電力變壓器的電磁設(shè)計(jì)

目錄

摘要3

Abstract5

第1章緒論6

1.1課題背景6

1.2變壓器在電力系統(tǒng)中的作用6

1.3電力變壓器的開展6

1.4電力變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)10

1.5電力變壓器性能參數(shù)11

1.6變壓器的設(shè)計(jì)原那么12

1.7變壓器計(jì)算的一般程序12

第2章變壓器電磁計(jì)算14

2.1本設(shè)計(jì)的技術(shù)條件14

2.2變壓器設(shè)計(jì)14

變壓器主要結(jié)構(gòu)確實(shí)定14

硅鋼片的選用14

鐵心直徑確實(shí)定14

鐵心截面積確定15

鐵心級(jí)數(shù)確實(shí)定15

2.3電磁計(jì)算15

額定電壓和額定電流的計(jì)算15

繞組匝數(shù)計(jì)算16

繞組計(jì)算18

絕緣半徑及導(dǎo)線長度計(jì)算20

75c時(shí)繞組直流電阻計(jì)算22

繞組導(dǎo)線質(zhì)量計(jì)算22

短路阻抗計(jì)算23

負(fù)載損耗的計(jì)算25

空載損耗及空載電流計(jì)算26

繞組的溫升計(jì)算27

2.4油箱尺寸計(jì)算29

油箱尺寸估計(jì)29

箱壁散熱面積計(jì)算30

散熱器的選擇及油和繞組溫升的計(jì)算31

2.5短路電動(dòng)力計(jì)算32

繞組區(qū)域劃分32

安匝分布計(jì)算33

漏磁計(jì)算33

短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)計(jì)算34

不平衡安匝漏磁組所產(chǎn)生的總軸向力計(jì)算34

繞組導(dǎo)線應(yīng)力計(jì)算34

2.6變壓器質(zhì)量計(jì)算35

總油量計(jì)算35

變壓器箱體質(zhì)量計(jì)算36

附件質(zhì)量計(jì)算36

變壓器總質(zhì)量計(jì)算37

2.7本章小結(jié)37

結(jié)論38

致謝39

參考文獻(xiàn)40

附錄41

100/35/0.4電力變壓器的電磁設(shè)計(jì)

Abstract

Powertransformeristhemainelectricalgridequipment.Thedesignand

manufactureofgoodorbadisdirectlyaffecttheoperationqualityandeconomic

benefitofthekey,sotheelectromagneticccmputingpowertransfornerare

particularlyimportant.Electromagneticcomputingtaskistodeterminethe

transformerelectrical,magneticloadandthemaingeometrysize,

computationalperformancedataandvariouspartoftemperatureriseand

calculationoftheweightofthetransformer,shapeandsizehavebeencompared

reasonabletechnicalandeconomiceffect.Thecalculationresultsmustmeet

thenationalstandardsandrelevanttechnicalstandardsofregulationsanduse

therequirementsofthedepartment.

Inthispaper,the100kVA,35kVpowertransformerintheelectromagnetic

computing.Firstofpowertransformer,thedevelopmenthistoryofthebasic

characteristicsandthetransformerdesignmethodofsimplepaper.Tnthe

electromagneticcomputing,thebeginningisthechoiceofcore,thisisthe

startingpointofthetransformerdesignisalsoakeypoint,andtheniswinding

materialsandpatternofchoice,windingdataaboutthecalculation,tnemost

importantthingisshortcircuitimpedance,loadloss,idlecurrentno-load

loss,suchastheperformanceparametersoftransformercalculation,and

finallycompletetransformeroiltank,transformer,electricpower,

short-circuittemperaturetransformeroilandtotalqualityalwayssetand

calculation.Oneofthemostdifficultcalculationshort-circuitimpedance,

needtopasstherepeatedcalculationtoachievetechnicalrequirements.In

theelectromagneticcomputinginthewholeprocessofthemoredetailed

illustratesthebasicformulacomputingpowertransformerandcalculation

methods,givesacompletesetofdesignscheme.

Keywordspowertransformer;Electromagneticcomputing;winding

第1章緒論

1.1課題背景

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(jì)建設(shè)的開展，

特別是隨著電力工業(yè)的大規(guī)模開展而不斷開展。電力變壓器單臺(tái)容量和安裝

容量迅速增長，電壓等級(jí)也相繼提高。50年代開展到llOkV級(jí)；60年代開展

到220kV級(jí)；70年代開展到330kV級(jí)；80年代已開展到500kV級(jí)電力變壓器,

近幾年電壓等級(jí)更是開展到了750kV、±800kV>1000kVo建國前的1936年，

我國只能生產(chǎn)單臺(tái)容量為3()()kVA的小型配電變壓器，到建國后5()年代中期

已能仿制31500kVA的電力變壓器，電壓等級(jí)已開展到UOkV。60年代初我國

由仿制階段過渡到自行設(shè)計(jì)和制造階段，60年代中期已開展到制造220kV、

120000kVA電力變壓器。到60年代末期，電力變壓器的容量已經(jīng)開展到

260000kVAo70年代初期已到達(dá)生產(chǎn)330kV級(jí)、360000kVA電力變壓器的水

平，到80年代國內(nèi)最大容量為400(X)0kVA,1995年制造出了容量為

450000kVA電力變壓器。我國西北地區(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，全部為國產(chǎn)品。電力變壓器的進(jìn)一步開

展趨勢是：進(jìn)一步降低損耗水平，提高單臺(tái)容量，電壓等級(jí)向10()()?15()()kV

特高壓方向開展。

1.2變壓器在電力系統(tǒng)中的作用

變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓，以利于電能的傳輸。電壓

經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以較少線路損耗，提高送電經(jīng)濟(jì)型，到達(dá)遠(yuǎn)苑離送

電的目的；電壓經(jīng)降壓比變壓器降壓后，獲得各級(jí)用電設(shè)備的所需電壓，以

滿足用戶使用的需要。⑴

1.3電力變壓器的開展

變壓器是利用互感原理來改變同頻率交流電壓上下的一種電氣設(shè)備，在

電力系統(tǒng)輸送配電中占有很重要的地位，且極為廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各

個(gè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每IkVA的發(fā)電機(jī)容量，需8?8.5kVA的變壓器與之配套。

因此，各國都在大力研究如何有效地降低變壓器自身的能耗，特別是大幅度

降低空載損耗，以到達(dá)節(jié)能的目的。

一、國外中小型電力變壓器的開展概況

為了降低變壓器自身損耗，各國都制定了低損耗變壓器的標(biāo)準(zhǔn)，并在政

策上對(duì)節(jié)能變壓器的生產(chǎn)給予優(yōu)惠。日本、德國、比利時(shí)、意大利、瑞士等

國家，在高效節(jié)能變壓器的研制、開發(fā)和應(yīng)用上領(lǐng)先一步，相繼研究出一些

降低變壓器損耗的新材料、新工藝，并在結(jié)構(gòu)上對(duì)變壓器加以改良(如高導(dǎo)

磁優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片、非晶合金卷鐵芯、無氧銅導(dǎo)線、箔式繞組、全

斜拉板綁扎鐵芯，瓦楞油箱、超導(dǎo)技術(shù)等)。由于不斷的探索研究，變壓器

節(jié)能效果越來越顯著，且體積、重量減小，可靠性提高，從而使高效節(jié)能變

壓器的開發(fā)和應(yīng)用更加深入和廣泛。如日本大阪變壓器廠生產(chǎn)的非晶合金變

壓器（1992年占變壓器產(chǎn)量的10%）,所用的非晶合金鐵芯在60Hz.1.4T

時(shí)的鐵耗為0.21W/kg,僅為現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)硅鋼片在相同條件下鐵耗（0.9W/kg）

的1/4,節(jié)能效果十分顯著。瑞士ABB公司研制的330kVA單相超導(dǎo)變壓器,

其繞組由鐵鍥合金制成，浸在-269℃的液氨中使用，這種超導(dǎo)變壓器的體

積比普通變壓器小70%,損耗降低50%

二、我國變壓器的開展概況

為了趕超世界水平，我國加快了電力變壓器更新?lián)Q代，積極研究、開發(fā)

高效節(jié)能變壓器并將其快速的推廣應(yīng)用。

我國電力變壓器幸好更新?lián)Q代的過程是

SJ—>S、—>S（、->S-j—>―>>SCB—>SH\1....o

我國高效節(jié)能變壓器的研制從1979年開始，當(dāng)時(shí)沈陽變壓器研究所受

機(jī)械部電工總局委托，研制SL,節(jié)能變壓器。

1982年5月，S%系列節(jié)能鋁線變壓器通過國家級(jí)技術(shù)鑒定，其性能到

達(dá)西德DIN標(biāo)準(zhǔn)。由于該系列變壓器選用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，并采用

45°全斜接縫，鐵耗明顯降低，與同容量老型號(hào)變壓器相比，空載損耗降低

41.5%左右，且體積小、重量輕。因此，它受到電力系統(tǒng)和用戶歡送，在國

內(nèi)迅速得到推廣應(yīng)用。1983年SL?的產(chǎn)量占全國中小型變壓器產(chǎn)量的14%,

1984年占47.9%,1985年占80%,1986年以后生產(chǎn)的電力變壓器那么幾乎

全部為低損耗電力變壓器。

由于SL,系列低損耗變壓器在仝國推廣時(shí)鋁導(dǎo)線供給緊張，同時(shí)不少用

戶對(duì)鋁線變壓器不甚了解，很多變壓器廠家自行或聯(lián)合改型設(shè)計(jì)S,銅線變

壓器，以致型號(hào)混亂，極不統(tǒng)一，在性能和技術(shù)水平方面與國外技術(shù)先進(jìn)的

公司（如比利時(shí)ACEC公司和意大利PELLISSAVI公司）制造的低損耗協(xié)系列

變壓器也有較大的差距，因而進(jìn)一步開發(fā)更先進(jìn)的高效節(jié)能變壓器產(chǎn)品勢在

必行。

1985年9月沈陽變壓器研究所再次受電工總局委托，組織了S（）系列全

國中小型高效節(jié)能銅線變壓器的統(tǒng)一設(shè)計(jì)及典型規(guī)格產(chǎn)品的研制工作，從而

為高效節(jié)能店里變壓器在我國的開發(fā)和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的根底。

工型高效節(jié)能變壓器比S’型技能變壓器總損耗低23%,且體積小，重量

輕，性能更可靠。額定容量在1600kVA以下的S9型號(hào)技能變壓器，共有17

個(gè)容量品種、51種規(guī)格。其鐵芯采用0.3"如（相當(dāng)于國產(chǎn)DQ147-30）

優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，仍采用45°全斜接疊片和半干性玻璃粘帶綁扎結(jié)

構(gòu)，鐵芯損耗再降5%。雖然繞組仍采用與SG系列想用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但高壓

繞組采用中點(diǎn)附近中斷點(diǎn)分接頭方式，提高了變壓器調(diào)壓的可靠性，也便于

三角形連接。分接開關(guān)采用沈陽變壓器研究所用法國專利技術(shù)生產(chǎn)的條形臥

式分接開關(guān)，可靠性提高，并使油道高度降低，從而提高了變壓器的經(jīng)濟(jì)指

標(biāo)。為了進(jìn)一步開發(fā)技能變壓器，提高市場競爭能力，1986年后，不少廠

家從國外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和工藝設(shè)備開發(fā)全密封變壓器、箔式繞組變壓器、樹

脂絕緣干式變壓器、非晶合金卷鐵芯變壓器等、上述各型變壓器損耗低，便

于機(jī)械化生產(chǎn)，可大幅度節(jié)約原料和制作工時(shí)，體積小，重量輕，質(zhì)量穩(wěn)定

可靠，因而深受國內(nèi)用戶歡送，在市場上具有較強(qiáng)的競爭能力。

目前:我國生產(chǎn)的箔式繞組電力變壓器經(jīng)國家科委鑒定已到達(dá)90年代

世界先進(jìn)水平，它的繞組是采用鋁箔或銅箔氧化技術(shù)和特殊工藝?yán)@組的，匝

間距離小，層間分布電容增大，從而提高了變壓器自身的功率因數(shù)，降低了

自身的電能損耗，還具有較強(qiáng)的過載能力、較好的耐溫性和可靠性，與同容

量S9銅線變壓器相比，其價(jià)格低5-10%。

為適應(yīng)電力工業(yè)和城市現(xiàn)代化建設(shè)開展的需要，我國有填料環(huán)氧樹脂絕

緣干式變壓器（SCB-500/10型與SCB-1000/10型〕已通過部級(jí)鑒定，其主

要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)到達(dá)當(dāng)代世界同類產(chǎn)品的水平。它的特點(diǎn)是：800kVA以上

產(chǎn)品的上下壓繞組分別為分段箔式和整體箔式，增加了抗短路沖擊的能力，

提高了產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度及外觀質(zhì)量；氣道為蜂窩式結(jié)構(gòu)，散熱效果好；高、

低繞組按容量不同分別采用圓銅線、扁銅線或銅箔繞制，玻璃纖維增強(qiáng)，有

填料環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。其空載損耗比國際標(biāo)準(zhǔn)低10%,噪聲降低

10-15dB,與國內(nèi)油浸式電力變壓相比，還具有服役期內(nèi)不用維護(hù)，不用定

期換油，不發(fā)生火災(zāi)等優(yōu)越性。

非晶合金端麗變壓器（SCB-500/10型）已在上海變壓器廠生產(chǎn)成功，

是目前亞洲最大容量的非晶合金變壓器，其空載損耗較SJ型低75%,性能

到達(dá)當(dāng)代國外同類型產(chǎn)品水平。

近年來，國內(nèi)電力變壓器廣泛用YSF4型壓力釋放閥取代變壓器防爆管,

其優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作精度高（到達(dá)美國凱利特勞爾公司產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)）；延時(shí)時(shí)間短;

自動(dòng)開啟，自動(dòng)關(guān)閉，克服了防爆動(dòng)作后必須停電更換零部件的缺點(diǎn)，因而

維護(hù)、檢修大大簡化。

三、變壓器的開展動(dòng)向

隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量方向開展及社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷變

化，世界各國圍繞以下幾方面競相開展動(dòng)作。

1.提高電壓等級(jí)

為了解決遠(yuǎn)距離輸電，美國第一條765kV輸電線路已于1963年投入運(yùn)

行，2005年將采用1500kV等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。我國現(xiàn)以采用500kV輸電線路。為

此，必須制造與之相適應(yīng)的高壓變壓器。

2.提高單臺(tái)式變壓器的輸出容量

3.開發(fā)抑制故障電流的高阻抗變壓器

4.進(jìn)一步降低單臺(tái)變壓器的運(yùn)輸重量

5.進(jìn)一步降低變壓器自身損耗（再降低20-30%）

6.降低噪音水平（到達(dá)10dB以卜）

7.進(jìn)一步開發(fā)防火、防爆干式變壓器

8.開發(fā)不燃變壓器

不燃變壓器室采用不燃性冷卻介質(zhì)一一以全氟化碳（。8月8。）為主要

成分的氟化惰性液體。此介質(zhì)除不然外，其物理性能、電氣特性都很好，特

別是粘度很低。變壓器繞組和鐵心浸在全氟化碳液體中，同時(shí)用六氟化硫氣

體對(duì)油箱進(jìn)行接地復(fù)合絕緣。這種變壓器具有冷卻效果均勻、可靠性高、體

積小、重量輕、絕緣性好、噪聲?。⊿4氣體隔音效果好）等特點(diǎn)，現(xiàn)正由

日本日立制作所與日本中部電力柱式會(huì)共同開發(fā)。

四、我國電力變壓器開展方向

根據(jù)我國電力工業(yè)裝備政策及技術(shù)政策要求，電力變壓器的開展趨勢應(yīng)為提

高產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性，少維護(hù)或免維護(hù)，降低損耗，減少重量，實(shí)現(xiàn)有載跳

崖，品種多樣，滿足電力系統(tǒng)不同場所的需要。

大型變壓器要向超高壓（500kV.750kVk特高壓（lOOOkV等級(jí)）、大容

量、輕結(jié)構(gòu)、不吊芯方向開展。為決絕運(yùn)輸困難，要降低運(yùn)輸重量，采用新

材料、新技術(shù)、新工藝，開發(fā)組合式、殼式和現(xiàn)場裝配式變壓器。

中小型變壓器要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，使空載損耗大幅度降低。城網(wǎng)用變壓

器應(yīng)向難燃方向開展，如進(jìn)一步推行性能更為優(yōu)越、材料更為可靠地干式變

壓器、六氟化硫氣體絕緣變壓器及難燃油變壓器，采用新材料、新結(jié)構(gòu)，以

到達(dá)節(jié)能、不燃或難燃防火，降低噪音的目的；在農(nóng)網(wǎng)中要根據(jù)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性

強(qiáng)，負(fù)載率低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求變化大的特點(diǎn)，開發(fā)空載損耗更小的配電變壓

器以及10kV、35kV調(diào)容變壓器。目前在農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造中，應(yīng)用新S9系列的

同時(shí)，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬合理的情況下，可采用S11型和全密封卷鐵芯單相及

三相變壓器，或非晶合金鐵心變壓器。季節(jié)性負(fù)荷變化大的地區(qū)，應(yīng)積極采

用調(diào)容變壓器。

進(jìn)入21世紀(jì)后，知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)已是當(dāng)今世界各

國綜合國力競爭的核心，科技競爭力將成為國美經(jīng)濟(jì)開展和政治穩(wěn)定的重要

因素，在科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)增長第一要素的形式下，世界電力工業(yè)

的科技進(jìn)步與創(chuàng)業(yè)也越來越快，要開展我國電力工業(yè)，加快科技進(jìn)步與創(chuàng)新

十分重要和迫切的，設(shè)備的更新更占有重要的地位。

高溫超導(dǎo)變壓器采取的是用超導(dǎo)線圈取代銅線圈并用小型制冷系統(tǒng)取代

常規(guī)的油浸熱交換系統(tǒng)的技術(shù)，該技術(shù)是使變壓器發(fā)生變革的重大關(guān)鍵。

隨著國際國內(nèi)高溫超導(dǎo)材料的研制成功，使得超導(dǎo)限流器成為最具優(yōu)勢

的一種限流器。超導(dǎo)限流器技術(shù)是目前國際前沿技術(shù)，超導(dǎo)限流器在國內(nèi)的

研制成功，將使新一代變壓器產(chǎn)生品性能和設(shè)計(jì)原那么發(fā)生變化，變壓器的

短路阻抗將會(huì)變小，損耗和重量可進(jìn)一步降低，短路電流產(chǎn)生產(chǎn)生的機(jī)械力

將大幅度降低，變壓器可靠性更高。這項(xiàng)前沿技術(shù)對(duì)高壓、超高壓直至特高

壓電力變壓器制造也具有實(shí)際意義。⑵

1.4電力變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

變壓器產(chǎn)品包括變壓器、互感器、調(diào)壓器、電抗器等，品格規(guī)格繁多，

但根本原理和結(jié)構(gòu)是相似的，結(jié)構(gòu)那么由下面幾局部組成。

⑴鐵心：電力變壓器的鐵心由硅鋼片經(jīng)剪切成一定的尺寸后疊積而成，

對(duì)中小型變壓器亦有硅鋼片卷制而成的鐵心。

⑵繞組：三相電力變壓器繞組由一次繞組、二次繞組、對(duì)地絕緣層（主

絕緣）、一二次間絕緣及由燕尾墊片，撐條構(gòu)成的油道與高壓和低壓引線構(gòu)

成。

⑶油箱及底座：油箱及底座是油浸式變壓器的容器和支撐部件，他們支

持著器身和所有的附件。

⑷套管和引線:套管和引線是變壓器一、二次繞組與外部線路的連接部

件，引線是通過套管引到油箱外部,套管既可固定引線，又起引線對(duì)地的絕緣

作用。

⑸散熱器和冷卻器：它們是油浸式變壓器的冷卻裝置，中小型電力變壓

器的散熱器。大容量的變壓器，采用油浸風(fēng)冷，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，也采用油

浸水冷或油浸強(qiáng)迫水冷方式。

⑹凈油器：凈油器也叫濾油器，是由鋼板焊成圓桶形的小油罐，罐里也

裝有硅膠之類的吸濕劑，當(dāng)油溫變化而上下流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過凈油器到達(dá)吸取油

中的水分、渣、酸、氯化物的作用。

⑺儲(chǔ)汕器：儲(chǔ)油器也叫油枕，用來補(bǔ)償變壓器油因溫度變化而發(fā)生的體

積變化，同時(shí)具有減輕和防止變壓器油氧化和受潮的裝置，它是用鋼板剪切

成形后，焊接制成，并通過管子和油箱里絕緣油溝通。

⑻繼電器：繼電器安裝在油箱和儲(chǔ)油柜連接管之間，是變壓器內(nèi)部故障

的保護(hù)裝置，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，給運(yùn)行人員發(fā)出信號(hào)或自動(dòng)切斷電源，保

護(hù)變壓器。

⑼分接開關(guān)：分接開關(guān)是用來連接和切斷變壓器繞組分接頭，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓

的裝置，它分為無勵(lì)磁分接開關(guān)和有載分接開關(guān)。

⑩溫度計(jì)：溫度計(jì)是用以測量變壓器上層油的溫度而設(shè)的，中小型電力

變壓器較多采用酒精溫度計(jì)，大型變壓器那么采用信號(hào)溫度計(jì)，另外變壓器

上還用電阻溫度計(jì)，壓力式溫度計(jì)等。

1.5電力變壓器性能參數(shù)

⑴變壓器額定容量（ZVA）；

⑵相數(shù)；

⑶頻率（乩）；

⑷變壓器一、二次側(cè)的額定電壓（kVh

⑸繞組接線方式和聯(lián)結(jié)組；

⑹變壓器冷卻方式；

⑺負(fù)載特點(diǎn)：連續(xù)負(fù)載或短時(shí)間斷負(fù)載；

⑻安裝特點(diǎn)：戶內(nèi)或戶外特點(diǎn)；；

⑼短路阻抗；

⑩負(fù)載損耗迎W）;

（11）空載損耗（ZW）；

?空載電流。

上述的⑴至⑻項(xiàng)技術(shù)參數(shù)由電力系統(tǒng)的技術(shù)條件和環(huán)境使用條件所決

定；⑼至?項(xiàng)性能數(shù)據(jù)由國家標(biāo)準(zhǔn)《三相油浸電力變壓器根本參數(shù)和技術(shù)要

求》（GB/T6451-1999：和有關(guān)技術(shù)條件所規(guī)定。⑶

1.6變壓器的設(shè)計(jì)原那么

變壓器作為產(chǎn)品，有商品的屬性特點(diǎn)。變壓器的設(shè)計(jì)原那么與其他商品

屬性根本一致“在完成功能中追求價(jià)格優(yōu)勢是最正確的。不過在當(dāng)今強(qiáng)調(diào)降

低本錢的同時(shí)，設(shè)計(jì)成為了一大難題?！肮?jié)能不節(jié)錢”引發(fā)的思考，值得大

家來深思。所以企業(yè)單位團(tuán)體應(yīng)該設(shè)計(jì)出更加完美的變壓器。輕便、小巧、，

最重要的是性能俱佳、本錢不高、如此的變壓器設(shè)計(jì)得到越來越多的廣闊市

場的青睞和追求。

公司在確定出產(chǎn)品中有的非常詳盡。例如列出了變壓器的工作頻率、傳

輸功率。這種雙贏的行為值得其他企業(yè)和單位的學(xué)習(xí)和效仿，不過在推出產(chǎn)

品的同時(shí)也要考慮到其他產(chǎn)品的實(shí)踐，能否經(jīng)得起市場的考驗(yàn)，才能在茫茫

市場群體中站住腳。⑼

1.7變壓器計(jì)算的一般程序

下面所述主要是針對(duì)電力變壓器而言，特種變壓器計(jì)算根本上與之相

同，只需要考慮其中特殊要求和自身特點(diǎn)即可。

⑴根據(jù)技術(shù)合同，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，決定變壓器規(guī)格及其

相應(yīng)的性能參數(shù)，如額定容量、額定電壓、聯(lián)結(jié)組別、短路阻抗，負(fù)載損耗、

空載損耗及空載電流等。

⑵確定硅鋼片牌號(hào)及鐵心結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算鐵心柱直徑，計(jì)算心柱和鐵規(guī)

截面。

⑶根據(jù)硅鋼片牌號(hào)，初選鐵芯柱中的磁通密度，計(jì)算每匝電勢。

⑷初算低壓繞組匝數(shù)，湊成整數(shù)匝，根據(jù)比匝數(shù)再重新計(jì)算鐵芯柱中的

磁通密度及每匝電勢，再算出高壓繞組額定分接及其他各分接的匝數(shù)。記錄

原始數(shù)據(jù)：產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

⑸根據(jù)變壓器額定容量及電壓等級(jí)，計(jì)算或從設(shè)計(jì)手冊(cè)中選定變壓器的

主、縱絕緣結(jié)構(gòu)。

⑹根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)型式，確定導(dǎo)線規(guī)格，進(jìn)行繞組段數(shù)（層數(shù)）、匝數(shù)的排

列，計(jì)算繞組軸向高度及輻向尺寸。計(jì)算電抗高度（指變壓器短路阻抗計(jì)算

時(shí)的繞組凈高度）及窗高。

⑺計(jì)算絕緣半徑，確定變壓器中心距M。，初算短路阻抗無功分量，大

型變壓器無功分量值應(yīng)與短路阻抗標(biāo)準(zhǔn)值相接近。小型變壓器的值應(yīng)小于標(biāo)

準(zhǔn)值。

⑻計(jì)算繞組負(fù)載損耗，算出短路阻抗電壓的有功分量(主要指中小型變

壓器)，檢查短路阻抗是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

⑼計(jì)算繞組對(duì)油的溫升，不合格時(shí)，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(shí)，那么需要調(diào)整變更鐵心柱直徑。

⑩計(jì)算短路機(jī)械力及導(dǎo)線應(yīng)力，當(dāng)超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)調(diào)整安匝分布或加

大導(dǎo)線截面積。

(11)計(jì)算空載性能及變壓器總損耗，計(jì)算油溫升，當(dāng)油溫升過高或過低時(shí),

應(yīng)調(diào)整冷卻器數(shù)目C

?計(jì)算變壓器重量。⑷

設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，在遵循根本物理概念的根底上，還必須考慮材料、結(jié)構(gòu)、

工藝等具體因素，各計(jì)算公式也必須盡量精確些，方可減小誤差。

需要指出的是，變壓器的性能指標(biāo)和溫升與變壓器鐵心、繞組、絕緣結(jié)構(gòu)等的設(shè)

計(jì)參數(shù)之間存在著非常復(fù)雜的關(guān)系，往往會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身。盡管如因此，目前在變

壓器設(shè)計(jì)方面，己有比擬成熟的方法。⑸

第2章變壓器電磁計(jì)算

2.1本設(shè)計(jì)的技術(shù)條件

本設(shè)計(jì)的根本技術(shù)條件如下，其他的技術(shù)性能指標(biāo)均應(yīng)滿足國家和行業(yè)

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

額定容量：Pr=iOOkVA

電壓組合：高壓H=35H/低壓=0-4kV

分接系數(shù)：±5%

聯(lián)接組標(biāo)號(hào)：Ky/iO

空載損耗：Po=0.29kW

空載電流：/。=1.80%

負(fù)載損耗：Pk=2.02kW

短路阻抗：Zk=6.5%

2.2變壓器設(shè)計(jì)

2.2.1變壓器主要結(jié)構(gòu)確實(shí)定

1.鐵心結(jié)構(gòu):采用三相三柱式鐵心，鐵心的迭積采用斜接縫疊積法以適應(yīng)

冷軋硅鋼片的方向性。

2.鐵輒結(jié)構(gòu):鐵輒的級(jí)數(shù)與鐵心柱級(jí)數(shù)完全一致，這樣兩者磁通分布均

勻，鐵桅截面可以與鐵心柱一致節(jié)省了材料。

222硅鋼片的選用

鐵心采用30QG130冷軋硅鋼片。

2.2.3鐵心直徑確實(shí)定

為了提高磁路的導(dǎo)磁系數(shù)和降低鐵心的渦流損耗，鐵心用彼此絕緣的為

厚度為0.27-0.35毫米的電工硅鋼片疊制而成。鐵心分為心柱和鐵輾兩個(gè)局

部。鐵心柱上套裝線圈，鐵軌將鐵心柱連接起來，使之形成閉合磁路。

根據(jù)結(jié)構(gòu)型式和工藝特點(diǎn),變壓器的鐵心可分為疊片式和漸開線式兩

種O[6]

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等經(jīng)濟(jì)指

標(biāo)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導(dǎo)線重量和負(fù)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(dǎo)線材料的用量

比例適當(dāng)，到達(dá)最經(jīng)濟(jì)的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和

導(dǎo)線材料直接有關(guān)。根據(jù)關(guān)系式的推導(dǎo)，鐵心直徑與變壓器容量的四分之一

次方成正比的關(guān)系，但因?yàn)樽儔浩鞣謫蜗?、三相、雙繞組、三繞組、自耦等,

同樣容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量進(jìn)行計(jì)算，為

了計(jì)算方便，均以每柱的物理容量為根底，按下式求出鐵心直徑

對(duì)于高、低各繞組容量均為100%的三繞組變壓器，每柱容量為：

SN100

p==33.3m(2-1)

13

鐵心直徑估計(jì)。=Kx，下=(51?55)x</333=122?132mm由于設(shè)計(jì)需

要查表取

式中：鐵心直徑經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)冷軋硅鋼片的鐵心及銅繞組的變壓

器，一般取K。=52?55。

2.2.4鐵心截面積確定

心式變壓器繞組為圓形，為了適應(yīng)圓形繞組的要求及充分利用繞組內(nèi)部

空間，鐵心柱一般制成階梯圓柱形，各小階梯(級(jí))均為矩形。本設(shè)計(jì)采用

心式變壓器，故鐵心柱制成階梯圓柱形。

查表。=105mm,碟片系數(shù)取0.96時(shí)，有效截面積分=76.9%7"

2.2.5鐵心級(jí)數(shù)確實(shí)定

鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個(gè)圓，當(dāng)鐵心直徑一定的情況

下，鐵心級(jí)數(shù)越多，鐵心的有效截面積越大，但級(jí)數(shù)多時(shí)，硅鋼片疊片的規(guī)

格就多、制造工時(shí)就多。根據(jù)材料供給情況和制造工藝水平，應(yīng)盡力增加鐵

心柱級(jí)數(shù)。查表本設(shè)計(jì)中鐵心的級(jí)數(shù)選為7級(jí)，撐條數(shù)為8。

2.3電磁計(jì)算

2.3.1額定電壓和額定電流的計(jì)算

⑴高壓繞組相電壓：高壓繞組為Y聯(lián)接，其線電壓等于G倍的相電壓

^-5%^,_33250

=19197.467(2-2)

u一1w為~忑_一G

q_35000

%=20207.85V(2-3)

4%=以評(píng)=等=2⑵8.2.(2-4)

⑵低壓繞組相電壓：低壓繞組為y聯(lián)接,

U=牛=翠=230.95V(2-5J

⑶高壓繞組額定電流：高壓繞組線電流

與"=“65A

(2-6)

73(7,73x3500()

⑷低壓繞組線電流:

/=釬=4=144.3424

(2-7)

'V3&73x40()

2.3.2繞組匝數(shù)計(jì)算

⑴每匝電勢

，二2J6.99xl.7“w/匝

(2-8)

4545

紇'-鐵心柱內(nèi)磁通密度初選值⑴，對(duì)于冷軋硅鋼片片'=1.77~1.757

(小容量取小值),此處取1.77

⑵低壓繞組匝數(shù)計(jì)算：

23025=7941(2-9)

2.91

Z

取80匝

故

“於誓=2./匝

(2-10)

磁通密度

(2-11)

⑶高壓繞組匝數(shù)計(jì)算：高壓繞組在額定分接時(shí)的匝數(shù)，即根本繞組匝數(shù):

乂一二需……而

(2-⑵

調(diào)壓繞組匝數(shù)&V=7000x5%=35()匝

1分接位置時(shí),NlTl=7350匝(+5%)

2分接位置時(shí),乂門=7000匝（額定分接時(shí)）

3分接位置時(shí),N\T5=665001(-5%)

⑷電壓比偏差（V%）計(jì)算

e.w—u

V%=^-------X100%(2-13)

u

一般K±0.25%

式中：e廠每匝電勢（V）；

卬-高壓線圈各分接位置的每相匝數(shù);

U-高壓各分接位置的相電壓（V）

2.89x7350-21218.24xl()0%=0J1%

匕5%%=合格

21218.24

%%=筌理*Z與ioo%=o.u%合格

2.89x6650-19197.46

匕%5%=xl00%=0.11%合格

19197.46

2.3.3繞組計(jì)算

.1高壓繞組：

⑴高壓根本線圈的匝數(shù)為7350匝，采用層式，端部出線，8根撐條

⑵每層匝數(shù)460匝，不滿層匝數(shù)450匝，共分16層

⑶導(dǎo)線規(guī)格：選用高強(qiáng)度縮醛漆包圓銅線（QQ-2）,導(dǎo)線漆包線最大外

徑1.044mm絕緣厚度為0.047mm

⑷線圈導(dǎo)線面積:0.7088mm2

⑸電流密度:2.50A/W

⑹高壓繞組尺寸計(jì)算

①高壓線圈軸向高度：

/=幽?%（叱.+1）+與］心（2-14）

式中：。一包絕緣后的絕緣導(dǎo)線寬度（〃0z）,如采用圓導(dǎo)線，那么為

絕緣導(dǎo)線直徑（Q）；

司廣當(dāng)導(dǎo)線沿幅向2根并聯(lián)（〃%=2）時(shí);需在每層的%處進(jìn)行一次換

位，而使線圈軸向增加一根絕緣導(dǎo)線寬度舔=⑸；如

mb=1（無換位）時(shí)，那么練=0；

〃「沿線圈軸向?qū)Ь€的并聯(lián)根數(shù)

叱「每層匝數(shù);

%「圓筒式線圈軸向裕度系數(shù)。

=[1.044xlx(460+l)+0]xl.12=539.038mm取539機(jī)加

高壓線圈電抗高度：

Hk=Hq-B,ynh(275)

式中：”一圓筒式線圈軸向高度(mm)

BI兩端出頭的絕緣導(dǎo)線寬度或絕緣導(dǎo)線直徑(Q)

4-導(dǎo)線沿線圈軸向的并聯(lián)根數(shù)

②高壓線圈幅向厚度

Bq=?,〃+￡%(2T6)

式中：24、一油道兩側(cè)的所有線圈幅向厚度之和

￡A,、二線圈層間所有軸向油道厚度之和

油道每側(cè)的幅向厚度

%=[A——低C+多.Q)kf(2-17)

式中：4-包絕緣后的絕緣導(dǎo)線厚度(〃?帆)，如采用圓導(dǎo)線，那么

為絕緣導(dǎo)線直徑(B)；

機(jī)廠沿導(dǎo)線徑向的導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)；

「油道一側(cè)的層數(shù)；

2一層絕緣每張厚度(，皿):

生-兩層間長絕緣的張數(shù)；

以-兩層間短絕緣的張數(shù)；

C「長絕緣的層間數(shù)；

Q-短絕緣的層間數(shù)；

和-圓筒式線圈幅向裕度系數(shù)；

不設(shè)油道，那么

Bq=1.044x16+0.08x(5xl5+4xl5)]xl.l2=30.80mm工3Qmm

.2低壓繞組

⑴低壓線圈匝數(shù)為80匝，采用層式，端部出線，8根撐條

⑵每層匝數(shù)40匝，共2層

⑶導(dǎo)線規(guī)格：選用ZB-0.45,導(dǎo)線絕緣厚度為0.45厚的紙包銅扁線,

導(dǎo)線尺寸為500x11.80

(4)線圈導(dǎo)線面積：58.14mm2

⑸電流密度:2.5A/mm1

⑹低壓繞組尺寸計(jì)算

①低壓線圈軸向高度：

%=[12.25xix(40+l)+0]x1.03=517.317//????取517〃?w

②高壓線圈幅向厚度

Bq=Bq、、=(5.45x2+0.008x3)xl.03=11.47/wn取115mm

2.3.4絕緣半徑及導(dǎo)線長度計(jì)算

.1線圈絕緣半徑計(jì)算

105鐵心直徑(mm)

?2

52.5鐵心半徑

+3鐵心至紙筒間隙

55.5內(nèi)線圈紙筒內(nèi)半徑

+1內(nèi)線圈紙筒內(nèi)半徑

56.5內(nèi)線圈紙筒外半徑

+1紙筒至內(nèi)線圈的油道厚度

57.5內(nèi)線圈內(nèi)半徑

+11.5內(nèi)線圈幅向厚度

69內(nèi)線圈外半徑

+8內(nèi)線圈至外線圈紙筒的油道厚度

77外線圈紙筒內(nèi)半徑

+4外線圈紙筒厚度

81外線圈紙筒外半徑

+15紙筒至外線圈的汕道厚度

96外線圈內(nèi)半徑

+30外線圈幅向厚度

126外線圈外半徑

義2

252外線圈直徑

+15相間距離

267鐵心柱中心距離

繞組尺寸示意圖：

.2繞組平均半徑

低壓繞組平均半徑

=R+上=57.5+U=63.25mm(2-18)

P-22

高壓繞組平均半徑

B

=7?.+^=96+—(2-19)

p,322

.3繞組平均匝長計(jì)算

Lpl=2成〃乂10—3(2-20)

式中：各線圈平均半徑

低壓繞組

高壓繞組

.4繞組導(dǎo)線總長計(jì)算

4=此?4，+〃〔2-21〕

式中：W二線圈的每相匝數(shù)；

線圈每相出頭長，對(duì)圓筒式線圈一般取〃=1。72左右，此處取1.0加

低壓繞組

高壓繞組

23575℃時(shí)繞組直流電阻計(jì)算

Rq=PjLq/Sq(2-22)

2

式中：0-導(dǎo)線電阻系數(shù)，銅導(dǎo)線(75°C)：pk=0.02135Q-mm/m

線圈導(dǎo)線總截面積

低壓繞組

高壓繞組

2.3.6繞組導(dǎo)線質(zhì)量計(jì)算

2.3.6.1裸導(dǎo)線質(zhì)量計(jì)算

Gq=mx%Sq,PqX10-3〔2-23〕

式中：巴-相數(shù)

p「線圈導(dǎo)線的密度，銅導(dǎo)線：g/=8.9g/c/

低壓繞組

高壓繞組

2.3.6.2帶絕緣導(dǎo)線質(zhì)量計(jì)算

…[1+盆)

(2-24)

式中：G%-線圈導(dǎo)線絕緣占裸導(dǎo)線重量的百分?jǐn)?shù)，扁導(dǎo)線:

K%(a+。一0.86〃+0.785用后

G%=md(2-25)

S

a、〃一單根裸扁導(dǎo)線的厚度、寬度

L單根裸扁導(dǎo)線的圓角，此處〃=1.0

導(dǎo)線絕緣厚度

導(dǎo)線絕緣與導(dǎo)線的密度比，電纜紙或高壓電纜紙包銅扁線：

低壓繞組

高壓繞組

2.3.7短路阻抗計(jì)算

短路阻抗4％由電阻分量4%和電抗分量Xk%兩局部組成

22

ZA%=J(X,%)+(/?,%)(2-26)

電抗分量

49.6〃四斗即(2_27)

6

etHkU)

電抗高度

Hk==537956+504.75=521.353帆牝=52.1452(2-28)

人22

漏磁寬度

4=Bql+A2+紇2(2-29)

Hk52.14

=7.61(2-30)

~~T~68.5

洛氏系數(shù)查表取夕=0.958

漏磁等值總面積

Z。R川+%（J+小與2（2-31）

■*

電抗分量

v49.6x50x1.65x7350x35.80x0.958x0.93一2

A.f%t/=-------------------------------------------------------=0.37%(2-32)

2.89x52.14x10°

電阻分量

&%=贏=磊=2.02%(2-33)

短路阻抗

22

ZA%=A/6.37%+2.02%=6.68%(2-34)

電抗分量調(diào)整：短路阻抗的允許誤差值，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為10%,但由于制

造時(shí)影響阻抗因素很多，故一般計(jì)算時(shí)誤差控制在3?4%以下，從上可知符

合標(biāo)準(zhǔn)。電抗計(jì)算，往往不能一次計(jì)算就能符合要求，需作適當(dāng)調(diào)整，頻率

和電流是不可能調(diào)變的，電抗分量的調(diào)整有三種方法：

1.調(diào)整匝數(shù)A及每匝電勢Q。當(dāng)電抗值偏大時(shí)，可增加每匝電勢Q增大,

匝數(shù)A必然會(huì)減少，從而到達(dá)降低電抗的目的。假設(shè)使g改變需調(diào)整磁密和

鐵心直徑，這種方法因變動(dòng)較大，一般都不用。

2.調(diào)整X。及上下壓線圈平均有效電抗高度當(dāng)電抗值偏大時(shí)。可

增加上下壓線圈平均高度砥，%增大，Z。必然隨之縮小。調(diào)整導(dǎo)線

尺寸及調(diào)整段數(shù)均可到達(dá)調(diào)整Hk及的目的。

3.調(diào)整上下壓線圈間距離，在滿足絕緣最小距離情況下，增減上下壓線

圈間的距離，可使電抗值增大或減小。這種方法浪費(fèi)材料，最好不用

2.3.8負(fù)載損耗的計(jì)算

一對(duì)繞組運(yùn)行時(shí)的負(fù)載損耗

PLZPR』』⑵35）

式中：Z與一被計(jì)算的一對(duì)繞組的導(dǎo)線電阻損耗之和

—被計(jì)算的一對(duì)繞組的導(dǎo)線附加損耗之和

被計(jì)算的一對(duì)繞組的引線損耗之和（本設(shè)計(jì)引線損耗不計(jì)）

匕-被計(jì)算的一對(duì)繞組的雜散損耗

2.3.8.1繞組導(dǎo)線電阻損耗計(jì)算

PR=m.\/Rq(2-36)

式中：團(tuán)、-相數(shù)；

/-分接的相電流；

叫一分接的想電阻。

高壓繞組

低壓繞組

2.3.8.2附加損耗計(jì)算

Kf%

Pf=PR(2-37)

10()

式中：PR繞組導(dǎo)線的電阻損耗;

K/%-繞組導(dǎo)線的附加損耗系數(shù)，一般用占導(dǎo)線電阻損耗的百分?jǐn)?shù)表示，此

處勺.％=3%o

高壓繞組

低壓繞組

2.383雜散損耗計(jì)算

對(duì)于630左憶4及以下的小型變壓器，一般采用層式線圈結(jié)構(gòu)，由于它的

漏磁不大，故將雜散損耗一并在附加損耗中予以考慮，不在單獨(dú)計(jì)算。

2.3,8.4負(fù)載損耗小計(jì)

2.3.9空載損耗及空載電流計(jì)算

2.3.9.1空載損耗計(jì)算

SO）

式中：K.「空載損耗工藝附加系數(shù)，鐵心為全接縫時(shí)，查表取1.3；

p,「鐵心硅鋼片單位損耗，根據(jù)鐵心柱磁通密度（紇查表取1.14W/Rg；

G“-鐵心硅鋼片總重量

=3汨、小x10-4+4MAx1廠+G。（2-31）

式中：「鐵心柱重（版）；

GF2-鐵加重（kg）；

”卬-窗高0加）；

也.兩鐵心柱中心距（加加）；

Sz廠鐵心柱截面積（初2）；

4-鐵胡截面積(a〃2),4=S.；

Go?角重伙g)；

片硅鋼片比重，冷軋硅鋼片為7.65g/cm3

2.392空載電流計(jì)算〔一般忽略由空載損耗產(chǎn)生的空載電流的有功局部)

中小型變壓器063()(云”)的空載電流：

G+GX+

J0/(FIF2+GOka--S-n-q

%=------------------------------z-h---——)-12-32J

10Q

式中：KA-鐵心轉(zhuǎn)角局部勵(lì)磁電流增加系數(shù)，對(duì)全接縫，一般取KA=4；

S?.鐵心柱凈截面積9小)

〃廠鐵心接縫總數(shù)，三相三柱式一般取8

狐.-鐵心單位磁化容量(憶4/依)，根據(jù)鐵心柱磁密(4),查表取3.7401M/必

幻■接縫磁化容量僅43/),根據(jù)斜接縫處磁密(優(yōu)切=與"/后)，查表取

0.496VA/c/n2

2.3.10繞組的溫升計(jì)算

⑴繞組散熱面計(jì)算

電力變壓器在運(yùn)行過程中因各線圈電流的流動(dòng)和電磁場的存在而產(chǎn)生

電能損耗，并轉(zhuǎn)換成熱能向外擴(kuò)散,使變壓器各部位的溫度不同程度地升高。

溫升的上下與變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能參數(shù)、運(yùn)行電壓、承當(dāng)負(fù)載、環(huán)境溫

度、冷卻散熱方式等密切相關(guān)。變壓器運(yùn)行溫升必須控制在一定一定范圍內(nèi)，

以減少溫度異常對(duì)變壓器絕緣材料的影響，實(shí)現(xiàn)變壓器的預(yù)期設(shè)計(jì)壽命，保

證平安運(yùn)行的

由于環(huán)型鐵心被線圈所包圍，因此環(huán)型變壓器的散熱面積就是線圈的散熱面

積。環(huán)型變壓器的內(nèi)孔根本上是不參與散熱的，我們可以把環(huán)型變壓器視為

一個(gè)圓柱體。用等效圓柱體的外表積作為變壓器的散熱面積，由此產(chǎn)生的誤

差通過散熱系數(shù)來修正。⑺

5“二%力2水內(nèi)〃/10一6⑵33)

月

式中："修■鐵心柱數(shù)，三相三柱式機(jī)”,=3

K廠被計(jì)算散熱面折算系數(shù)，它與線圈外表接觸的物體有關(guān)，瓦楞紙

板取K,“V=0.85；

R廠被計(jì)算散熱面處的線圈半徑(“〃)；

H-電抗高度(加〃2)。

高壓繞組

低壓繞組

⑵繞組的熱負(fù)載計(jì)算

K/%)

PR1+

100

/(2-34)

式中：耳-被計(jì)算繞組的電阻損耗(w),當(dāng)分接范圍在±5%以內(nèi)，且變壓器

額定容量不超過250(%E4,選取主分接時(shí)的電阻損耗(W)

0%.被計(jì)算繞組的附加損耗系數(shù)；

被計(jì)算繞組的散熱面(小)。

高壓繞組

低壓繞組

⑶線圈對(duì)油溫升

變壓器只有在特殊恒溫條件時(shí)，即環(huán)境溫度是恒定，變壓器工作溫度或

者溫升才只有固定一個(gè)值。但絕大多數(shù)情況下不是恒溫的，環(huán)境溫度隨季節(jié)

而有一個(gè)變化范圍，于是變壓器的工作溫度也有一個(gè)范圍。由于環(huán)境溫度是

年平均值，所有有關(guān)變壓器的溫度均是指年平均值。⑺

%.=0.065碟+△烏十＜25K（2-35）

式中：%,-高壓或低壓繞組的熱負(fù)我（卬//）

被計(jì)算線圈的層間絕緣校正溫差（K）,當(dāng)/〃K0.64"?〃?不予校正；

被計(jì)算線圈的層數(shù)校正溫差（K），當(dāng)＞0.64〃姓,按0.64mm

計(jì)算；△黑=0.002黑（%-2?底.

其中：b”被計(jì)算線圈的相鄰的兩層間絕緣總厚度，即絕緣加導(dǎo)線絕（加利）,

此設(shè)計(jì)中高壓繞組6cm=0.471mm，低壓繞3cm=0.69mm；

被計(jì)算線圈的總層數(shù)；

機(jī)「被計(jì)算的線圈與汕接觸的散熱面數(shù)

高壓繞組：

低壓繞組：

2.4油箱尺寸計(jì)算

2.4.1油箱尺寸估計(jì)

油箱尺寸是由線圈尺寸、線圈對(duì)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(jì)算時(shí)也應(yīng)該盡

量估計(jì)準(zhǔn)確。本設(shè)計(jì)采用矩形油箱。

⑴油箱內(nèi)壁長度4估算

Lh=2Mo++C/'=2x267+252-f-100=886trun(2-36)

⑵油箱寬度紇估算

Bh=D}+Q=252+200=452mm(2-37)

⑶油箱內(nèi)壁周長乙估算

lzh=2億+練)=2x(886+452)=2676mm(2-38)

⑷油箱高度凡估算

%="o+2%,+/2j+C〃=686.038+2x10+5+30=741.03mm（2-39）

式中：

-鐵心中心距（rnm）；

0-調(diào)壓繞組外直徑（，加%）；

至油箱兩邊空隙（〃加?）；

孰-延繞組寬度方向至油箱兩邊總空隙（，加）

兒-鐵心窗高（〃加2）；

%廣鐵胡高度（〃加力；

%-墊腳總高度（nun）；

-鐵心頂部至油箱空隙（即?）。

2.4.2箱壁散熱面積計(jì)算

⑴箱蓋兒何面積計(jì)算

⑵箱壁幾何面積計(jì)算

2.4.3散熱器的選擇及油和繞組溫升的計(jì)算

2.4.3.1散熱器的選擇

選用片式散熱器5E7.423.345.13；共選用2只5片散熱器，自冷式的每片

散熱面積為%=1.39冽2,每片散熱器油重g聲=21匕，每片散熱器本體重

gaz=29kg，那么有：

有效散熱面積：

S.=K凡+K而S/￡Sps（2-40）

式中：K*?箱蓋有效散熱系數(shù)，取0.75；

廠箱蓋有效散熱系數(shù)，查表取（）.85；

S小箱蓋幾何面積（加2）；

S廠箱壁集合面積向2）；

?外■片式散熱器總有效散熱面積仇2）

式中：勺,「片式散熱器只數(shù)；

片距修正系數(shù)

=1-0.02（%-4產(chǎn)=1-0.02'（4.19-4產(chǎn)=0.9973；

。廠半片寬與片間空隙之比，總°仆=4.19；

2凡-/2x（50-13）

紇「片式散熱器寬度（加72）,取310；

4廠片間中心距（〃?勿?），取50；

3P.片厚（〃加7）,取13。

Cps-片式散熱器中心距（""72）

以-片數(shù)修正系數(shù)，

=1.1-0.027（〃〃-3產(chǎn)=1.1-0.027x（5-3）0-58=1.06；

K.廠片高修正系數(shù)，

4,■外表系數(shù)，自冷式：

5。-對(duì)流散熱面（〃/）,

5尸-輻射但熱面（〃廣），

〃廠每只片式散熱器片數(shù)

2.4.3.2油箱單位總熱負(fù)載計(jì)算

1.。5（—=1,。5><（28。+202。）=565.57卬/病〔24〕

?Svv4.27

2.433油對(duì)空氣的溫升計(jì)算

油對(duì)空氣的平均溫升：

08

伙.=KV/「8=0.262X565.57=41.71K（2-42）

2.434繞組對(duì)空氣的平均溫升計(jì)算

低壓繞組：

高壓繞組：

2.5短路電動(dòng)力計(jì)算

當(dāng)變壓器接有正常的負(fù)載運(yùn)行時(shí)，作用在線圈導(dǎo)線上的力很小。當(dāng)變壓

器發(fā)生突然短路的故障時(shí)，短路的沖擊電流高達(dá)額定電流的30多倍，導(dǎo)線

上的應(yīng)力要增大1000咯。這樣大的力，可能使線圈損壞，所以設(shè)計(jì)變壓器

時(shí)，必須對(duì)線圈的機(jī)械強(qiáng)度加以核算。⑻

2.5,1繞組區(qū)域劃分

區(qū)域高壓繞組低壓繞組

匝數(shù)匝數(shù)

高度（/陽區(qū)）高度（7WI）

11835120.0620122.5

21837120.0620122.5

31838120.0620122.5

41840120.0620122.5

2.5.2安匝分布計(jì)算

區(qū)域高壓安匝低壓安匝不平衡安平均安匝平均高度

(%)(%)匝(％)(%)(nim)

I24.97925.0-0.02124.9895121.28

II24.99325.0-0.00724.9965121.28

III24.99425.0-0.00624.997121.28

IV25.03425.00.03425.017121.28

總和1001000100485.12

不平衡安匝分布圖;

0.028

0.034

2.5.3漏磁計(jì)算

漏磁高度hs=48.512cm

橫向洛式系數(shù)計(jì)算

查圖得2=0.215

漏磁總安匝（％）計(jì)算

2.5.4短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)計(jì)算

K/=」一（2-43）

Zk+Zs

式中：Z/.變壓器短路阻抗（％）；

Z■線路阻抗（％）;Z,.="”

‘Pad

式中：P-系統(tǒng)短路容量（左幺），查表取1X106

ad

2.5.5不平衡安匝漏磁組所產(chǎn)生的總軸向力計(jì)算

式中：Kd?短路電流沖擊系數(shù)，一半計(jì)算時(shí)取1.6；

（?繞組平均半徑（皿）。

2.5.6繞組導(dǎo)線應(yīng)力計(jì)算

2.5.6.1高壓繞組導(dǎo)線應(yīng)力計(jì)算

⑴由輻向力引起的拉應(yīng)力：

式中：〃■額定相電流（4）;

N.每相額定匝數(shù)；

〃〃-每個(gè)繞組并聯(lián)分支數(shù)；

〃廠線段中導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)；

兄-繞組有效高度（四）；

S「單根導(dǎo)線截面積加

⑵由軸向力引起的彎曲應(yīng)力:

式中：最大漏磁組的不平衡安匝百分?jǐn)?shù);

〃、導(dǎo)線軸向?qū)挾?c/n)、導(dǎo)線幅向厚度(cm)；

R-被計(jì)算繞組的外半徑(cm)；

Z彳