 查電力變壓器計(jì)算表6.2得查電力變壓器計(jì)算表6.2得查電力變壓器計(jì)算表6.2得短路阻抗的電抗分量： 式中，為頻率（Hz）；為額定匝數(shù)；為額定電流（）；=1.02，是估算的橫向電抗系數(shù)。短路阻抗的電阻分量：式中，為高壓-低壓運(yùn)行時(shí)的負(fù)載損耗（）式中，為高壓-中壓運(yùn)行時(shí)的負(fù)載損耗（）式中，為中壓-低壓運(yùn)行時(shí)的負(fù)載損耗（）短路阻抗百分值： （標(biāo)準(zhǔn)植 10.5%） 合格 （標(biāo)準(zhǔn)植 17-18%） 合格 （標(biāo)

28、準(zhǔn)植 6.5%） 合格2.8 負(fù)載損耗計(jì)算一、電阻損耗高壓線圈： 中壓線圈： 低壓線圈： 式中，為相數(shù)；為額定相電流,A。二、渦流損耗高壓線圈：10 中壓線圈：6.36 低壓線圈：3.8 低壓線圈為單螺旋結(jié)構(gòu)，線圈采用“424”換位，不完全換位損耗為： =+=3.8+2.4=7.2 三、引線損耗高壓引線采用50銅電纜，每相長(zhǎng)度約為4 ，則： =0.02135=0.00171 =30.00171=0.14 中壓線圈引線采用50銅電纜，每相長(zhǎng)度約為3 ，則： =0.02135=0.00128 =40.00128=1 低壓線圈引線采用95，每相長(zhǎng)度約為5 ，則： =0.02135=0. =30.=3

29、.4 四、雜散損耗高壓-中壓運(yùn)行時(shí)： 高壓-低壓運(yùn)行時(shí)： 中壓-低壓運(yùn)行時(shí)： 五、負(fù)載損耗高壓-中壓運(yùn)行時(shí)：139.5 149 合格高壓-低壓運(yùn)行時(shí)：148.31 149 合格中壓-低壓運(yùn)行時(shí)： 149 合格2.9 溫升計(jì)算一、線圈對(duì)油的溫差計(jì)算高壓線圈：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有載調(diào)壓變壓器的高壓線圈表面單位熱負(fù)荷按其在-10%的分接位置計(jì)算。在-10%分接位置時(shí)：=2.6，=183.7A 755.5 式中，為系數(shù)，銅導(dǎo)線；為線匝絕緣修正系數(shù)，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（85）；為線餅的遮蓋系數(shù)，；為線餅的周長(zhǎng)（）。正常線段導(dǎo)線雜絕緣厚度的校正溫升2.07 K線段油道寬度得校正溫升 K式中，為校

30、正溫度（），由電力變壓器計(jì)算圖8.12查得。線圈對(duì)油的溫升19 K中壓線圈：中壓線圈表面單位熱負(fù)荷： 式中，為系數(shù)，銅導(dǎo)線；為線匝絕緣修正系數(shù)，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（85）；為線餅的遮蓋系數(shù)；為線餅的周長(zhǎng)（）。導(dǎo)線雜絕緣厚度的校正溫升 K線段油道寬度得校正溫升1.87 K式中，為校正溫度（），由電力變壓器計(jì)算圖8.12查得。線圈對(duì)油的溫升21.866 K低壓線圈：低壓線圈表面單位熱負(fù)荷 式中，為系數(shù)，銅導(dǎo)線；為線匝絕緣修正系數(shù)，；為導(dǎo)線中總的附加損耗百分?jǐn)?shù)（85）；為線餅的遮蓋系數(shù)，；為線餅的周長(zhǎng)（）。導(dǎo)線雜絕緣厚度的校正溫升0 K線段油道寬度得校正溫升1.58 K式中，為校正溫度（）

31、，由電力變壓器計(jì)算圖8.12查得。線圈對(duì)油的溫升15.8 K二、油箱尺寸油箱高度： 窗高+2倍鐵軛高+墊腳高度+鐵芯至箱蓋距離 油箱寬度： 調(diào)壓線圈外徑+線圈到箱壁間距離=1318+520=1838 油箱長(zhǎng)度： +調(diào)壓線圈外徑+間隙 三、油箱有效散熱面拱頂箱蓋幾何面積： 箱壁幾何面積： 散熱器有效散熱面積：選用120管散熱器5只，聯(lián)管中心距為2885 散熱面積為： 帶散熱器的拱頂油箱總散熱面積：=210.38 四、油對(duì)空氣的平均溫升油箱單位熱負(fù)荷： 油對(duì)空氣的平均溫升： K油面對(duì)空氣的最高溫升：溫升修正值按油箱發(fā)熱中心 與散熱中心 之比()，電力變壓器計(jì)算圖8.19查得： K55 K 合格五、

32、線圈的平均溫升高壓線圈： K中壓線圈： K低壓線圈： K2.10 空載特性計(jì)算一、空載損耗鐵心柱重量： 鐵軛重量： 總重量： 式中，為硅鋼片比重，冷軋硅鋼片 空載損耗： =30.7 式中，為空載損耗附加系數(shù)，=1.15；為硅鋼片單位損耗?？蛰d損耗的標(biāo)準(zhǔn)值為30.6 ， 因此合格；二、空載電流有功分量：無(wú)功分量： 式中，為勵(lì)磁電流附加系數(shù)；為鐵芯中總的接縫數(shù)；為接縫處的凈截面積()； 為鐵芯接縫處單位面積的勵(lì)磁容量()。2.11 短路電動(dòng)力計(jì)算變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，鐵心中的磁通密度及線圈中的電流均為或接近于額定值，但這種運(yùn)行情況不是永遠(yuǎn)不變的。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)線路短路或由于誤操作及保護(hù)裝置出現(xiàn)故障等時(shí)

33、，因斷路器跳閘需要一定時(shí)間，就會(huì)使變壓器的正常運(yùn)行遭到較大的擾動(dòng)。另外變壓器也難免受到短路電流的沖擊，例如，當(dāng)變壓器第二次側(cè)發(fā)生突然短路故障時(shí)，變壓器中會(huì)出現(xiàn)大電流，產(chǎn)生較大的電動(dòng)力和過(guò)熱。根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和短路強(qiáng)度試驗(yàn)情況可知，變壓器在突發(fā)短路中，其線圈損壞主要是由于短路時(shí)的輻向力和軸向力作用的結(jié)果。沿線圈的軸向力使線圈承受壓力或拉力的作用。當(dāng)此力大于結(jié)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，可使線圈、壓板及夾件等零部件產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)可將上鐵軛頂起，破壞整個(gè)線圈結(jié)構(gòu)。沿線圈徑向的輻向力，使內(nèi)線圈受到壓力，外線圈受到拉力作用。當(dāng)拉力大于導(dǎo)線抗張應(yīng)力時(shí)，則線圈變形，匝絕緣斷裂，破壞整個(gè)主、縱絕緣結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)甚至拉斷

34、導(dǎo)線。因此，在變壓器計(jì)算時(shí)必須計(jì)算其短路時(shí)的電動(dòng)力，核算變壓器結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。此外，由于短路時(shí)線圈中流過(guò)的電流比額定電流大幾十倍，因此負(fù)載損耗比額定運(yùn)行時(shí)大幾百倍，并使線圈溫度迅速上升，因此若不能在短時(shí)間內(nèi)排除故障，則變壓器就有被燒壞的可能。一、不平衡安匝分布圖根據(jù)上面的電磁計(jì)算可將各線圈的安匝分布列于表2.1，根據(jù)表2.1中的數(shù)據(jù)可以作出在10%，額定及10%時(shí)的安匝分布圖，如圖2-1所示。在圖2.1中，不平衡安匝百分?jǐn)?shù)的各點(diǎn)計(jì)算如下：在10%時(shí)： ； ；額定分接時(shí)： ； ； 在10%時(shí)： ； ； 表2.1(a) 區(qū)域劃分區(qū)域高壓（220 ） 中壓（35 ）低壓 （10.5）匝數(shù)高度（）匝數(shù)高

35、度（）匝數(shù)高度（）11010=10010段 匝64+45=44 0.9 39.6 + 1786 2613段 匝 412=48 0.9 432 13.1513=+ 170.95214.1520匝=20段4.519=85.5 0.9 76.95+ 206.5=130 206.95 204624510+28+27=484 49段 匝448=192 0.9 1728+4913.9=681.1 853.951段 匝450=200 0.9 1805113.15=+ 670.65 850.6581匝=81段4.580=360 0.93246.581=526.5 850.531110=110段 匝410=40

36、 0.9 36+=11段 匝410=40 0.9 36 1113.15=+ 144.65 180.6519匝=19段4.517=76.5 0.968.856.518=117 188.9 185.85 圖2-1 不平衡安匝分布圖表2.1(b) 安匝分布計(jì)算區(qū)域高壓安匝（）中壓安匝（） 低壓安匝（）10%額定10%112.914.41617.3 16.8272.969.766.4 68 68.1314.215.917.614.7 15.1總和100100100100 100區(qū)域不平衡安匝（）平均高度（）10%額定10%1-1.70-0.95-0.152+2.35+0.75-0.93-0.65-0.

37、2+1.05總和0001245.3625區(qū)域平均安匝（）10%額定10%115.9516.32516.7252 69.27568.47567.653 14.77515.20015.625總和100100100二、漏磁計(jì)算根據(jù)圖21可知，在+10%時(shí)具有最大漏磁組，計(jì)算如下（按表2.1）。漏磁組高度： 209.06251857.5橫向洛氏系數(shù)： ；0.15；0.026；查電力變壓器算圖6.29所示曲線可得0.35。漏磁總安匝（）： 82.95一、 路電流穩(wěn)定值倍數(shù)4.621.74 倍式中，為變壓器阻抗電壓（）；為內(nèi)線圈阻抗（）；為中線圈阻抗（）；為外線圈阻抗（）負(fù)荷分配系數(shù)：30.6 69.4

38、四、不平衡安匝漏磁組所產(chǎn)生的總軸向力 46.35 t式中，為由于直流電流分量而使軸向力增大的倍數(shù)。五、線圈導(dǎo)線應(yīng)力計(jì)算(1) 高壓線圈導(dǎo)線應(yīng)力的計(jì)算：由軸向力引起的拉應(yīng)力： 1941.85 式中，為每個(gè)線圈并聯(lián)分支數(shù)；為線段中導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)；為線圈有效高度（）；為單根導(dǎo)線截面積（）；為短路電流沖擊系數(shù)，1.6。由軸向力引起的導(dǎo)線彎曲應(yīng)力： 129.225 式中，為導(dǎo)線軸向?qū)挾龋ǎ?；為線圈輻向厚度（）；為被計(jì)算線圈的外半徑（）；Z為沿圓周分布的墊塊數(shù)；為墊塊寬度（）；為最大漏磁組的不平衡安匝百分?jǐn)?shù)。線圈受的總應(yīng)力： 1941600 (2)低壓(內(nèi))線圈導(dǎo)線應(yīng)力的計(jì)算：由軸向力引起的導(dǎo)線彎曲應(yīng)力：

39、190.63 式中，為導(dǎo)線軸向?qū)挾龋ǎ?；為線圈輻向厚度（）；為被計(jì)算線圈的外半徑（）；Z為沿圓周分布的墊塊數(shù)；為墊塊寬度（）；為最大漏磁組的不平衡安匝百分?jǐn)?shù)。由輻向力引起的導(dǎo)線壓縮應(yīng)力： = 76.73 由輻向力引起的導(dǎo)線彎曲應(yīng)力： = 4 線圈受的總應(yīng)力： 130.71600 由以上計(jì)算可知，各線圈的導(dǎo)線應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，因此計(jì)算合格。2.12 變壓器重量計(jì)算一、總油重量計(jì)算1.器身排油量計(jì)算： 式中，為硅鋼片重量（）；為帶絕緣的銅導(dǎo)線重量（）。2油箱裝油重量：油箱斷面積 716.64 油箱裝油重量 =17487.9 式中，為拱頂油箱的直線高度（）；h、b、l為油箱下節(jié)槽高、寬、長(zhǎng)（）。3

40、.油箱內(nèi)油量： 4.散熱器中油重： 式中，為散熱器數(shù)目；為每只散熱器中油重量（）。5.總油重： 14040 （儲(chǔ)油柜 ； 靜油器 ，中心距2285 ）式中，為儲(chǔ)油柜油重量；為凈油器中油重量；其他雜類(lèi)重量。二、器身總量 37140.34 三、油箱重量1.箱蓋重量：614.23 式中，為油箱平均半徑（）；為箱蓋厚度（）；為油箱直線部分長(zhǎng)度（）。2.箱底重量： 301.44 式中，為箱底厚度（）；為箱底面積（）。3.槽壁：425.97 式中，為槽壁厚度（）；為槽長(zhǎng)度（）；為槽高度（）。4.油箱壁： 1233.25 式中，為油箱壁厚度（）；為油箱壁高度（）。5.油箱總重: 2961.12 式中，為雜類(lèi)

41、系數(shù)，1.15。四、附件重量計(jì)算 6653 式中，為儲(chǔ)油柜重量； 為凈油器重量；為散熱器重量；散熱器電動(dòng)機(jī)重量；為小車(chē)重量；為套管總重量。五、變壓器總重量 六、變壓器運(yùn)輸重量1.拱頂形頂蓋下200油重： 489 式中，為拱頂下200的弓形面積（）；為拱頂頂油箱總長(zhǎng)度（）。2.運(yùn)輸時(shí)箱內(nèi)裝油重量： 式中，為油箱內(nèi)總油重量；為箱蓋下空襲部分的油重量。3.加添油重量： 4.拆卸零件重量： 5.運(yùn)輸重量：53382.52.13 絕緣校核一、工頻耐壓核算變壓器的工頻耐壓裕度核算，首先由參考文獻(xiàn)圖5.21查取不同匝絕緣厚度、不同油隙情況下的最小允許場(chǎng)強(qiáng)，再與高低壓線圈內(nèi)外表面的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行比較，從而計(jì)算出絕緣

42、裕度。低壓線圈外表面：因?yàn)?，則45 。 高壓線圈內(nèi)表面：因?yàn)?，則50 。 綜合修正系數(shù)，則低壓線圈外表面：250 裕度 高壓線圈內(nèi)表面：277.8 裕度 工頻試驗(yàn)電壓的裕度大于1.25是足夠的。二、高壓線圈沖擊耐壓核算當(dāng)端部出線時(shí)，全波沖擊系數(shù)為2。對(duì)于三線圈變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)，根據(jù)沖擊測(cè)量結(jié)果，內(nèi)外兩個(gè)線圈全波電位差為112%。折算成為工頻電壓：376 ，裕度 大于1.25時(shí)足夠的。第3章 局部放電的減小措施3.1 局部放電機(jī)理一、產(chǎn)生局部放電的原因在電氣設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，各部位的電場(chǎng)強(qiáng)度往往是不相等的，當(dāng)局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到該區(qū)域介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電，但這放電并沒(méi)有貫穿施加

43、電壓的兩導(dǎo)體之間，既整個(gè)絕緣系統(tǒng)并沒(méi)有擊穿，仍然保持絕緣性能，這種現(xiàn)象稱(chēng)為局部放電。發(fā)生在絕緣體內(nèi)的稱(chēng)為內(nèi)部局部放電；發(fā)生在絕緣體表面的稱(chēng)為表面局部放電；發(fā)生在導(dǎo)體邊緣而周?chē)际菤怏w的，可稱(chēng)之為電暈。造成電場(chǎng)不均勻的因素很多，主要包括： 電氣設(shè)備的電極系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)，如針對(duì)板、圓柱體等。在電機(jī)線棒離開(kāi)鐵心的部位、變壓器的高壓出線端，電纜的末端等部位電場(chǎng)比較集中，不采取特殊的措施就容易在這些部位首先產(chǎn)生放電。介質(zhì)不均勻，如果各種復(fù)合介質(zhì)：氣體固體組合、液體固體組合、不同固體組合等。在交變電場(chǎng)下，介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度是反比于介電常數(shù)的，因此介電常數(shù)小的介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度就高于介電常數(shù)大的。絕緣體中含有氣泡或

44、其他雜質(zhì)。氣體的相對(duì)介電常數(shù)接近于1，各種固體、液體介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)都要比它大1倍以上，而固體、液體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)一般要比氣體介質(zhì)的大幾倍到幾十倍，因此絕緣體中有氣泡存在是產(chǎn)生局部放電的最普遍原因。絕緣體內(nèi)的氣泡可能是產(chǎn)品制造過(guò)程殘留下的，也可能是在產(chǎn)品運(yùn)行中由于熱脹冷縮在不同材料的界面上出現(xiàn)了裂縫，或者因絕緣材料老化而分解出氣體。此外，在高場(chǎng)強(qiáng)中若有點(diǎn)為懸浮的金屬體存在，也會(huì)在其邊緣感應(yīng)出很強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)；在電氣設(shè)備的各連接處，如果接觸不好，也會(huì)在距離很微小的兩個(gè)接點(diǎn)間產(chǎn)生高場(chǎng)強(qiáng)；這些都可能造成局部放電。局部放電會(huì)逐漸腐蝕、損壞絕緣材料，使放電區(qū)域不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)絕緣體擊穿。因此，必需把局

45、部放電限制在一定水平之下。高電壓電工設(shè)備都把局部放電的測(cè)量列為檢查產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，產(chǎn)品不但出廠時(shí)要做局部放電試驗(yàn)，而且在投入運(yùn)行之后還要經(jīng)常進(jìn)行測(cè)量。二、影響局部放電特性的諸因素局部放電的各表征參數(shù)與很多因素有關(guān)，除了介質(zhì)特性和氣泡狀態(tài)之外，還與施加電壓的幅值、波形、作用的時(shí)間，以及環(huán)境條件等有關(guān)。電壓的幅值隨著電壓升高，放電量和放電次數(shù)一般都趨向于增加，這是由于：在電工產(chǎn)品中，往往存在多個(gè)氣泡，隨著電壓升高，更多更大的氣泡開(kāi)始放電。在有液體的組合絕緣中，電壓愈高，放電愈劇烈，產(chǎn)生的氣泡愈多，放電量和放電次數(shù)都增大。即使是單個(gè)氣泡，在較低電壓下，只是氣泡中很小的部分面積出現(xiàn)放電，隨著電壓升高，放電的面積增大，而且有更多的部位出現(xiàn)放電，于是放電量和放電次數(shù)都增加。在表面放電中，隨著電壓升高，放電沿表面擴(kuò)展，即放電的面積增大，放電的部位增多。由于氣體經(jīng)電離后擊穿電壓要降低，本來(lái)在某一電壓下沒(méi)有局部放電的試品，一旦在更高的電壓下發(fā)生放電，即使再將電壓降到原來(lái)的水平，放電還可能繼續(xù)出現(xiàn)。對(duì)于含有液體的絕緣系統(tǒng)，如果液體的吸氣性能不好，在較高的電壓下放電所產(chǎn)生的氣體，也會(huì)使放電熄滅電壓降低。因此在局部放電測(cè)量中，在進(jìn)行第二次重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，必須讓試品有足夠的“休息