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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流变压器计算.精品文档.前 言变压器是根据电磁感应定律，将交流电变换为同频率、不同电压交流电的非旋转式电机。变压器是随着电磁感应现象的发现而诞生，经过许多科学家不断完善、改进而形成的。同时变压器也是工厂供电系统中最重要的元件，在现实的运用中显示越来越重要的作用。随着信息技术、材料技术、新能源技术等新技术与制造技术的相互交叉渗透,融合,使传统意义上的制造技术在原有基础上得到了质的飞跃,形成了当代的先进制造技术,与传统制造技术相比,它既有继承性,又有质的区别;它既有特定的含义,又是动态发展的,想对而言的.如今,先进制造技术已成为各国经济发展和满足人
2、民日益增长的主要技术支撑,成为加速高新技术发展和和实现国防现代化的主要技术支撑,成为企业有激烈的市场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键因素。继电保护装置是电力系统密不可分的一部分，是保障电力设备安全和防止、限制电力系统大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。国内外实践证明，继电保护一旦发生不正确动作，往往会扩大事故，造成严重后果，而继电保护装置既各种不同类型的继电器，以一定的方式连接与组合，在系统发生故障时，继电保护装置动作，作用与断路器脱扣线圈或给出报警信号。以达到对系统进行保护的目的。总体设计思路图概 述变压器作为一种能量转换器，广泛地应用于国民经济各部门，各领域。由于使用了变
3、压器，使得发电机、传输电力的电网以及应用电 力的用电设备，都有可能选择最合适的工作电压，安全而经济的运行。变压器类产品包括变压器、互感器、调压器、电抗器等，品种规格繁多，但基本原理和结构是相似的。变压器设计包括电磁计算与结构设计。电磁计算的任务在于确定变压器的电磁负荷和主要尺寸，计算性能数据以及重量、外形尺寸等。计算的结果必须满足有关技术标准的规定和使用部门的要求。结构设计的任务是选定各种结构件的型式，核算各部分的强度。特别重要的是保证绕组的绝缘强度和动、热稳定性，以及铁心和油箱的机械强度。同的应使整体结构及其零部件的制造符合节约原材料、加工方便以及便于安装、运输和维护修理等要求。在进行系列产
4、品设计时，还要做到统一技术条件，统一标准件、统一安装尺寸和连接尺寸，以及从整个系列来考虑某些设计。本篇主要论述变压器的电磁计算和温升计算，并稍涉及与结构设计有关的问题。变压器的产品设计，尤其是系列产品设计，要根据国家的经济技术政策、资源情况以及制造和运行部门的要求，合理的制订变压器的性能数据和相应的结构。例如降低损耗可以捉高运行的经济性，但在一定的材料水平下，过分降低损耗，势必导致材料消耗量和制造成本增加。设计者要立足全局，综合考虑各方面因素，力求所设计的产品单位容量的损耗和材料消耗都达到经济合理的指标。在我国较普遍地认为，用“十年变电成本”来估价变压器的总体经济效益是合理的。所谓“十年变电成
5、本”是指变压器的价格与变压器十年运行期内损耗费用之和。也就是说按厢“十年变电成本最低”的原则所设计的产品是最佳方案。因此，要做好变压器的产品设计，必须不断完善设计理论，采用最新计算技术进行优化设计，同时应尽可能采用新材料，新工艺和新结构。对电力系统而言变压器是一个主要的设备，一般从发电机发出来的电压只有1020KV；要将大功率的电能输送到很远的地方，采用这样低的电压是不可能的。因此，只能将电压用升压变压器升到一定的高压等级进行高压输电。当电能送到用电区后，又必须用降压变压器将输电电线上的高电压降到配电系统的电压。然后，再经过一系列的配电变压器，将电压降低到用电电压以供用户使用（如大型动力负荷用
6、电3000V或6000V；小型动力负荷380V；照明电压220V）。由此可见，在电力系统中，变压器的地位是十分重要的，不但需要的量多（这是因为一般发电机与变压器的容量之比是1：6左右），而且要求其性能好，运行安全可靠：这就对制造部门提出了较高的要求。变压器除了应用在电力系统外，还应用在需要特种电源的工业企业。如给冶炼供电的电炉变压器，电解或化工用的整流变压器，试验用的变压器和调压器等。目前大型电力变压器普遍采用低损耗，有载调压的结构形式，都采用强迫油循环冷却方式。现在生产的变压器除了完成标准要求的出厂试验项目外，还要根据用户要求增加一些补充试验项目，使大型变压器出厂前得到严格的考核。随着大型变
7、压器内部结构的不断改进，变压器承受过电压和过电流的能力不断提高。由于容量的增大，电压等级的升高，大型电力变压器比中小型变压器的结构特点，特别是大型变压器的绝缘结构相差很大。由于大型变压器结构的复杂化，要求从事变压器装配的人员必须具备一定的变压器理论基础知识和较高的操作技术，以及较为丰富的实践经验。本次设计的这台变压器，主要是应用于电力网的配电，它的电压等级为35KV，容量为8000KV，采用扁铜线绕制绕组，铁心材料采用有晶立取向的冷轧硅钢片，并应用全斜的迭片方式叠压而成。这台变压器具有低损耗、低噪音的优点，还有耐压过压能力强等特点。其次设计中的内容有额定电压和额定电流的计算、铁心直径的选择、铁
8、心截面设计、线圈匝数的计算、线圈型式的选择及线圈排列、导线选择、线圈辐向尺寸的计算、绝缘半径计算、阻抗电压计算、高压线圈数据计算、低压线圈数据计算、铁心计算空载损耗P0的计算、空载电流I0的计算、涡流损耗百分数Kw的计算、线圈对油温升的计算、油箱尺寸的估算、杂散损耗计算、总损耗计算、箱壁散热面计算、散热器的选择、油平均温升TS的计算、油顶层温升计算、线圈平均温升TX的计算、机械力计算、变压器重量计算等。这次设计由刘金泽老师指导我们完成，我们的导师为我们解决了很多的问题，也付出了很多的心血；使我们能够顺利完成这个设计，在设计完成之际，对她表示衷心的感谢。高压变压器基本结构及电磁方案设计一 产品规
9、格及技术要求1) 变压器额定容量 ：8000 KVA2) 变压器额定线电压U和分接范围，高压侧线电压 UL1=350002.5%V ，低压侧线压为UL2=10500V 3) 变压器连接组： Y/d114) 变压器相数： m=35) 额定频率： f=50 HZ6) 高压和低压线圈空气的平均温升为 65度7) 冷却方式： 油浸式风冷8) 油顶层对空气的平均温升： 55度9) 油对空气的平均温升： 40度10) 空载损耗： P0=11.5 KW11) 负载损耗： PK=45KW12) 空载电流： I0=0.8%13) 阻抗电压： UK=7.5%14) 高压线圈一分钟工频实验电压为85 KV；低压线圈
10、一分钟工频实验电压为35 KV15) 变压器运行条件：应用于一般地区，海拔在1000米以下，气温最高为+40度，最底为-30度，年平均气温为+20度 二 主要材料1 硅钢片：冷轧硅钢片，厚度为0.35mm, Z110.352 线圈导线：纸包扁铜线：ZBt3 绝缘材料： 采用A级绝缘绝缘材料，最高平均温度不超过105度4 线圈绝缘漆：1031# 三 变压器主要结构的确定变压器的主要结构参数通常是指铁心直径D、绕组匝数N和绕组轴向高度H。在满足给定的技术条件和性能数据下，这些结构参数的最佳配合，可以使变压器的制造成本和运行费用最小。铁心结构：铁心柱的夹紧，用环氧无纬玻璃丝粘带绑扎；铁轭用铁轭螺杆和
11、方铁通 过夹紧件夹紧；铁心叠积方式采用全斜接叠积；铁轭的级数与铁心柱级数一致；铁轭截面积与铁心截面积一致1 线圈压紧采用压板2 采用单相五位置DWJ型无励磁开关。3 采用拱顶油箱。图3-1 三相铁心叠积图 四 额定电压和额定电流的计算1 高压线圈为“Y”型接法时，其各级分接线电压分别为：UL1=350001.05=36750 V UL2=350001.025=35870V；UL3=35000V； UL4=350000.975=34130 V；UL5=350000.95=33250 V；其相电压分别为：UP1=UL1/=36750/=21220 V UP2=UL2=35870/=20710 V
12、；UP3=UL3/=35000/=20210 V UP4=UL4/=34130/=19710 V；UP5=UL5/=33250/=19200 V2 低压线圈为“”型接法时，其相，线电压相等，即UL2-2=UP2-2=10500 V3 高压线圈为“Y”型接法时，其相，线电流相等即 IL1=IP1=P/（UL3）=8000/（35000）=132安4 低压线圈为“d”型接法时其相电流IP2和线电流IL2分别为：IL2=P/（UL2-2）=8000000/（10500）=440安IP2=IL2/=440/=254安 五 铁心直径的选择铁心直径的大小，直接影响材料的用量，变压器的体积及性能等经济指标。
13、故选择经济合理的铁心直径是变压器设计的重要一环。硅钢片重量和空载损耗随贴心直径增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗随铁心直径增大而减小。合理的铁心直径就是硅钢片和导线材料的用量比例适当，达到最经济的效果，故铁心直径的大小，与采用的硅钢片性能和导线材料直接有关。根据关系式的推导，铁心直径D与变压器容量P的四分之一次方成正比的关系，因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量进行计算，为了计算方便，均以每柱的物理容量为基础，按下式求出铁心直径D 铁心直径的选择：D=K 式中K系数，由硅钢片性能和导线材料而定，采用冷轧硅钢片铜导线时K取535
14、7在此取K=53P为每柱容量，三相双绕组变压器每柱容量为：P=PN/3=8000000/3=2667 KVA D=53=380.87mm 取标准值为：380mm 六 铁心截面设计1 级数的确定： 铁心柱截面为一个多级梯形，外形近似于圆形，梯形的级数越多铁心有效截面积越大根据材料情况和制造工艺的水平，应尽量增加铁心柱级数；由表查出直径为（270390）的铁心，级数一般取11级。2 叠片系数KFe的选取： 叠片系数由硅钢片的波浪性，绝缘膜厚，铁心夹紧程度而定。在此取0.93，由表查出此时的铁心有效截面积为977.4.3 每级宽度的确定： 图6-1 铁心柱截面图4. 铁心温度： 铁心各级间是否放油道
15、，由铁心温升计算来确定，铁心允许温度为80度，铁心对油的温度为： Q=Q1+Q2 Q1铁心表面对油的温升 Q2铁心内部对铁心表面的温升 当Dmm时Q1，Q2可按下式计算Q1=0.35Q2=28PW 式中：q0-铁心表面热负荷 q0=PWFS PW=PC（1+PC硅钢片的每公斤损耗瓦数C校正系数，取20%a-最大片宽37cm ，b-叠压厚度 36.2cm K系数， K=Z110.35硅钢片磁密取17千高斯时P=1.54W/KgQ1=铁心对油的温升Q=Q1+Q2=22.8+6.4=29.2度油平均温度取40度，故铁心对空气的温升为29.2+40=69.2度，小于80度铁心可以不开油道。 七 线圈匝
16、数的计算1 电压的确定：U=4.4fwWBAC10-5=式中：f频率 取50 HZ W线圈匝数磁通，=BAC B磁通密度， 千高斯 AC铁心有效截面积 cm22 每匝电压 伏/安3. 低压线圈匝数的确定，最后求得每匝电压和磁密B，用和低压线圈电压初算低压线圈匝数。 =10500/36.924=284.36 结果取值为W2为285匝 每匝电压et为： 磁密B为：4. 高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核因为高压线圈的分接范围是35000，故应求出2.5%相电压的匝数。2.5%相电压=21220-20710=510伏，2.5%相电压的匝数=510/et=510/36.842=13.84，分别取13
17、和14匝两种。 实际2.5%相电压为： 13=36.84213=478.946 14=36.84214=515.788 计算高压线圈的匝数，首先从-5%开始； -5%时的匝数=，取522匝；实际-5%时的相电压为：52236.842=19231.524与标准电压的误差为： -2.5%时的匝数=522+14=536，实际-2.5%时的相电压为：19231.524+515.788=19747.33 与标准电压的误差为： 额定时的匝数=536+13=549，实际额定时的电压为：19747.33+478.946=20226.276 与标准电压的误差为： +2.5%时的匝数=549+13=562， 实际
18、+2.5%时的相电压为：20226.276+478.946=20705.222 与标准电压的误差为： +5%时的匝数=562+14576， 实际+5%时的相电压为：20705.222+515.788=21221.008 与标准电压的误差为： 八 线圈型式的选择及线圈排列1 线圈型式的选择 根据高压变压器电压等级，容量选择线圈型式；本例高低压线圈采用连续式线圈2 线圈高度的估计 对于阻抗电压为7.5%的变压器线圈高度按下式估算： 试取1165，以此高度选择导线尺寸 式中W为低压线圈匝数，取285匝 每相低压线圈电流，取254安3 选择线圈撑条数 根据铁心直径380查表取线圈撑条数为12条4 低压
19、线圈的段数及每段匝数的确定 此变压器的撑条数为12，分数段与整数段的差额为1/12=0.0833，低压线圈的匝数为285匝，接近的整数匝有5，3，4，6，算出各匝的段匝数为：285/（5-0.0833）=57.97段，取58段；285/（4-0.0833）=72.7段，取73段；285/（3-0.0833）=97.7段，取98段；285/（6-0.0833）=48.17段，取49段；参照相关数据在此取73段为宜，由于低压线圈要采用分数匝，除首末端外其它分数匝最好采用匝，其中N为撑条数.在此先假设所有匝数都为匝,则总匝数为73=285匝,总匝数与实际匝数之差为:285-285=匝;可看出多出了1
20、1个撑条数,要从几段中减去.现在从3段中减去9个撑条数,则变为3匝;再从1段中减去2个撑条数,则变为3匝;以上从4段中减去11个撑条数,由此可得各段匝数为: 段号段数每段匝数合计匝数PRQ3169 3 33113270计732855 高压线圈段数及每段匝数的确定 高压线圈不采用分数匝，一般带有分接段，为了分接段引出方便，35KV级电压分接段一般取8段。最小分接匝数为522匝，则分接段的总匝数为：576-522=54匝。 最小分接匝数为522匝，当每段匝数取6，7，8，9匝时可以算出的段数为：522/6=87，取87段；522/7=74.5，取75段；522/8=65.25取66段522/9=5
21、8段，取58段；35KV级电压总段数经验值为5676段，在此取58段较合理。由此可得每段匝数为：段号段数每段匝数总段数H分接F 段G 2658 6 7 9 12 42 522总计 66 576 九 导线选择1 段间油道 35KV级高压线圈首末两端各有6个油道，每个油道取值6MM，其余各油道为5，线圈中间的中断点油道取92 高压线圈共66段，那么就有65个油道，油道总高度为：6，纸板压缩后的高度为：3410.95=324，从估计高减去油道高的得导线高度为： 1165-324=841导线总高度除以段数得每根导线高为： 841/66=12.742每根导线高减去匝绝缘得每根裸线的高度b为；12.742
22、-0.5=12.24（匝绝缘取0.45，但考虑到裕度计算时取0.5），查导线表取导线标准高度为11.8毫米导线宽度a的确定： 当用铜导线时电流密度取值为34A/毫米2，在此取3.2A/毫米2。导线的截面积A=，采用2根并绕时单根截面积为41.25/2=20.625，在导线表上查出当a=1.9时截面积22.05最接近20.625，因此a，并绕两根匝绝缘厚度为0.45，计算值取0.5。 导线带绝缘计算高度为：11.8+0.5=12.3导线总高度为：毫米油道总高度为： 341毫米线圈总高度为：811.8+341-17.8=1135毫米17.8为纸板压缩高度，此数要使线圈高度的尾数为0或5，17.8占
23、341的5.2%符合连续式绕组压缩系数为4%6%的要求3 低压线圈导线的选择 低压线圈共73段，有72个油道，没个油道宽取4.5毫米，则油道的总高度为： 724.5=324毫米；因为高压绕组有分接区，为了使高低压绕组分布趋于均衡，低压绕组必须给出50100毫米的放大油道，暂定放大油道为80毫米，则油道的总高度为： 324+80=404毫米；纸板压缩系数按5%算，则压缩后的油道高度为40495%=383.8毫米。 低压线圈总高度为： 1135-383.8=751.2毫米 每根线圈的高度为： 751.2/73=10.3毫末， 减去匝绝缘和裕度后得裸线高度为：10.3-0.5=9.8，查表取标准值为
24、9.5毫米 导线宽度a的确定： 扁铜线电流密度取3.2A/毫米2，算出导线的截面积为：A=，由于导线截面积过大，为了减小涡流损耗采用4根导线并绕，每根导线的截面积为：，查表当b=9.5时最接近19.85的面积为20.92，对应的a值为2.24毫米。故低压线圈为： 匝绝缘为0.45毫米，采用4根并绕。 十 线圈辐向尺寸的计算1 低压线圈 导线厚度为a=2.24，加绝缘厚度后为：2.24+0.5=2.74，每段匝数取4匝计算，并绕根数为4，辐向制造裕度连续式绕组取3%，则低压线圈辐向尺寸为：2 高压线圈 导线厚度为a=1.9，加绝缘厚度后为：1.9+0.5=2.4，每段匝数取9匝计算，并绕数为2，
25、辐向制造裕度连续式绕组取3%，则低压线圈辐向尺寸为： 十一 绝缘半径计算主绝缘距离是根据试验数据和制造经验确定的。1低压线圈套装裕度，低压纸筒内经对铁心圆边的空隙，1最小取6，主要考虑铁心选片的翘起和玻璃带所占的位置。C低压线圈对铁心的绝缘距离，按设计手册规定10KV电压等级C最小取16mm，即C=t12610=16t1低压纸筒厚度，取6mm2低压线圈内油道间隙，取10mmA高压线圈与低压线圈之间的绝缘距离，按设计手册规定；35KV电压等级A最小取27mm，在此取36，即A3t24=14+14+8=36t2高低压线圈间纸筒，取8mm3低压线圈外油隙，取14mm4高压线圈内油隙，取14mmR2低
26、压线圈内半径：R2=R1+1+C=190+6+16=212R3低压线圈外半径：R3R2+B1=212+45=257B1低压线圈辐向尺寸R23低压线圈平均半径：R23R2+=212+=234.5R4高压线圈内半径：R4=R3+A=234.5+36=293R34高低压线圈间空隙平均半径：R34R3=275R5高压线圈外半径：R4+B2=293+44.5=337.5B2高压线圈辐向尺寸R45高压线圈平均半径：R45=315Dx高压线圈外径：DX=2R5=675M0两铁心柱的中心距离：M0Dx5675+30=7055相间距离图11-1 铁心片的尺寸 十二 阻抗电压计算当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻
27、抗电压，当阻抗电压符合要求后，才能进行线圈数据计算。阻抗电压由电阻压降U2%和电抗压降UP%l两部分组成，但对大容量变压器，阻压降很小，计算时可省略，电抗压降：UP =7.64% f=50HZ；K=1.03 （B1-0.05）+（B2-0.05）+（A+0.05）=12.5 根据Hx/=113.5/12.5=9查表得R=0.96 D180阻抗电压误差为： 十三 高压线圈数据计算1、 电流密度J12、 平均匝长L13、 导线总长l1 11=L1W1+2=1.97576+2=1136m 额定电压时，导线总长l1H 11H=L1W1H+2=1083m4、 75。C时额定电压时的电阻R75。C5、 7
28、5。C时高压线圈负载损耗P1x P1X=3I1a2R75C=313220.52=27181W6、 高压线圈铜线重量G1m，kg G1M=3带绝缘的导线重13371.0057=1345kg 十四 低压线圈数据计算1、 电流密度： 2、 平均匝长L23、 导线总长l2I2=L24、 75。C时低压线圈电阻R75。C R75=5、 75。C时低压线圈负载损耗P2x P2K=3Ia22R75=325420.1=19350W6、 高压线圈铜线重量G2m，kg G2M=带绝缘的导线重9381.01=948Kg十五 铁心计算1、 铁心柱中心距M0的计算，mmM0Dx5675+30=7052、 铁心窗高Hw的
29、计算： HwHx2h1135+280=12953、 铁心柱部分重量Gc的计算 GC=4、 铁轭部分重量Gy的计算： Gy=2109Kg5、 铁心转角重量G0的计算： 经查表D为380的心柱，当叠压系数为0.93时，净面积为977.4，铁心角重为604Kg6铁心硅钢片重量GFe:=GC+Gy+G0=2901+2109+604=5614Kg 十六 空载损耗P0的计算变压器设计中计算空载损耗、空载电流，往往是先从试验求得由某一材料制成的铁心在不同磁密下的单位质量的损耗和激磁容量。空载损耗P0：K 1.2 ，由磁通密度B，查得Pw 1.54 W/Kg。 P0=kPWGFe=1.21.545614=10
30、37.4w 十七 空载电流I0的计算变压器空载运行时，从电网吸取的有功功率是供给铁心的磁滞与涡流损耗以及一次线圈在空载电流下的电阻损耗。因此，空载电流的有功分量与额定电流之比为从电网吸取的无功功率是用以在铁心中建立主磁通。主磁通的路径除铁心型式为卷铁心的以外，都包含铁磁体与间隙两部分。同样地用试验方法测量出铁心在不同磁密下单位重量的磁化容量qFe 。空载电流I0是以额定电流的百分数表示的，它由两部分组成： =0.78% 十八 涡流损耗百分数Kw的计算1、 高压线圈涡流损耗百分数Kw的计算：2、 低压线圈涡流损耗百分数Kw的计算 十九 线圈对油温升的计算 线圈对油的温升计算，首先要算出线圈表面热
31、负荷，。一般连续线圈的热负荷计算，是以一个负荷最大的线饼计算的。 (W/m2)式中 I线饼中流过的电流，A； K1系数，本设计为铜线取22.1;J线饼中的电流密度，A/mm2；W线饼中匝数；K2线匝绝缘校正系数，由于a11.75a，则K21;a导线厚度，mm；a1导线带绝缘厚度，mm；K4导线中总的附加损耗百分数；K5线饼的有效散热表面积之比：L线饼端面的周长，（mm）；1、高压线圈的热负荷 2（na1+b1）=2（292.4+12.3）=111 n线饼中导线根数 a1导线带绝缘厚，b1导线带绝缘宽 K5=， 采用40毫米宽的垫块10个1、 高压线圈对油温升Txy1=式中 Tj1线圈绝缘校正温
32、升 =Kqx(K系数，查表，取0.0004) Tj18980.0004=0.35Ty1段间油道宽度校正温升；，P取-1 本设计高压按段间油道为5mm，线圈辐向尺寸为44.5， P值按下表查出：段间油道线 圈 辐 向 尺 寸 （mm）303540455055604.5-3-2-10+0.5+0.75-3.5-3-2-10+0.5+0.86-4.8-4-3-2.5-2-1-0.52、 低压线圈的热负荷：L=2（342.74+10）=85.76采用30毫米宽垫块10个K5=1=0.8=1014.53、 低压线圈对油的温升TXY2= P取-14、 线圈对空气的温升：线圈对空气的温升是线圈对油的温升和油
33、对空气平均温升两者之和。为了减少主要材料（硅钢片及导线）的消耗，一般适当的增加散热器，降低油对空气的平均温升，提高线圈对油的纹温升，以达到节约主要材料之目的，一般线圈对油的温升，控制在30度以下，最好为25度左右。 二十 油箱尺寸的估算油箱尺寸是由线圈尺寸、线圈对油箱的距离、开关、套管、引线尺寸的布置决定的，油箱尺寸的最后确定，是由布置图来定的。1、 油箱端面尺寸：因为高压侧电压较低，套管较小，故油箱尺寸主要由开关决定。开关是选用DWJ型单相夹片式的。线圈对箱壁的距离按35KV级绝缘距离和降低杂散损耗，取80mm即。油箱的宽度B BD+2B1=337.52+2125=925mm D高压线圈直径
34、 B油箱宽度 B1高压线圈对箱壁的绝缘距离油箱的长度L L=2M0+D+2（75100）=2705+2337.5+285=2255油箱直线部分长L L=L-B=2255-925=1330 2、 油箱高度垫脚取20mm，垫脚绝缘厚度取5mm，上铁轭至油箱顶一般最小值为240，本设计取245mm。图20-1 油箱尺寸 二十一 杂散损耗计算油箱周长L=油箱平均半径Rp=漏磁通在结构上产生的损耗K=式中 K系数,三相变压器当电抗UX10.5%时，取2.19； UX电抗压降百分数；每柱磁通；=16963977.4=16579.6千线 H线圈有效电抗高度；R34高低压线圈间空道的平均半径mm。 二十二 总
35、损耗计算首先要算出时的负载损耗，因为这项损耗标准是按时规定的。还要算出85时的损耗，用来计算油温升，因为变压器的寿命是按年平均气温20时计算的，因此线圈温度为65+20=85。表7项 目75损耗（KW）85损耗（KW）高压线圈负载损耗27.1高压涡流耗27.11.8%0.48低压线圈负载损耗19.3低压涡流耗19.32.1%0.4杂散损耗427引线损耗约19.32%038总负载损耗51.9 51.91.032=53。6空载损耗10.37 10.37总损耗6227 639 二十三 箱壁散热面计算1 拱顶部分几何面积（图7阴影部分），米A1=8R2+=82. 下部箱壁（图中阴影以外的部分），m2A
36、2=（2）H=（2m23箱壁有效散热面, m2A3=1.05（A1+ A2）=14.6m2 二十四 散热器的选择1 估算油平均温升线圈温升标准规定为65，如考虑到制造裕度，一般都算到最高为63。=63线圈对油温升=6320=432 估算热负荷Py按=0.19143,算出qy= 1052注:式中减7是考虑散热器上风扇电机的风扇叶修改角度后,提高了散热效能的结果。3. 估算总的有效散热面A A=63.9/1052=60式中 P为85时总损耗(W) 。4. 散热器的总散热面A4 A4=AA3=60-14.6=45.4式中 A3箱壁有效散热面,m25. 散热器上下联管中心距的选择根据油箱高度及散热器规
37、格表选取上节油箱高=23051302175,根据2175mm选中心距为1800mm为合适。6. 散热器管数的选择散热器总散热面积A445.4m2从表8中看出,选择88根管,中心距为1800mm的3只散热器总散热面为320=60 m2与A4比较接近,同时考虑油箱周围布置3只散热器的位置是可以的。表8散热器联管中心距(mm)吹风时有效散热面88 根 管100 根 管1400165018802000 2285 248515.9 18.1 20 21 23.8 26.6 22.7 23.8 26.4 28.2 二十五 油平均温升TS的计算总有效散热面A=60+14.6=74.6 m2热负荷qy= Ty
38、=0.19135.4 二十六 油顶层温升计算TS=1.2Ty+T1.255油顶层温升,最高算到54,留有1的裕度。式中 T散热中心校正值，此值是根据值Ty和发热中心高h1与散热中心高h2比值而定(图8)。H=0.89查表9得T10表9HTyTTyTTyTTyT0.890.880.871213.515555192021.566626.52829 8 8 835.53738.5 10 10 10 二十七 线圈平均温升TX的计算1 高压线圈TX1=TXY1+Ty=18.3+35.4=53.765式中 TXY1高压线圈对油温升；Ty油平均温升。2 低压线圈TX2= TXY2+ Ty=20+35.4=5
39、5.465式中 TXY2低压线圈对油温升。 二十八 机械力计算对变压器进行结构设计时,必须考虑到变压器在运行过程中,由于线路故障短路或变压器线匝内部短路而产生的机械力,以及机械力对变压器的器身结构和线圈的作用结果因此首先应计算出机械力的大小,以及结构及线圈导线所受的应力在结构布置时应对线圈压紧装置的夹件以及铁轭螺杆等均应作详细计算,以保证结构强度的可靠性。1 轴向力计算在漏磁组内短路电流稳定值所产生的轴向机械力按下式计算 Fi=RCPJH2WH2式中 Ky由于不稳定工作条件下直流量电流使轴向力增大的倍数,一般在计算时,取Ky=1.4；K1短路电流稳定值的倍数,其值与变压器本身阻抗和线路短路容量
40、有关系,一般按下式计算： K1=12.2式中 UK变压器线圈阻抗面分数为7.64%；ZS线路阻抗百分数 ZS=式中 P变压器额定容量（kVA）PS系统短路容量,35kV级为1.5106 kVA。=12.5cm， RCP=R34=27.5cm按设计手册查得洛氏校正系数n0.39IH额定电流，254A；WH额定匝数，285匝。按设计手册查得135代入公式F1=0.3927.525422852135=10170kg2. 导线应力计算 (1).辐向力所引起的线圈导线应力按下式计算 FX=kg/cm2式中 Kf考虑短路电流非周期分量的影响而引入的冲击系数,一般在计算时取1.6式中 m相并联支路数n并绕导
41、线根数；AX单根导线截面（cm2）；R洛氏系数,为0.96；RP线圈平均半径,高压线圈RP=R45=31.5cm；低压线圈RP=R23=23.4cm。高压线圈导线幅向应力FX=270kg/cm2低压线圈导线幅向应力 FX=212kg/cm2(2). 轴向短路应力所引起的导线弯曲应力按下式计算Fy=kg/cm2式中 m最大不平衡安匝百分数；l两垫块间距离,cml=B式中 N沿圆周分布的垫块；R线圈外半径,cmB垫块宽度,cm。高压线圈垫块间距离 l=417.2cm；低压线圈垫块间距离 l=313.1cm；式中 a导线幅向尺寸即导线厚度,cm；b导线轴向尺寸即导线宽度,cm。高压线圈导线轴向弯曲应
42、力 Fy=205.5kg/cm2低压线圈导线轴向弯曲应力 Fy=157.7kg/cm2高压线圈的导线应力 F=FX+Fy= 270+205.5=475.5 kg/cm2低压线圈的导线应力 F=F X+Fy= 212+157=369 kg/cm2注:短路时导线的许用应力一般规定为:铜线F1600 kg/cm2。 二十九 变压器重量计算1. 器身重量G器=（GFE+GCU）K=（5614+1345+948）1.15=9093kg式中 K杂类系数,铜线圈变压器及以下为1.15；GFE硅钢片重量，kg；GCU铜线重量,kg。2. 油箱内油重计算G油=0.9 (V箱V器)kg拱顶油箱体积为V箱 =SH+V拱=（R2+2RL