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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流6300kva电力变压器设计_secret【精品文档】第 36 页6300KVA电力变压器设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 助理指导教师： 二八年五月摘 要现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。发电机发出来的电,根据输送距离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。见于变压器的现状和发展趋势，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封
2、变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。关键词 变压器，铁心，线圈，损耗，油箱，温升，重量ABSTRACTModernization of industrial enterprises, the wider use of electricity as a source of energy, electricity from h
3、ydropower stations and power plants are the generators directly into them. Sent to the electric generator, according to transmission distance in accordance with the different voltage transmission out, we need a change in voltage specialized equipment, such equipment is called Transformer. Transforme
4、r seen at the current situation and development trends, new technologies, new materials, new technology applications are endless. The current transformer industry of the new materials and new technologies in development, with the exception of low-loss transformers, amorphous and the core transformer
5、s, dry-type transformers, all sealed transformers, for transformer capacity, mine transformers, wound core transformer, R-type transformers, single - Phase transformer, OLTC transformers, modular transformers, box-type transformers, there are silicone oil transformers, SF6 transformers, such as supe
6、rconducting transformer. It is a power transformer, lose, change, power distribution system in one of the key equipment, and its performance, quality, directly related to the reliability of power system operations and operating efficiency, transformer design is a very worthy of our study of Subject.
7、 Keywords transformers, core, coil, loss, the fuel tank, temperature, weight目 录摘 要ABSTRACT1 课题背景11.1研究意义11.2国内外发展状况11.2.1国外发展状况11.2.2国内发展状况11.3变压器的发展方向22 变压器设计前的准备42.1做好变压器设计应注意的问题42.1.1熟悉国家标准与-42.1.2熟悉产品规格及技术用户的要求42.1.3变压器设计计算步骤52.2主要材料、结构的确定52.2.1主要材料52.2.2变压器主要结构的确定53 电磁计算73.1额定电压和额定电流的计算73.2铁心直径
8、的选择83.2.1影响铁芯直径选择主要因素83.2.1截面的选择83.2.2铁心截面的设计93.3线圈匝数的计算113.3.1每匝电压的确定113.3.2初选每匝电压113.3.3低压线圈匝数的确定113.3.4高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核对123.4、线圈型式的选择及线圈排列123.4.1线圈高度的估计123.4.2线圈的确定133.5导线的选择143.6线圈辐向尺寸的计算153.7绝缘半径(见图3-4)153.8阻抗电压计算173.9高压线圈数据计算183.10低压线圈数据计算193.11铁心计算(见图3-6)193.12空载损耗Po的计算213.13空载电流213.14涡流百分数
9、的计算213.14线圈对油温升的计算223.15油箱尺寸的估计(见图3-7)233.16杂散损耗计算243.17总损耗计算243.18箱壁散热面计算263.19四散热器的选择263.20油的温升273.20.1油平均温升的计算(见图3-9)273.20.3线圈平均温升的计算283.21安匝分布283.22各区域安匝占总安匝百分数293.23机械力计算303.24变压器重量计算324 三种不同方案的比较344.1三种不同方案中安匝分布和及阻抗电压进行优化344.1.1优化理由344.1.2阻抗电压计算384.2方案三对变压器重量以及散方面的优化394.2.1优化理由395总结41参考文献42附录
10、A：变压器结构安装图43附录B：变压器主要产品部件使用说明书441 课题背景1.1研究意义现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。发电机发出来的电,根据输送距离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。1.2国内外发展状况1.2.1国外发展状况一个世纪以来，电力变压器原理未曾改变，随着年代的推进，先进生产设备日臻完善，因而各项技术参数越来越先进。 国外
11、在世界范围内形成了几大集团：乌克兰扎布洛斯变压器厂，年生产能力100GVA；俄罗斯陶里亚第变压器厂，年生产能力40GVA，ABB公司29个电力变压器厂年生产能力80-100GVA，英法GECAlshtom年生产能力40GVA，日本各厂总和（三菱、东芝、日立、富士）年生产能力65GVA，德国TU集团年生产能力40GVA。这些公司生产的已在系统运行的代表性产品：1150kV、1200MVA，735-765kV、800MVA，400-500kV、3-750MVA或1-550MVA，220kV、3-1300MVA电力变压器；直流输电500kV、400MVA换流变压器。1.2.2国内发展状况与国外相对比
12、我国的变压器组件的发展: 套管。国外原全苏电瓷厂（现在乌克兰境内）已生产供应1150kV电容式套管，日本NGK已生产供应1100kV电容式套管。我国南京电瓷厂、西安电瓷厂可成批量供应500kV电容式套管。 有载分接开关。德国MR分接开关厂是世界著名工厂，已做出了一系列有载分接开关，如V型、M型，供应世界各国，国产变压器及国内进口变压器已装用多台V型及M型开关，运行上基本可靠。遵义长征电器厂早已做出了V型与M型分接开关，沈阳变压器厂也能生产。其产品已在国内众多的变压器上应用，运行证明也是可靠的。 冷却器。国外风、水冷却器和片式散热器都有，但水冷却器用得不多。风冷为板翅式，由专业工厂钎焊，用料少、
13、冷却效率高。我国这三种冷却器都有。水冷却器也只在部分水电站用。风冷却器为肋管式，制造工艺简单，效率尚可，只是与板翅式相比，体积大、用料多。1.3变压器的发展方向从当前城乡电网改造的情况来看，我国供电电网要求配电变压器小容量化，降低噪声，就近安装，美化环境，环网供电，以尽量缩短低压配线，降低二次线损，改善电压品质。我国的变压器制造业和使用总的发展趋势是： 采用新材料，降低损耗。 采用新结构，以求重量轻、体积小。 提高产品的可靠性，减少甚至免维修。 防火防爆，安全供电。 节约原材料，降低成本。针对我国目前电网用电峰谷进一步加大的现状，要提高配电变压器的过载能力，要求其具有较强的超铭牌运行能力。研究
14、科学的效率曲线，尽可能按高效运行的原则合理选用。跟踪国际潮流，进一步简化配电变压器的结构，取消无功励磁，分接开关做到高度的通用化、标准化、互换化，增加自身的保护功能。见于变压器的现状和发展趋势，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。新材料的应用：非晶和金和速冷法制成的硅钢片，激光照射和机械压痕的高导磁取向硅钢片，HI-B高导磁取向电工钢
15、片，菱格上胶绝缘纸。新工艺的应用：阶梯叠铁心工艺，圆柱矩轭铁心的应用，贴心自动叠装生产线，铁心硅钢片的专业生产，用激光刀作切割刀，绕组整体套装，绕组用恒压装置压紧处理，采用垫块预压。改进技术的应用：采用椭圆形绕组，采用半油道结构，解决直流电阻不平衡率问题，不同硅钢片搭配使用的性能变化，一种新的D联结方法，配电变压器低压引线的改进，变频调速绕线机。新技术的应用：现场装配型（ASA）变压器，向超高压、大容量变压器发展，SF6气体绝缘变压器，硅油变压器，超导变压器等。通过国外与国内技的电力变压器设计比较,我们有应加强国内变压器设计的创新力度,另一个角度也说明电力变压设计也是很值得我们去研究和设计的课
16、题。2 变压器设计前的准备2.1做好变压器设计应注意的问题2.1.1熟悉国家标准与-“标准”就是技术立法。任何一台产品是否能够出厂，关键在于它是否符合标准中的各项规定。只有在产品性能满足标准的前提下，讨论其技术经济性能才有意义。因此，要搞好产品设计，首先应当熟悉标准。按我国现行标准体系，标准分为国家标准(GE)、行业标准(JB与ZB以及1)L)以及企业标准达：个等级。标准又分为强制性与非强制性(又称推荐性标淮)两类。另外、根据对外开放的需要，为使我国产品赶真甚至超过世界先进国家的水平，我们还推广采用了国际电工委员会标准。此外，对有些出口产品，有时还应参考采用其他国际先进标难。其中如英国标准(B
17、S)，美围标很(AN51，IEEE)，德目标冶(DIN，v1)t)，日本标准(JEC，JEM)，前苏联标很(Post)，加拿大标准(CSA)，法国标准(NF)以及奥地利标难(AS)等等。与产品设计关系最密切的“国标”除前述的GB/ l094与GBT 645lGBT10228等之外，还有GB 3ll等。2.1.2熟悉产品规格及技术用户的要求产品型号： 额定容量：6300KVA额定电压：35000V 相数：3额定频率：50Hz 联结组别：空载损耗：6.6kW 负载损耗：37kW空载电流百分数：0.54%； 阻抗电压百分数：7.5%冷却方式：油浸风冷 使用形式：户内使用绝缘等级：B级了解用户的要求是
18、非常必要的前期工作,一个企业经济效益的高低在于产品是否适销对路，是否生产成本较低、产品质量高且销售价格合理，尤其是在当今社会主义市场经济条件下，国家强调不能单纯看产值，而应着重用效益来衡量一个企业。不言而喻，一个企设计的产品的销售情况就成了企业的生命线。为此，在产品设计时除了考虑通用化、系列化之外，还应很好考虑各种用户的不同要求，以尽量满足不同用户的需要。尤其应当着重开发在市场1：竞争能力强的产品。变压器的电磁计算应根据产品设计任务书中所给定的技术参数来进行其结果首先必须满足国家标准及有关技术标准中的规定以及用户的要求，同时还应具有较好的技术经济指标。通常所说的“优化设计”，就是以实现上述要求
19、为目标的。2.1.3变压器设计计算步骤 决定基本的电磁参数决定高压、中压及低压绕组的线电压、相电压、线电流、相电流及绕组中电流。 铁心直径估计和绕组匝数的确定。 绕组计算及主纵绝缘的确定：主要包括高、中及低压绕组型式的选择，绕组尺寸的计算，主、纵绝缘距离的确定，对于高电压大容量变压器应进行冲击分布和绝缘强度的计算。 阻抗电压计算。 绕组数据、铁心数据及油箱尺寸的计算。 损耗计算：空载损耗、负载损耗计算，而负载损耗中主要是涡流损耗、不完全换位损耗及结构损耗的分析计算。 温升计民包括绕组对油的温升以及不同冷却方式的温升计算。 绕组机械力的计算。 重量计算。 器件、压板、油箱等部位机械强度的分析计算
20、。2.2主要材料、结构的确定2.2.1主要材料 硅钢片：冷轧硅钢片 线圈导线：线包扁铜线：XB0.45 绝缘材料，用B级绝缘材料，最高平均温度不超过130 线圈绝缘漆：1030号、硅钢片绝缘漆：1161号高温快干漆2.2.2变压器主要结构的确定 铁心结构。 铁心柱的夹紧，采用环氧无纬玻璃丝粘带扎。 铁轭用铁轭螺杆和方铁通过夹件夹紧。 铁心的迭积采用半直半斜迭片，迭积图如图2-1所示。图 2-1 迭积图 铁轭的级数与铁心柱级数完全一致。这样，两者磁通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致，节省了材料。 线圈的压紧采用压板。 采用单相五位置DWJ型无励磁开关。 采用拱顶油箱，节省变压器油及钢材，并增加
21、油臬刚度。3 电磁计算3.1额定电压和额定电流的计算电压、电流及匝数的计算是在假定变压器没有电阻，没有漏磁和没有铁耗的情况下进行的，因为这些问题对计算结果影响很小。由于三相变压器有Y接法(或YN接法)与D接法两种类型，因此在计算电压、电流时，必须注意线值与相值的关系，下面分别介绍本设计用到的YD接法这种情况。D(三角形)接法(见图3-1)。这种接法多用于中、低压绕组。其特点为相电压等于线电压，但相电流为线电流的，即图3-1 三相变压器的D接法另外，对于有分接抽头的变压器，还应分别计算在不同分接下的电压和电流。上所述可知：根据已知的额定容量、额定电压(包括各分接电压)、变压器绕组的接法以及相数等
22、，按照上述各有关公式、即可计算出所需的线、相电流可以及各分接下的电压。额定电压和额定电流的计算过程：1.高压线圈为Y接线时，其各级分接的线电压分别为:其相电压分别为：2.低压线圈为“d”型接线时，其线、相电压相等，即。3.高压线圈为Y型接线时，其线、相电流相等，即4.低压线圈为d型接线时，其线电流和相电流分别为：3.2铁心直径的选择铁芯直径是变压器的最基本的参数，因为铁芯柱的大小一旦确定，也就决定了绕组的内径以及原、副绕组的匝数，从而影响到整个变压器的尺寸和各主要性能参数。它的正确选定还涉及到变压器材料消耗的钢铁比，是影响优化设计的重要因素。所以确定铁芯柱直径往往是变压器设计的第一步。3.2.
23、1影响铁芯直径选择主要因素首先，从变压器原理的分析可知，在保持铁芯磁密一定的条件下，铁芯直径的增大将使得绕组匝数减少，换句话说，铁芯材料消耗的增加特使得导线材料的消耗减少并使得短路阻抗、负载损耗值降低；如果减少铁芯直径，则会得出相反的结论。其次，如保持绕组匝数不变增大铁芯直径将使得磁密降低，而空载电流、字载损耗均将相应下降，但铁芯材料消耗将增加；反之，如减少铁芯直径则有可能引起铁芯过饱和以致使空载电流和空载损耗均大为增加。此外对电力变压器来说，短路阻抗是一个很重要的性能参数，在设计时要求严格地控制在一定范围之内。根据计算短路阻抗公式可知，短路阻抗的电抗分量。若要维持短路阻抗为一定值，则需要使绕
24、组电抗高度Hx减少，并使纵向漏磁等效而积增大，即增加辐向尺寸而减少绕组高度，以使绕组和整个变压器的尺寸向宽而低的方向发展。相反，如减少铁芯直径而使绕组匝数增加时为保持短路阻抗不变，则整个变压器的尺寸将向窄而高的方向发展。综上所述可知：铁芯直径的选取百先将关系到整个变压器的制造成本。这主要应视铁芯材料的增加(或减少)及导线材料的减少(或增加)之中哪一个量变化对制造成本的影响更大来决定，在这一点上，变压器的设计类似于其他电机的设计，存在一个最优的铜铁比选择的问题。其次，铁芯直径的变化还将影响到变压器各技术件能参数(如空载电流”空载损耗、负载损耗、短路阻抗等)的改变，而在设计时这些件能参数值的变化均
25、应符合相应国家标淮的规定。第三，如前所述，铁芯直径的选取还影响到整个变压器的尺寸、形状等。最后，铁芯直径的选取还要考虑系列化、通用化的要求。因此铁芯直径的选取是一个复杂的技术经济问题，往往也是变压器实现优化设计的关键。3.2.1截面的选择铁心柱截面有矩形和多级圆形截面（如图3-2）。矩形截面续充系数最高，铁心片种类久剪切、叠积和装配均根简轧但由于我国目前还不生产壳式变压抵因而矩形截面铁心在国内用得很少图 3-2铁心柱截面有矩形和多级圆形截面铁心直径的大小，直接影响材料的用量、变压器的体积及性能经济指标。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铁心直径增大而增大，而
26、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，打破到最经济的效果，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，但因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但肖耗材料不同。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: 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5357，本设计K取55。一柱容量，三相双绕组变压每柱容量为: KVA。按标准直径取的370mm。3.2.2铁心截面的
27、设计1.铁心级数的确定铁心柱截面为一多阶梯形，外形接近于一个圆。这个阶梯开的级数愈多，有效截面愈大，但制造工时也愈多。根据材料供应情况和制造工艺水平，尽力增加铁心柱级数。本计设铁心柱直径取11级。图3-3 铁芯直径级数2.每级片宽的确定迭片宽度是根据硅钢片入厂时的宽度而定。为了套裁，成张硅钢片宽度应为每级片宽的倍数，硅钢片波浪度较大时，还要考虑去边。由于中小型变压器的铁心可以相互相套裁，而且进厂硅钢片的宽度又是不固定的，故每级片宽一般是采用10mm一进级。必要时，充许有个别5mm一进级的。各级尺寸如图3所示3.迭片系数迭片系数是由硅钢片的标称厚度，波浪性、绝缘膜厚度及铁心夹紧程度而定。一般主要
28、根据波浪性来确定迭片系数，因其他因系变化不大。本设计迭片系数取0.95。故铁心有效截面积为1007.8平方厘米。4.铁心温升铁心各级间是否放置油道，由铁心温升计算来确定。铁心充许温升为80摄氏度，铁心对油的温升为：式中：铁心表面对油温升。 铁心内部对铁心表面的温升。铁心直径在500mm以下时，可按下式计算式中：铁心表面热负荷硅钢片的每公斤的损耗瓦数；C校正系数，；a最大一级的片宽，cm；b两油道间迭厚，无油道时为总迭厚，cm；K系数，铁心温升计算如下：油平均温升一般取40摄氏度，故铁心对空气温升为36.24076.2摄氏度，铁心中可以不加油道。3.3线圈匝数的计算3.3.1每匝电压的确定按电磁
29、感应定律得每匝电压：式中：B磁通密度，千高斯；AC铁心有效截面，平方厘米。3.3.2初选每匝电压已知铁心截面AC、硅钢片牌号民，即可初选每匝电压伏匝3.3.3低压线圈匝数的确定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为匝匝数不能有小数，取低压线圈匝数为288匝，故每匝电为：伏匝磁密B为千高斯3.3.4高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核对5相电压 ；5匝数计算高压线圈匝数，首先从-5开始。-5时的匝数-5时相电压,匝数伏与标准电压误差为：额定时的匝数匝额定时的相电压伏与标准电压误差为：+5时的匝数匝+5时的相电压伏与标准电压误差为：3.4、线圈型式的选择及线圈
30、排列3.4.1线圈高度的估计线圈的几何尺寸主要是由电抗计算确定的。当频率、匝数、电流、每匝电压等确定后，电抗的大小与线圈的高度和线圈的径向尺寸有关，这样，就有两个未知数，故不能一次就确定出线圈几保尺寸，往往都是假设一种线圈几何尺寸进行电抗计算，以后再进行反复调整，但是，为了使这个假设尽量符合实际，对阻抗电压5的中小型变压器，其线圈高度Hx可以按下式估计：式中：W每相高压或低压线圈匝数；每相高压或低压线圈电流。mm，(试取850以此高度选的是择导线尺寸。)3.4.2线圈的确定 线圈型式是根据电流、匝数和容量选择的。本设计高低压线圈采用连续式线圈为宜。 线圈撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑线圈
31、，故撑条数的最后确定，应由短路机械计算决定，但一般都按经验以铁心直径大小确定撑条数。当铁心直径为370mm，取12根撑条。 低压线圈的段数及每段匝数的确定：因为抵押线圈辐向尺寸近于一致，故低压线圈一般都是同样用分数匝，以保证高低压线圈间的距离沿圆周方向一致，保证不因局部突出影响绝缘强度。每段匝数的分数部分均以撑条数N为分母表示出来，分数的分子尽量为撑条数N减。但首末两段的分子要求如下：当并绕根数n为偶数时，其分子小于或等于N(n/2)+1;i当并绕根数n为奇数时，其分子小或等于N(n+1)/2。低压线圈的段数，在没有分接头时，为了使首末端出头在一侧，故段数必须取偶数。按上述的算法得各段匝数表3
32、-1所示。表3-1段号段数每段匝数合计匝数PR2612Q38总计422884.高压线圈的段数及每段匝数的确定高压线圈在因为处于外线柱，由于局部突起不会影响绝缘距离，故不需要分数匝，因为高压线圈有分接线段，一般确定段数时，先不考虑分接段，以最小分接的匝数计逄，为了使各分接线均在辐向的外侧引出，如若取上下对称分接段处在正中间时，段数必须取4倍数，但是如机械力计算允许，也可采取上下不对称，段数取偶数。根据以上所述得出各段匝数见表3-2。表3-2段号段数每段匝数总匝数H21020F4936E4212504G21122总计505823.5导线的选择 导线尺寸见导线尺寸表。 段间油道：35千伏级高压线圈首
33、末两端各6个油道，最小为6毫米，其余各段油道最小为5毫米。而线圈中间断点油道最小为9毫米；11千伏级低压线圈最小油道为4.5毫米。 高压线圈导线的选择，并以高压线圈为基准确定线圈高度。导线高度b的确定：高压线圈共50段49个油道,油道总高度为。纸板压缩后的高度约为。从估计线圈高度减去此高度得导线总高度为850303547。导线总高度被段数除得每根导线高为10.9取10.5，每根导线高减去匝绝缘得裸线高为10.50.510.0mm。导线宽度的a的确定：当用铜导线时，电流密度应取3.5及以下，本设计取导线总截面取33.28，以A33.5在导线截面表b=10.0一行查找对应的a太厚，涡流损耗很大，绕
34、制困难，故采用两根并绕，再以在导线表上b=10.0一行查得当a=1.7时，截面为33.28，故选定高压导线为两根并绕，匝绝缘为0.45，计算时考虑欲度，匝绝缘按0.5计算。高压线圈高度计算：导线带绝缘计算高度10.00.510.5导线总高度油道高度线圈高度10mm为纸板压缩高度，17为考虑油道加宽裕度，为此数据的确定要力求线圈高度0或5的为数。10mm占266的近于 低压线圈导线的选择。低压线圈共42段41个油道，每个油道都取4.5时（此处只是初选宽度，在后面的计算可适当调整其大小），油道高度为mm，但是因为高压有分接区，为了使高低压安匝分布趋于平衡，低压线圈必须给50100mm的放大油道，暂
35、设放大油道为80mm，油道总高度为18980209mm。按制版压缩系数，故mm。按高压线圈高度得导线总高度为mm，按段数得每根导线带匝绝缘绕高度为，减去匝绝缘裸线高度mm。 导线宽度a的确定因为铜导线电流密度应取及以下。初选3.1，按电流算出总导线截面为考虑减小涡流损耗，帮定为三根并绕，再以导线表上b=11.2mm一行查到当a=2.0时截面为66.12接近于64.5故选定低压导线为三根并绕，匝绝缘为0.45低压线圈放大油道的分布应在机械计算中再来确定。3.6线圈辐向尺寸的计算1.低压线圈导线厚度，加匝绝缘后，计算厚度应为。每段匝数（取最大者）按4计算，并绕根数为3，辐向绕制裕度连续式线圈取地3
36、%。低压辐向厚度为2.高压线圈导线厚度，加匝绝缘后为。每段匝数（最大者）为12，并绕根数为能事，高压辐向厚度为。3.7绝缘半径(见图3-4)变压器绝缘是电力变压器，特别是高压和超高压电力变压器的重要组成部分。从变压器结构设计方面来说，通常分为六大部分，即绕组、铁心、引线、器身、油箱重量。其中，绕组、引线、器身和总装(涉及外绝缘)四大部分直接与绝缘有紧密的联系，铁心和油箱也涉及到绝缘问题。另外，绝缘问题无论是在变压器制造过程中，还是在变压器运行中往往都是最敏感、最直观地表现出来，所以变压器绝缘成为变压器制造厂家和使用部门员为关注、最为重视的问题。制造和运行经验表明，电力变压器绝缘结构及其绝缘材科
37、的可靠性，直接影内到变压器运行的可靠性。在保证运行可靠性的前提下，缩小变压器绝缘距离，具有明显的经济意义。因此，合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材科，具有重要的技术经济意义。研究变压器绝缘，就是要把握住变压器绝缘的内在联系，做到合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材料，以便在保证可靠性的前提下。设计出性能先进，且是最经济的变压器来。主绝缘距离是根据试验数据和制经验确定的。图3-4 绝缘半径R1铁心柱半径R2低压线圈内半径R23低压线圈平均半径R3低压线圈处半径R34高低压线圈间空隙平均病笃R4高压线圈内半径R45高压线圈平均半径Dx高压线圈处径Mo两铁心柱的中心距离B1低压线圈内半径B
38、2高压线圈辐向尺寸相间距离，按设计手册规定，35KV电压等级最小为30mm。其它数据见主绝缘距离表3.8阻抗电压计算当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗电压大符合要求后，才能进行线圈数据计算。阻抗电压电阻压降和都是是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下(参见图3-5)图 3-5式中:f额定频率，50Hz；低压线圈安匝数漏磁宽度，按下式计算（0.05系匝绝缘）为漏磁场厚度Hx高低压线圈平均有效电抗高度为85cm洛氏系数，与有关，按表3查出。K系数，考虑横向漏磁及制造裕度，取1.03将上各数据代入电抗压降公式得阻抗电压的充许误差值，按标准规定为(-10)但由于制造时，影响阻抗因素较多，故一般计
39、算时，误差控制在3以下。本设计的误差为3.9高压线圈数据计算 电流密度为 平均匝才为 导线总长为额定电压时，导线总长为式中：W1最高分接电压时的匝数；W2额定电压时的匝数； 75时额定电压时的电阻式中铜电阻系数，0.021。 75时高压线圈负载损耗 高压线圈铜线重量 式中g铜的毛重。 带绝缘的导线重3.10低压线圈数据计算 电流密度 平均匝长 导线总长m 75时低压线圈电阻欧姆 75时低压线圈负载损耗 75时低压线圈导线重量带绝缘导线重（导线绝缘占导线重的4.6）3.11铁心计算(见图3-6)线圈几何尺寸确定后，即可计算铁心各部的几何尺寸和铁心硅钢片的重量。铁心柱中心距mm图3-6 铁心计算2
40、. 铁心窗高式中Hx高低压线圈高度，mm；线圈对铁轭或对压板最小绝缘距离，按设计手册规定35KV电压级最小取70mm；t线圈压板的厚度取40mm，实际应根据线圈轴向机械力的大小和线圈套装时的压紧力来计算压板厚度，但一般按经验取，本设计取40mm；压板对铁轭的空隙，考虑线圈制造公差，最小取25mm。3铁心柱部分重量式中： 3三个心柱；g硅钢片的比重；Hw铁窗高度，mmAc铁心截面，;4.铁轭部分重量5铁心转角重量的计算角重包括铁心硅钢片重量中除和外的其余所有部分如图5中1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等部分之和。当铁心柱与铁轭的各级尺寸完全一致时，从图中可以看出5，6，7，8等部分正好补
41、缺1，2，3，4等的上端的不足，使之与铁心各级尺寸符合，故得的18等部分的重量为：即式中：最大一级的片宽，mm。设铁心级数为n，各级片宽用表示，各级的迭厚用表示，则式中：g硅钢片比重，g=7.65；K迭片系为数，K=0.94。 角重：铁心重硅钢征重量：3.12空载损耗Po的计算现将冷轧硅钢片的特性列于表4空载损耗Po的计算按磁通密度B=16300高斯，查得每公斤硅钢片的损耗为W/kg。式中：K系数，冷轧硅钢片采用半直半斜迭片，并经过退火处理，K取1.15。3.13空载电流有功分量占额定电流的百分数空载电流无功分量占额定电流的百分数标准规定为能源，大于标准值的14，而空载电流允许偏差为22，所以
42、是合格的。3.14涡流百分数的计算涡流损耗的计算，首先要算出涡流损耗占短路损耗的百分数。1.高压线圈涡流损耗百分数的计算式中：K系数，由材料和温度而定，铜导线75时，取1.4；m垂直于漏磁场方向的导线根数；n平行于漏磁场方向的导线要数和；a垂直于漏磁场方向裸导线宽度，mm；Ax-单根导线截面积，；Hx线圈有效电抗高度，mm。2.低压线圈涡流损耗百分数Kw的计算3.14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负荷，即线圈单位表面积所负担的损耗分担的瓦数。一般连续式线圈的热负荷计算，是以一个负荷最大的线饼计算的，按下式计算式中：I线饼中流过的电流，A；K1系数，与导线的导电率有关
43、，铜导线时取2.21；线饼中的电流密度，；W线饼中匝数，即每段匝数，如有分数匝时应时位为整数匝；K2线匝绝缘校正系数，当n1=1.75时，K21，当K11.75时k2=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线饼的有效散热面与线饼表面积之比L线饼断面的周长，（mm），当每个饼为n根导线时，则;高压线圈的热负荷采用40宽的垫块12个2.高压线圈对油温升式中: 为线圈绝缘校正温升为段间油道宽度校正温升3.低压线圈的热负荷采用30宽的垫块12个4.低压线圈对温升5.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对空气平均温升两者之和.为了减少主要材料的消
44、耗,一般都适当的增加散热器,降低油对空气的平均温升,提高线圈对油的温升,以达到节约主要材料之目的.一般线较对油温升,控制在30以下,最好为25左右.3.15油箱尺寸的估计(见图3-7)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,介在计算时也应尽量估计准确.因为高压侧电压较低,套管小,故油箱尺寸主要由开关决定.开关是DWJ型的单相夹片式的,线圈对箱壁的距离按35KV级绝缘距离取55mm即可,但考虑降低杂散损耗,最小取75-100 mm.按图中要求的距离估算油箱尺寸.1.油箱的宽度油箱的长度油箱直线部分长图3-7 油箱尺寸的估计2.油箱高度垫脚厚取20mm,垫脚绝缘厚取5mm,上铁轭至油箱顶端一般为100150mm，本设计中取110mm.油箱高度=垫脚厚+垫绝缘厚+窗高+2铁轭高+上铁轭至油臬顶端距离3.16杂散损耗计算油箱周长油箱平均半径漏磁通在结构上产生的损耗式中:K系数,三相变压器当电抗线匝绝缘校正系数，当=1.75时，取2.10，当1.75时取1.47(查曲线)电抗压降百分数;BAC=163001007=1641千线线圈有效高度;高低压线圈空道平均半径mm3.17总损耗计算减少变压器漏磁场引起的附加损耗的措施漏磁场引起的损耗降低变压器效率，引起变压器个别部件的过热。随着变压器容量增大