美式箱變設(shè)計

1、美式箱變設(shè)計隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴大及對環(huán)境的考慮，過去的那種集中降壓、長距離配電以及架空電網(wǎng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代城市的供電發(fā)展。城網(wǎng)改造要求高壓直接進市區(qū)，變電設(shè)備深入負荷中心，電能通過地下電纜傳輸，配電設(shè)備與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。同時因為配電設(shè)備深入到負荷中心，要求運行可靠性高，高性能（低損耗、低噪聲、高抗短路強度），體積要小型化，安裝簡便，免維護。由此組合變壓器應(yīng)運而生。組合變壓器是20世紀90年代初從美國引入的技術(shù)，（所以也熟稱為美式箱變）。因其結(jié)構(gòu)緊湊，安裝便捷，運行靈活，安全可靠，維護簡單等優(yōu)點而迅速被接受。目前，組合變壓器已經(jīng)有了飛速的發(fā)展，生產(chǎn)廠家不完全統(tǒng)計已有上百家，相關(guān)元器件配套廠家

2、也發(fā)展有數(shù)十家，包括可配套高電壓元器件。性能優(yōu)良：性能水平高，采用10、11型系列或非晶合金系列，損耗低、噪聲低，抗短路能力強。功能齊全、簡單可靠：可切斷負荷電流，進行全范圍的電流保護，高壓進線方式靈活（環(huán)網(wǎng)、終端），可實現(xiàn)斷相（欠壓保護），具有變電站的基本功能。投入少、占地小、安裝方便、見效快；體積小，約為同容量組合式變電站體積的1/3，省時，安裝方便，現(xiàn)場安裝只需要擰緊四個螺栓及接好進出電纜即可；安全性好。全封閉，外表無任何導(dǎo)電部件，因此無需考慮絕緣距離，能保證人身安全，采用全絕緣的肘型電纜插頭配合固定在支座上的高壓套管接頭，插拔方便。定義：將變壓器器身、開關(guān)設(shè)備、熔斷器、分接開關(guān)及輔助設(shè)

3、備進行組合的變壓器。組合式變壓器(成套性強、體積小、占地少、能深入負荷中心、提高供電質(zhì)量、減少損耗、送電周期短、選址靈活、對環(huán)境適應(yīng)性強、安裝使用方便、運行可靠、投資少、見效快)型號標注 組合式變壓器型號字母性能水平代號高壓接線方案額定容量電壓等級特殊環(huán)境代號產(chǎn)品型號字母順序及含義序號分類含義字母1型式組合式變壓器共箱ZG（負荷開關(guān)、熔斷器、變壓器器身共用一個油箱）分箱ZF（負荷開關(guān)、熔斷器和變壓器器身分箱布置）2相數(shù)單相D三相S3絕緣介質(zhì)一般變壓器-難燃油R4線圈導(dǎo)線材質(zhì)銅線-銅箔B鋁箔LB5鐵心材質(zhì)硅鋼片-非晶合金H6高壓接線方案環(huán)網(wǎng)H終端ZZG S LBH10-H-800/10共箱式組合

4、變壓器，三相，一般變壓器油，鋁箔，非晶合金，性能水平10型，環(huán)網(wǎng)，額定容量800kVA,電壓等級10kV。1. 總體組合式變壓器是一種將高壓負荷開關(guān)、插入式熔斷器、后備保護熔斷器、變壓器器身和無勵磁開關(guān)等電器組合在一個密封的油箱內(nèi)，由變壓器油作為絕緣介質(zhì)的一種變壓器。組合式變壓器高壓回路和變壓器器身組裝在油箱內(nèi)，高壓回路進線和操作在高壓側(cè)進行。低壓回路一般由低壓斷路器、電流互感器與測量計量儀表等低壓元件組成，安裝在低壓室內(nèi)。2. 變壓器變壓器設(shè)計與普通變壓器設(shè)計原理基本一致。鐵心材料可采用高導(dǎo)磁硅鋼片、也可采用非晶合金，鐵心結(jié)構(gòu)可采用疊片式、也可采用卷鐵心結(jié)構(gòu)，繞組可采用銅導(dǎo)線，也可采用銅箔。

5、根據(jù)我國電網(wǎng)的實際情況，10kV中性點絕緣，在變壓器設(shè)計時應(yīng)注意聯(lián)結(jié)組別，宜采用D,yn。因為高壓為D聯(lián)結(jié)，零序電流及三次諧波電流可在D聯(lián)結(jié)內(nèi)流通，不會引起輸出電壓波形畸變和由于負載不平衡而引起的中性點漂移。而不宜采用Y 聯(lián)結(jié)，因為Yyn在負載不平衡是容易引起中性點漂移，影響輸出電壓的質(zhì)量。3. 高壓系統(tǒng)及出線方式高壓系統(tǒng)接線方式有環(huán)網(wǎng)型、終端型、終端雙回路型。環(huán)網(wǎng)型即“一進兩出”，一個電源進線，一個從變壓器的低壓側(cè)出線，另一個引至另一臺變壓器或其他電器，為另一臺變壓器的低壓側(cè)或其他電器提供電源。終端型即“一進一出”，一個電源進線，一個從變壓器的低壓側(cè)出線。終端回路型即“一進一出一備

6、”，一個電源進線，一個從變壓器低壓側(cè)出線，另一個為備用電源，當主進電源發(fā)生故障時，由備用電源供電。4. 肘型套管（肘型電纜插頭）組合式變壓器的高壓進線由地下電纜通過肘形電纜頭來完成，肘形電纜頭由肘形連接頭、負荷插座及套管護套3部分組成。該肘形分單通和雙通兩種，單通時直接與電纜連接，接入高壓電網(wǎng)，雙通時一頭接入避雷器，一頭引入電壓。5. 避雷器避雷器主要作用是防雷擊，分為內(nèi)置、外置兩種。內(nèi)置式放在油箱內(nèi)部高壓出線處，起保護作用。6. 其他元件無勵磁開關(guān)、油位表、壓力表、溫度表、釋放閥等元件。根據(jù)需要還可安裝低壓空氣斷路器、二次側(cè)計量、補償裝置等。這種變壓器的熔絲、多工位環(huán)網(wǎng)負荷開關(guān)、無勵磁調(diào)壓分

7、接開關(guān)都作為變壓器的組部件安裝在油箱內(nèi)，在油箱外很容易更換熔絲或操作負荷開關(guān)而改變變壓器運行的工況。高壓側(cè)由可以帶負載插拔的肘形電纜輸入電能，油箱外另裝低壓出線倉，倉內(nèi)空間可按要求加裝保護裝置儀表。所有帶電部位都在油箱內(nèi)，無裸露帶電部分。7. 保護系統(tǒng)組合變壓器保護系統(tǒng)是高壓采用高壓限流熔斷器和過載保護熔絲串聯(lián)保護，低壓側(cè)采用空氣斷路器，用于低壓回路的過載和短路保護。插入式熔斷器（過載保護熔絲）具有很好的耐受變壓器沖擊的能力，主要用于變壓器過載和低壓側(cè)短路時對變壓器的保護。后備保護熔斷器（高壓限流熔斷器）能夠安全分斷所有能引起融化的預(yù)期電流，主要用于變壓器內(nèi)部故障時對變壓器和配電系統(tǒng)進行保護。

8、8. 優(yōu)點組合式變壓器重量輕，并有多種供電方案可供選擇，既可采用終端供電，又可實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)和雙電源供電，高壓電纜與變壓器的連接采用電纜插接件，變壓器采用插入式過載熔絲和后備限流熔斷器的雙熔絲保護，較合適于城市電網(wǎng)供電。組合式箱變是將變壓器、高壓室、低壓室組成“品字形”結(jié)構(gòu)，變壓器位于后部，成為后倉，高、低壓室位于前部，稱為前倉。由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝迅速、操作方便、全絕緣、全密封、能夠深入負載中心而被接受。箱體是有密封的油箱與封閉的高、低壓室所組成的組合體。油箱用來放置器身和高壓開關(guān)等元器件及絕緣油。高、低壓室是借助于油箱壁、采用鋼板將高、低壓電纜接線和電氣元件的操作、控制封閉起來。JB/T1

9、0217-2000 組合式變壓器引用標準 GB311.11997 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合GB1094.1-1999電力變壓器第一部分總則GB1094.2-1996電力變壓器第二部分溫升GB1094.3-2003電力變壓器第三部分絕緣水平和絕緣試驗GB1094.5-2003電力變壓器第五部分承受短路的能力GB/T2900.20 高壓開關(guān)設(shè)備GB3804 363kV交流高壓負荷開關(guān)GB4208 外殼防護等級GB/T6451-1999三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB6450 干式變壓器GB/T17211 干式變壓器負載導(dǎo)則GB/T10228-1997干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB/T151

10、64 油浸式變壓器負載導(dǎo)則GB/T7328 變壓器和電抗器的升級測定GB/T11022 高壓開關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件GB/T14048.1 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則GB/T16927.1.2 高電壓試驗技術(shù) 第一、二部分 GB/T16935.1 低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備絕緣配合GB/T17467-1998 高壓/低壓預(yù)裝式變電站DL/T537-93 635kV箱式變電站訂貨技術(shù)條件JB/T3837 變壓器類產(chǎn)品型號編制辦法一、基本參數(shù)和要求運行環(huán)境 (1) 氣候環(huán)境 a. 海拔高度 在海拔高度為 1000m 及以下地區(qū)使用的變壓器可不考慮海拔高度的影響。在海拔高度為 1000m 以上地區(qū)使用的變壓器必須考

11、慮高海拔處的空氣比較稀薄，它對變壓器的散熱與外絕緣的電介質(zhì)穩(wěn)定性有影響。溫升限值要折算：1000m以上，每升高400m,降低1K高壓開關(guān)設(shè)備 海拔高度為 1000m以下，超過時按 GB/T11022低壓開關(guān)設(shè)備 海拔高度為 2000m以下，超過時按 GB/T7251.1環(huán)境溫度-1最高溫度+40-2最熱月平均氣溫+30-3最高年平均氣溫+20-4最低氣溫-25（戶外）-5（戶內(nèi)）-5嚴寒氣候 -50 +40（安裝處的環(huán)境溫度）-6酷熱氣候 -5+50 （安裝處的環(huán)境溫度）b. 風(fēng)速 風(fēng)速對套管及裝在變壓器油箱上的附屬設(shè)備有影響。c. 濕度 以某一溫度下的百分值表示相對溫度。 在有高相對濕度時，

12、易繁殖霉菌對油箱表面的噴漆有影響。另外，高溫下的高相對濕度在溫度變化時，如溫度下降，相對溫度增加，這就易凝成水，高濕度還影響金屬的腐蝕。 一般產(chǎn)品應(yīng)按 25 時相對濕度為 90% 考慮。如有特殊要求，可在合同上注明。 (2) 地質(zhì)環(huán)境 主要是考慮變壓器能承受地震力。正常使用條件中規(guī)定的地面水平加速度小于 0.2g 。當變壓器安裝地點屬地震區(qū)時，可在訂貨時指明變壓器應(yīng)承受住的里氏地震裂度。 對變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，由于已考慮在運輸中已能較好的固定緊，并已能承受短路電流產(chǎn)生的機械應(yīng)力，因此，變壓器內(nèi)部不受地震裂度的影響。主要是外部結(jié)構(gòu)件的耐地震力。 里氏地震裂度地面水平加速度 g地面垂直加速度 g9

13、 度0.40.28 度0.250.1257 度0.20.1(3) 生態(tài)環(huán)境 a. 污染 對表面噴漆有影響 b. 沿海環(huán)境 沿?？諝庵泻}霧，對表面噴漆有影響 c. 其他 霉菌的分泌物會污染油漆，昆蟲等一些環(huán)境因素。(4)安裝環(huán)境：無明顯污穢、無爆炸性、腐蝕氣體、粉塵、無劇烈震動沖擊。(5).電源電壓的波形近似于正弦波，并且三相大致對稱。變壓器技術(shù)要求1、基本技術(shù)要求1.1 GB1094.1-1999電力變壓器第一部分總則GB1094.2-1996電力變壓器第二部分溫升GB1094.3-2003電力變壓器第三部分絕緣水平和絕緣試驗GB1094.5-2003電力變壓器第五部分承受短路的能力1.2

14、允許偏差 空載損耗： +15 負載損耗： +15 總 損 耗： +10（不含輔機損耗） 短路阻抗 大于10% ±7.5%小于10% ±10%空載電流 +30%2、技術(shù)參數(shù)額定電壓 高壓側(cè)額定電壓：6、10、35kV高壓側(cè)最高電壓：6.9、11.5、40.5kV低壓側(cè)額定電壓：0.4kV高壓分接范圍：±5%，±2*2.5%聯(lián)結(jié)組標號：Dyn11,Yyn0變壓器額定容量50、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000kVA（變壓器容量等級的優(yōu)先系列:）額定頻率 50Hz額定電流：高壓

15、回路：10、12.5、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、630、800、1000A低壓回路：40、50、63、100、200、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000變壓器絕緣水平：（注分母為包封式干變試驗值）額定電壓61035工頻耐壓25/2035/2885/70沖擊耐壓峰值6075200/170噪聲水平：65dB(干變)55dB(油浸)外殼防護等級：戶內(nèi)不低于IP2x戶外不低于IP33溫升：符合GB1094.2和GB6450電力變壓器產(chǎn)品性能水平代號的確定

16、表A1性能水平代號電壓等級kV性 能 參 數(shù)空 載 損 耗負 載 損 耗76、10符合GB/T 6451 組II符合GB/T 645135符合GB/T 6451 86、10符合GB/T 6451 組I35比GB/T 6451平均下降1096、10配電變壓器符合表A26、10電力變壓器比GB/T 6451 組I平均下降10比GB/T 6451平均下降1035比GB/T 6451平均下降20106、10比GB/T 6451 組I平均下降20比GB/T 6451平均下降1535比GB/T 6451平均下降30116、10比GB/T 6451 組I平均下降3035比GB/T 6451平均下降40干式電

17、力變壓器性能水平代號的確定 性能水平代號性 能 參 數(shù)空 載 損 耗負 載 損 耗7符合國家標準干式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求組II值符合國家標準干式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求額定容量 kVA空載損耗 W負載損耗 W3013060050170870632001040802501250100290150012534018001604002200200480260025056030503156703650400800430050096051006301200620080014007500100017001030012501950128001600240014500301600/6、10配電變壓器產(chǎn)

18、品性能參數(shù)表二、總體結(jié)構(gòu)要求組合式變壓器的設(shè)計應(yīng)能保證安全進行使用和維護、檢查。結(jié)構(gòu)預(yù)裝式變電站的最大額定值是指變壓器的最大額定容量（容量與損耗）（對應(yīng)于預(yù)裝式變電站額定最大容量）外殼的級別：同一變壓器在外殼內(nèi)外的溫升之差。分三個等級 10/20/30 分別對應(yīng)于 10K/20K/30K的最大溫升值額定外殼等級 額定外殼等級是對應(yīng)于預(yù)裝式變電站額定最大容量的外殼等級。額定外殼等級用來決定變壓器的負荷系數(shù)，使變壓器的溫度不超過GB1094.1.2和GB6450的規(guī)定。共分三級：10，20，30 分別對應(yīng)于10K，20K，30K的最大溫升。 2.1對箱體的要求：（1）箱頂能自然排水，頂蓋傾斜角度不

19、小于3º(2)抗暴曬性能好、不易導(dǎo)熱，避免因外部溫度過高而引起箱體溫度過高，隔熱層(3)防潮性能好，不易產(chǎn)生凝露(4)防腐蝕，阻燃、抗凍(5)機械性能好，耐壓、抗沖擊(6)對環(huán)境的協(xié)調(diào)性外殼：鍍鋅鋼板，框架采用集裝箱材料制作工藝箱體：(防火性能)普通冷軋鋼板復(fù)合板外殼高效外殼噴砂、噴漆雙層鍍鋅鋼板夾隔熱材料雙層鍍鋅鋼板夾高效隔熱材料隔熱性、防腐性一般、防凝露一般價格便宜，外觀效果較好一般場合隔熱性、防腐性、防凝露好外觀效果好，價格稍貴小區(qū)、特定環(huán)境隔熱性、防腐性、防凝露好外觀效果好，價格貴污染極強的場合2.2整體布置箱體帶操作走廊與不帶操作走廊兩種，帶操做走廊，高壓柜至少要有900m

20、m的操作空間，低壓柜不小于600mm。箱體骨架：有裝配式、焊接式箱體基座應(yīng)高出地基300-600mm高壓、低壓應(yīng)用金屬隔板隔開。箱體應(yīng)有起吊裝置。箱體機械強度應(yīng)滿足在正常起吊和運輸時無損傷和不允許的永久變形。柜體門 應(yīng)有自動開閉的照明設(shè)施，門向外開，門開啟角度大于90，并設(shè)有定位裝置。高、低壓門 應(yīng)有聯(lián)鎖，保證只有當?shù)蛪洪T打開后，才能打開高壓室的門。高壓室門門密封良好。油箱密封部位應(yīng)可靠耐久，應(yīng)無滲漏。箱體焊接與組裝應(yīng)牢固、焊縫光潔均勻，無焊穿、裂紋、氣孔等現(xiàn)象。箱體應(yīng)防銹處理，保證噴漆均勻、附著力強，漆膜沒有裂紋，斑點、氣泡。機械性能 電氣元件其機械性能應(yīng)符合相應(yīng)標準和技術(shù)條件的規(guī)定。通風(fēng)設(shè)

21、計：自然通風(fēng)，箱體設(shè)置通風(fēng)口，一般還有不少于2個通風(fēng)機，可隨變壓器運行溫度自動投切防火：材料應(yīng)是阻燃的（混凝土、金屬、磚、玻璃纖維或石棉、其他合成材料）操作通道：內(nèi)部通道大于600mm ，一般為800-900mm左右2.3機械防護預(yù)裝式變電站外殼應(yīng)有足夠的機械強度頂部負荷 最小值為 2500N/m2（豎直）在車庫等地下安裝的 頂部最小值50N/630cm2 ，830KN/m2風(fēng)雪負荷（視氣候情況定）外殼上的風(fēng)負荷 GB/T 11022面板、通風(fēng)口 、門機械強度 撞擊能量 20J2.4接地 專用接地螺栓（M12銅螺栓），主接地點應(yīng)有明顯的接地標志。箱體不少于兩個與接地系統(tǒng)相連的端子。需要接地的元

22、件均應(yīng)可靠接地。應(yīng)提供一條連接預(yù)裝式變電站所有原件的接地體。接地導(dǎo)體為銅帶，接地導(dǎo)體電密的選擇，額定短路電流持續(xù)時間，1s3s小于200A/mm2小于125A/mm2（截面大于30mm2）連接原件變電站金屬外殼高壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備的金屬外殼低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備的金屬外殼金屬屏蔽及高壓電纜的接地體變壓器箱體的金屬框架對于不是金屬外殼的變電站，金屬門和其他金屬部件要和接地回路連接。變電站內(nèi)部的接地線要可靠連接，保證完好接地。2.5配件：油箱應(yīng)安裝壓力釋放裝置和油位指示裝置。應(yīng)安裝溫度表，壓力表，注油閥和放油閥。油箱應(yīng)裝設(shè)熔斷器。負荷開關(guān)、無勵磁分接開關(guān)。（壓力釋放閥、油位指示、溫度計、注放油閥

23、、負荷開關(guān)、熔斷器、無勵磁開關(guān)）三、試驗及檢驗-1 一般檢查包括：外觀整潔，標識清晰，接線合理正確。箱門開啟與關(guān)閉靈活可靠。電纜頭連接可靠合理、安全。-2機械操作試驗：高壓負荷開關(guān)不帶電情況下連續(xù)正反各5次循環(huán)，轉(zhuǎn)動靈活。-3機械壽命實驗：高低壓開關(guān)及其他可操作的元件進行機械壽命試驗。例行試驗-1一般檢查-2 低壓元件通電操作-3機械操作試驗-4油箱密封試驗-5直流電阻-6變比及連接組-7短路阻抗和負載損耗-8空載電流和空載損耗-9對地絕緣電阻-10絕緣例行試驗-11絕緣油試驗型式試驗-1溫升試驗-2機械壽命試驗-3油箱機械強度試驗-4雷電沖擊-5高壓負荷開關(guān)額定短路關(guān)合能力試驗和額定開斷能力

24、試驗-6額定短時和峰值耐受電流能力試驗-7防護等級試驗特殊試驗-1升級測定-2短路試驗-3零序阻抗-4空載電流諧波-5防雨試驗四、標志、起吊、包裝、運輸、儲存-組合設(shè)有名牌，名牌應(yīng)由不銹鋼材料，名牌放置在明顯可視的位置。應(yīng)標注下列內(nèi)容-1產(chǎn)品名稱、型號-2標準代號-3制造單位名稱-4出廠序號及制造年月-5相數(shù)-6額定容量-7各繞組額定電壓及分接范圍-8各繞組額定電流-9額定頻率-10連接組標號-11短路阻抗（%）-12重量（油重、器身重總重）組合-處設(shè)有主名牌外,還應(yīng)設(shè)有高低壓電器元件性能的名牌.組合變壓器在箱體明顯位置設(shè)置安全標志組合變壓器具有承受總重的起吊裝置產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)在鐵路、公路及水路

25、運輸中不發(fā)生相對位置改變，緊固件松動。整體運輸時，內(nèi)部所有組件不損壞、不受潮。產(chǎn)品外包裝應(yīng)有“小心輕放”“不準倒置”等標志。包裝箱內(nèi)應(yīng)有質(zhì)量合格證明書、安裝使用說明書、裝箱單、備件和附件清單。產(chǎn)品包裝保存應(yīng)在干燥、通風(fēng)、無有害氣體的侵蝕。五、訂貨及投標時應(yīng)提供的資料：1. 供電系統(tǒng)的相關(guān)條件：額定和最高電壓、額定最大容量、頻率、相數(shù)、系統(tǒng)中性點接地方式2. 運行條件：最高和最低溫度、日溫差、凝露和污穢等級、地震烈度3. 箱變的具體要求：3.1高、低壓額定電壓及最高電壓3.2安裝方式（戶外、戶內(nèi)、地下、半地下）3.3相數(shù)及頻率3.4絕緣水平3.5額定熱穩(wěn)定時間3.6高低壓額定熱穩(wěn)定電流3.7額定

26、動穩(wěn)定電流（如不是熱穩(wěn)定電流的2.5倍應(yīng)給出）3.8元件型式及額定參數(shù)3.9回路接線圖3.10防護等級3.11外殼材料和表面處理3.12機械應(yīng)力要求（各種負荷：風(fēng)、雪、頂部）3.13結(jié)構(gòu)要求3.13. 1外形尺寸和重量3.13.2運輸件最大外形和重量3.13.3變壓器最大外形尺寸和重量3.13.4外部引線的布置平面圖1一般電磁計算程序第一部分 鐵心計算1 確定鐵心形式：芯式2 選取鐵心直徑：查表確定鐵心柱和鐵軛截面積（cm2）3 硅鋼片的牌號：4 接縫形式5 磁密的選?。ú馁|(zhì)，空載，噪聲，溫升）B大，空載大，噪聲大第二部分 繞組計算1 繞組形式2 絕緣結(jié)構(gòu)（主，縱絕緣）3 匝絕緣的選取4 電密

27、的選取(材質(zhì)，負載，溫升)電密大，負載大，溫升高第三部分 性能參數(shù)計算阻抗計算損耗計算溫升計算機械力計算重量計算1.根據(jù)現(xiàn)有硅鋼片牌號確定選用范圍30Q140,30Q130,3409,34082.根據(jù)經(jīng)驗確定鐵心直徑3.查表確定鐵心柱截面積，鐵軛截面積和角重4.初選磁密5.估算每匝電勢6.計算低壓線圈匝數(shù)，重新計算磁密和每匝電勢7.計算高壓線圈匝數(shù)電壓比校核8.確定高壓線圈的形式，段數(shù)，每段匝數(shù)，主縱絕緣結(jié)構(gòu)計算高壓線圈的軸向及輔向尺寸9.確定低壓線圈的形式，段數(shù)，每段匝數(shù)，主縱絕緣結(jié)構(gòu)計算低壓線圈的軸向及輔向尺寸10.阻抗電壓的計算( 調(diào)整)11.負載損耗的計算，計算導(dǎo)線的長度，電阻，銅損（

28、調(diào)整）12.空載損耗及空載電流計算，（調(diào)整）13.溫升計算14.機械力計算15.重量計算1初選鐵心直徑D=K4P K鋁銅冷軋48-5555-60熱軋50-6060-65硅鋼片較高時，K值取小值。取整查表，確定鐵心柱截面積，鐵軛截面積和角重2.每匝電勢估算E1=4.44fW1BAtet=E1/W1=4.44f BAt B( 高斯)，At (Cm2)3.低壓匝數(shù)W2=U2/ et 保留小數(shù)點后三位重新確定et， B, 磁密計算B=450*et/ At4.高壓匝數(shù)W1=U1/ et 各分接匝數(shù)電壓比校核 實際匝數(shù)與et的乘積與實際電壓的差絕對值(W1* et-實際電壓)/ 實際電壓 *100% 允許

29、偏差標準規(guī)定允許偏差值計算允許偏差主分接0.25% 或短路阻抗x10%0.25%其他分接可與用戶協(xié)商0.25%5.線圈形式確定：小容量為層式線圈：線匝沿軸向按層次排列的線圈.(機械強度差,沖擊性能好)圓筒式：單層圓筒式，雙層圓筒式，多層圓筒式，分段圓筒式箔式：一般箔式和分段箔式(一層一匝)大容量為餅式線圈：線匝沿輻向形成線餅,再沿軸向排列的線圈. (機械強度好,沖擊性能差)連續(xù)式，半連續(xù)式，內(nèi)屏連續(xù)式，交錯式和螺旋式（單螺旋，單半螺旋，雙螺旋，四螺旋）線圈形式的選擇：容量，電壓等級，使用條件。通常低壓電流大，并饒根數(shù)多，螺旋式線圈較多，但也要看匝數(shù)，如匝數(shù)多，線圈高度受限制，可能要采用連續(xù)式。

30、容量電壓等級線圈形式適用范圍說明63004雙層圓筒式內(nèi)線柱并連根數(shù)1-6根（扁）5003-10多層圓筒式外線柱圓線或扁線并饒根數(shù)1根，不超過2根63035200063分段圓筒式1000-4000110800-10000.4雙螺旋內(nèi)線柱單螺旋并饒根數(shù)不超過撐條根數(shù)60匝以上采用雙或四螺旋60-100匝單螺旋100-150采用單半螺旋1250-20000.4四螺旋4000-100003單螺旋單半螺旋12000-50000640000-6300010800-31503連續(xù)式半連續(xù)式外線柱并饒根數(shù)1-4根，最多6根匝數(shù)150以上，高壓并饒根數(shù)4根以上，采用中部進線800-100006630108003

31、5250063糾結(jié)式外線柱并饒根數(shù)3根，采用糾結(jié)式，3根以上采用內(nèi)屏連續(xù)式，內(nèi)段匝數(shù)少可采用內(nèi)屏5000110內(nèi)屏式外線柱31500220糾結(jié)式以餅式線圈為例計算：線圈電流,電壓,匝數(shù),線圈的電抗高度，線圈的輻向尺寸，段數(shù)，每段匝數(shù)，線規(guī)（a*b a為厚度），導(dǎo)線的長度，重量，匝絕緣，油道，壓縮系數(shù)等。主縱絕緣結(jié)構(gòu)：變壓器的主絕緣是指繞組對地，對異相繞組之間，或同相其他繞組之間的絕緣。絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓不僅與絕緣間隙的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)還與其中電場分布有關(guān)，還與帶電及接地部分的形狀及其相互間的位置和距離有關(guān)。因此，為了正確的設(shè)計絕緣結(jié)構(gòu)，了解其中出現(xiàn)最大場強的部位，并求得這些部位的場強值是非常重要

32、的。在線圈間主絕緣設(shè)計時還應(yīng)該注意到線圈軸向場強對主絕緣的影響。在工頻電壓作用下，電壓分布式均勻的。主絕緣：線圈對地，同相的各線圈間，異相線圈之間，主空道，線圈到鐵軛縱絕緣：匝間，段間，層間，相間的絕緣主絕緣:電壓等級203563110主空道17233440縱絕緣:匝絕緣的選?。簩?dǎo)線雙邊絕緣厚電壓等級35kV 以下63 kV110220 kV扁線0.450.951.351.95段數(shù)的確定：雙數(shù)，中部進線為4的倍數(shù)，保證出頭在外側(cè)電壓（kV)3-6103563110段數(shù)36-6040-7056-7660-8060-802x34,2x44電抗高度的估算：HK=IN*WN*D*K/ et*Uk%*1

33、04(D/40+主空道+2 Uk%+4) mmD-鐵心直徑K-經(jīng)驗系數(shù)經(jīng)驗系數(shù)銅線鋁線熱軋冷軋熱軋冷軋3-35/0.4-10kV1.651.851.782.1563-110/3-10 kV1.851.962.032.1763-110/35/3-10 kV22.12.182.45電密計算：相電流/導(dǎo)線截面積 （單根導(dǎo)線面積 x并饒根數(shù)）性能水平8910電密35325軸向高度計算：單根導(dǎo)線包完絕緣高度（b）*段數(shù)+壓縮后軸向油道高度+線圈到鐵軛尺寸輻向尺寸計算：單根導(dǎo)線包完絕緣厚度（a）*每段匝數(shù) *并饒根數(shù)*輻向工藝系數(shù) 連續(xù)式（臥繞）連續(xù)式（立繞）糾結(jié)及內(nèi)屏1.02,1.031.02, 1.0

34、11.05, 1.04高壓低壓 絕緣半徑的計算：外線圈內(nèi)線圈鐵心直徑/2套裝裕度內(nèi)線圈輻向尺寸 （低壓線圈平均半徑）主空道外線圈輻向尺寸 （高壓線圈平均半徑） 外線圈外半徑外線圈外直徑相間距離M0 ( 鐵心柱中心距) UK%= 49.6f I WD/et*HK*104D等效漏磁面積)(cm2)（一般變壓器只考慮縱向漏磁，大型變壓器則必須考慮橫向漏磁，因為此時橫向漏磁已不能忽略了），Hk平均電抗高度（cm），洛式系數(shù)，修正縱向磁場長D: 計算記憶法輻向尺寸用3除，再乘各自半徑數(shù),漏磁空道是基礎(chǔ),它乘空道半徑數(shù),線圈輻向油道處,靠邊匝數(shù)除總數(shù),其商平方為系數(shù),再乘半徑與寬度,最后漏磁總面積,各項相

35、加即得出.注意:1.所有尺寸單位為 (cm),2.輻向尺寸需要減去匝絕緣厚度,即為裸線.3.空道處尺寸需加上匝絕緣的一半.10.5%以下10.5以上計算值UK%±10%±7.5%±2.5%一般UK%的計算不能一次合格,偏差在10%以內(nèi)時可通過調(diào)整線圈的尺寸,(D, Hk)等方法而合格,如果偏差在10%以上,則必須調(diào)整鐵心直徑,重新計算.調(diào)整方法: UK%計算值過大,增加段數(shù),減少每段匝數(shù),線規(guī)減薄加高,減少低壓匝數(shù),增大鐵心直徑.阻抗調(diào)整合格,繼續(xù)下面的計算.電阻損耗3IR2 電阻:電阻率*導(dǎo)線長度/導(dǎo)線面積導(dǎo)線長度:(平均匝長*匝數(shù))+出頭長 (m)導(dǎo)線重量(凈

36、重):3*8.9*導(dǎo)線長度*導(dǎo)線面積包絕緣導(dǎo)線重量:17t(a+b+1.57t)/s t=匝絕緣/2渦流損耗系數(shù):kw%=kw/107(f * m * n * a * s */Hk)2m:垂直于漏磁場方向?qū)Ь€總根數(shù)n: 平行于漏磁場方向?qū)Ь€總根數(shù)環(huán)流損耗系數(shù): :kb%=kb x kw /108(f * n * a * s */Hk)2引線損耗按占基本損耗的百分數(shù)取經(jīng)驗值.雜散損耗:Pzs=23x0.8* (磁通x10-6)2* (UK%)2* Hk3/L*(Hk+2(RP-主空道)L:油箱內(nèi)壁周長, RP油箱內(nèi)壁平均半徑負載損耗:+15% 空載損耗: +15%,總損耗:+10%調(diào)整方法:負載

37、損耗高:降低電密,降低基本損耗,減小附加損耗:減薄a, 多根導(dǎo)線并饒,減小環(huán)流損耗,增大油箱尺寸,加磁屏蔽,減小雜散損耗.空載損耗:鐵心損耗(磁滯損耗+渦流損耗+附加損耗)磁滯損耗:鐵磁分子克服摩擦所吸收的能量 ,占空載損耗25-50%,與硅鋼片的磁滯回環(huán)面積成正比,與硅鋼片材質(zhì)有關(guān),正比于f2,厚度的平方渦流損耗: 正比于B2,f2,厚度的平方,所以硅鋼片的厚度要減小,占空載損耗40-50%,附加損耗:5-30%,取決于1.材質(zhì),2.接縫方式,片間絕緣,3.工藝性,毛刺,裝配工藝等.計算方法: P0=鐵心工藝系數(shù)* 鐵心重量* 單位損耗系數(shù)(取決于硅鋼片材質(zhì))鐵心工藝系數(shù)(k1)x 鐵心重量

38、x 單位鐵損鐵心直徑125125-200200-350350以上K11.351.31.251.2鐵心重量計算:心柱重量+鐵扼重量+角重心柱重量=3*窗高*心柱面積 *7.65kg/dm2鐵扼重量=3*MO*鐵扼面積*7.65kg/dm2調(diào)整方法:空載損耗大,降低磁密,降低鐵心重量,縮小鐵心直徑,采用單位鐵損小的硅鋼片(優(yōu)質(zhì)硅鋼片)空載電流:ki*鐵心重量*磁化容量( 查表)/容量*10 ki經(jīng)驗系數(shù) 1.4 溫升計算:ONAN :自然油循環(huán), 自然空氣冷卻第一個字母第一個字母第一個字母第一個字母表示與線圈相接觸的介質(zhì)表示與外部冷卻系統(tǒng)相接觸的介質(zhì)冷卻介質(zhì)種類循環(huán)方式冷卻介質(zhì)種類循環(huán)方式溫升限值

39、: A級絕緣: 線圈溫升 65K (63 K) 電阻法測量 油頂層溫升 55K (53 K) 溫度計測量 油箱及結(jié)構(gòu)件 80K 是相鄰絕緣材料不致?lián)p傷高海拔折算:安裝海拔高于1000m,自冷式變壓器繞組溫升每升高400米降低1k,風(fēng)冷式每升高250米降低1k單位熱負荷:q=kj*I*Wx電密/l(1-n*b/lp)kj=22.1, I,電流, W,每段匝數(shù)l 線餅周長, nxb,撐條根數(shù)x墊塊寬度 lp 線圈平均匝長銅油溫升計算公式: 自冷內(nèi)線圈 0.41 q0.6+匝絕緣校正溫差+輻向及油道高度校正溫差自冷外線圈 0.358 q0.6+匝絕緣校正溫差+輻向及油道高度校正溫差風(fēng)冷線圈 0.15

40、9 q0.7+匝絕緣校正溫差+輻向及油道高度校正溫差線圈溫升=銅油溫升+油對空氣的平均溫升油溫升計算:油箱單位熱負荷 qy=1.032*負載損耗(最大電流的負載損耗)+空載損耗/總散熱面總散熱面=油箱散熱面+散熱器散熱面油對空氣的平均溫升 油浸自冷 y= 0.262 q0.8油浸風(fēng)冷 y =0.16 q0.8頂層油溫升:1.2xy+y y:發(fā)熱中心與散熱中心的修正值機械力計算略重量計算器身重:線圈(銅重+絕緣件+硅鋼片+夾件等)35kV以下 鐵重/7.8+銅重/4.560-110kV 鐵重/7.6+銅重/3.9總油重:油箱裝油-器身排油重+附件油重附件油重=儲油柜油重+升高座裝油+聯(lián)管+套管+

41、散熱器裝油油箱重:上節(jié)+下節(jié)+鐵件附件重:儲油柜+升高座+聯(lián)管+套管+散熱器總重=器身重+總油重+油箱重+附件重添加油重: 儲油柜油重+升高座裝油+聯(lián)管+套管+散熱器裝油+箱蓋下100-150油重運輸重=總重-添加油重變壓器主要性能參數(shù)與成本的關(guān)系UK 提高，成本提高；PK 降低，成本提高；P0 降低， 成本提高；聲級降低， 成本提高；變壓器容量，重量，尺寸和性能的關(guān)系SN L4 （線性尺寸）有效材料重量 （制造成本） SN 3/4 單位容量消耗有效材料重量 SN -1/4 PK ,P0 SN 3/4單位容量 損耗 SN -1/4從經(jīng)濟的角度看，單臺大容量比同容量的單臺小容量的變壓器經(jīng)濟。結(jié)構(gòu)

42、設(shè)計:將計算單轉(zhuǎn)化為可生產(chǎn)圖紙的過程.要求:布置圖:總體圖,指導(dǎo)每一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計,細而全線圈:出頭位置,套管出線位置,分接線出頭位置器身:夾件與器身絕緣件之間位置關(guān)系引線:走向,夾持,電纜規(guī)格鐵心:固定方式(上,下)夾件尺寸油箱:外形尺寸,散熱器布置,吊板位置,附屬件表記,閥門位置高低壓柜:插入式熔斷器尺寸自下而上,由里及外結(jié)構(gòu)設(shè)計:滿足設(shè)計要求,滿足工藝要求有里向外:鐵心線圈絕緣引線油箱組件 器身 一、鐵心:磁路及骨架、支撐線圈及引線1.鐵心截面:多級圓形鐵軛截面: 多級圓形、橢圓形、梯形、D形2.疊片系數(shù):心柱有效截面積與其幾何截面積之比片厚疊片系數(shù)0.230.9450.270.950.3

43、0.9650.350.973.鐵心疊積方式:直接縫、半直半斜、全斜4.鐵心夾緊方式:粘帶+拉板, 粘帶+拉螺桿5.鐵心絕緣:片間絕緣、與夾件間絕緣6.鐵心必須一點接地,接地方法(串聯(lián)+并聯(lián))7.繪制圖紙二、線圈1.電氣性能(雷電過電壓、操作過電壓、長期工作電壓、暫態(tài)過電壓)2.耐熱性能(絕緣老化)3.機械性能(抗短路能力)4.繞向(左繞向-逆時針,右繞向-順時針)5.換位:減少導(dǎo)線間環(huán)流損耗6.絕緣結(jié)構(gòu):主絕緣、縱絕緣7.繪制圖紙三、器身絕緣絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則：以理論和試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)?？煽啃?，先進性，成熟性。在現(xiàn)代電場計算理論中一般采用數(shù)值計算法，有限元法很普遍，計算精度能滿足要求，現(xiàn)在有很多

44、基于有限元法開發(fā)出來的計算軟件，省去了編程的復(fù)雜過程，推薦ANSYS,ANSOFT軟件。絕緣結(jié)構(gòu)的確定的前提要了解電場的分布情況，也就是說要了解在各種電壓的作用下電場的分布及場強最大值點，對最大值點進行處理，不要有場強突出點，否則，一點擊穿，整個結(jié)構(gòu)就是失敗。變壓器的絕緣包括外絕緣和內(nèi)絕緣外絕緣：變壓器套管之間以及套管對接地部分的空氣絕緣。接地部分指：儲油柜，油箱，冷卻裝置，聯(lián)氣管等，異相套管等。因為空氣的絕緣性能較差，通常所需要的距離較大。內(nèi)絕緣：通常指油箱內(nèi)部絕緣，即油內(nèi)絕緣。器身內(nèi)部絕緣，線圈之間，線圈對地，線圈引出線對接地部分等。線圈絕緣分主絕緣和縱絕緣。主絕緣：線圈本身（屬于線圈的各部分，包括與其有電氣連接的部分，開關(guān)等）對其本身以外的其他部分之間的絕緣。同柱線圈之間的絕緣異相線圈之間的絕緣線圈對接地件之間的絕緣（對鐵心柱，鐵扼，夾件，油箱