【正文】 ： 電氣自動化技術 所在學 院 ： 職業(yè)技術學院 2020 年 5 月 目 錄 摘 要 … …………… ……………………… ..…………………………… … ……… .… ..I 第 1章 概述 …………………………………………………………………………… ....1 干式變壓器的發(fā)展及前景 …………………………………………………… ....1 干式變壓器的應用場合 …………………………………………………………2 干式變壓器的分類 ……………………………………… ………………………2 冷卻方式及其標志 ………………………………………………………………3 溫升限值及參考溫度 ……………………………………………………………3 絕緣水平 ………………………………………………………………………… 3 干式變壓器的過載能力 …………………………………………………………4 干式變壓器的防護方式 …………………………………………………………5 干式變壓器的環(huán)保標準 … ………………………………………………………5 第 2章 設計要點 … …………………… ………………………………………………… 6 鐵心相關計算 …………………………………………………………………… 6 鐵心直徑的選擇 ………………………………………………………… 6 鐵心的空間填充系數(shù) …………………………………………………… 7 鐵心疊片系數(shù) …………………………………………………………… 7 鐵軛截面和形狀的選擇 ………………………………………………… 8 其它 ……………………………………………………………………… 8 高低 壓繞組匝數(shù)的計算 ………………………………………………………… 8 初算每匝電壓 …………………………………………………………… 8 低壓繞組匝數(shù)的計算 …………………………………………………… 9 磁通密度和磁通的計算 ………………………………………………… 10 高壓繞組匝數(shù)的計算 …… ……………………………………………… 10 電壓比校核 …………………………………………………………… .... 11 繞組相關尺寸和銅重的計 算 …………………… …… ……… …… …… … .… 12 關于 H級干式變壓器的絕緣結構 .........................................................................13 概述 ……………………………………………………………………… 13 關于 NOMEX 紙的技術性能 ……………………………………………1 4 用 NOMEX紙做原料的 H 級干式變壓器 ……………………………… 15 溫升計算 ……………………………… …………………………………………1 6 開敞通風式干式變壓器的溫升計算原則 ……………………… ………1 7 有關參數(shù)的補充說明 ……………………………………………… …… 20 第 3章 10KV 干式變壓器的設計計算 …………………………………………… …… 21 技術參數(shù) ………………………………………………………………………… 21 鐵心直徑及繞組匝數(shù) …………………………………………………………… 21 繞組計算 …………………………………………………………………………2 2 鐵心柱心距及線圈的徑向尺寸 …………………………………………………2 2 阻抗計算 …………………………………………………………………………2 4 鐵心重量及損耗計算 ……………………………………………………………2 4 空載電流計算 ……………………………………………………………………2 5 溫升計算 …………………………………………………………………………2 6 第 4章 需要探討的一些問題 …………………………………………………………… 28 H 級干變和環(huán)氧澆注干變的比較 … ……………………………………………2 8 電流密度的選擇 …………………………………………………………………2 9 關于溫升 ………………………………………………………………………… 31 關于容量 ………………………………………………………………………… 32 關于聯(lián)結法 ……………………………………………………………………… 32 低溫的使用環(huán)境 …………………………………………………………………2 3 噪聲和發(fā)熱問題的控制 …………………………………………………………3 3 合理利用干式變壓器的過載能力來節(jié)省投資 …………………………………3 3 參考文獻 ………………………………………………………………………………… 35 結束語 …………………………………………………………………………………… 36 I 摘 要 變壓器理論是電機學的分支，盡管變壓器是一個靜止的設備，在其匝鏈于一個鐵心上的兩個或幾個繞組回路之間可以進行電磁能量的交換與傳遞，已廣泛的應用于國民經(jīng)濟各部門，各領域。此次設計的變壓器的功能主要是用來穩(wěn)定電壓，另外本臺產(chǎn)品為 S11系列，損耗較小 ， 符合節(jié)能降耗的原則。迄今，我國的總裝機容量與年發(fā)點量都已越居世界前列，成了名副其實的“電力大國”。據(jù)統(tǒng)計，每增加 1kw的發(fā)電裝機容量，就需要配套 68KVA的變壓器，可見，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對變壓器的需求量還將不斷增加。因為油浸式變壓器一旦出現(xiàn)內(nèi)部故障，極易引燃變壓器油，產(chǎn)生爆炸，導致變壓器油外溢和飛濺，進而引發(fā)更大的事故。因此，許多國家明確規(guī)定在重要場所必須采用干式變壓器供電。 隨著城市電網(wǎng)用電負荷的逐漸增加 , 城網(wǎng)變電站深入城區(qū)和居民區(qū)越來越多 , 干式變壓器便得到了廣泛的應用 , 在不斷的需求中 , 干式變壓器本身也得到了巨大的發(fā)展。因為干式變壓器具有諸多的優(yōu)點 , 越來越多地被應用于高層建筑及商業(yè)中心、石油、化工等對防火與安全有更高要求的部門。 (2)當場地較小時，如果技術經(jīng)濟指標合理，應選用干式電力變壓器。 (6)在與重要建筑物防火間距不夠的戶外箱式變電站內(nèi)，可選用干式電力變壓器。任何繞組均沒有用固體絕緣包封起來的干式變壓器稱為非包封繞組的干式變壓器。全封閉型干式變壓器，帶有全封閉型外殼，殼內(nèi)外的空氣能夠發(fā)生交換，但外界空氣不能以循環(huán)方式冷卻鐵心和繞組。目前，常見的是 B級、 F級、 H級干式變壓器。第一個字母表示冷卻介質(zhì)，第二個字母表示冷卻介質(zhì)的循環(huán)方式。繞組和鐵心的冷卻方式完全能夠反映這二種干式變壓器的冷卻方式，所以只用二個字母來表示冷卻方式。通常用 4個字母來標志這兩種干式變壓器的冷卻方式。負載損耗、阻抗電壓、短路阻抗的參 考溫度等于繞組的溫升限值加上 20℃。干式變壓器的正常使用條件主要是指：（ 1）海拔不超過 1000m；（ 2）最高氣溫不超過 40℃，最高日平均氣溫不超過 30℃，最高年平均氣溫不超過 20℃。表中雷電沖擊耐 受電壓有系列Ⅰ和系列Ⅱ二種。 因此，從運行經(jīng)濟安全可靠方面，可以從以下兩點考慮。 (2)可適當 減小變壓器容量：充分考慮某些設備短時沖擊過負荷的可能性，盡量利用干式變壓器的較強過載能力而減小變壓器容量；對某些不均勻負荷的場所，可充分利用其過載能力，適當減小變壓器容量，使其主運行時間處于滿載或短時過載。角以內(nèi)的水滴入。 該標準提出三方面基本要求： (1)變壓器品質(zhì)方面：必須滿足 GB／ T10228和 GB6450變壓器質(zhì)量標準。 第 2章 設計要點 鐵心相關計算 鐵心柱直徑是變壓器的最基本的參數(shù)，因為鐵心的大小一旦確定，也就決定了繞組的內(nèi)徑以及原、副繞組的匝數(shù)，從而影響到整個變壓器的尺寸和各主要性能參數(shù)。 上式表明，對絕緣等級相同，結構相似的變壓器，其鐵心直徑與每柱容量的 1/4次方成比例。但是隨著技術的進步， DK 的取值也在不段變化。顯然，當多級矩形的級數(shù)愈多時，則它的截面愈接近圓面積。鐵心級數(shù)與填充系數(shù)的關系見表 22，從此表看出，當級數(shù)在 9級以上時，填充系數(shù)增加不多。 鐵軛截面和形狀的選擇 鐵軛 的截面形狀有外接圓多級矩形、矩形、正 T形、正多級 T形、倒 T形、倒多級 T形以及多級橢圓形截面等，對于大、中容量以及大多數(shù)小容量變壓器，為了使磁通分布均勻以及化簡工藝，鐵軛和鐵心一樣，也都采用外接圓多級矩形，這時二者的截面積取得一致。鐵軛螺栓的夾緊力一般不低于 N/ 2cm 。 zmt AfBe 39。 —— 初選的鐵心磁密， T； zA —— 鐵心的有效截面積， 2cm ； f —— 工頻 ， Hz。 表 24 干式變壓器磁通密度的選擇 鐵心材料 絕緣耐熱等級 磁通密度（ mB ） T 冷軋硅鋼片 B H 熱 軋硅鋼片 B H 表 25 干式變壓器電流密度的選擇 低壓繞組匝數(shù)的計算 由于低壓繞組沒有分接，一般根據(jù)低壓側(cè)相電壓及初算的每匝電壓，可初算出低壓繞組匝數(shù) 239。W 并取整后，即得低壓繞組匝數(shù) 2W 。 磁通密度和磁通的計算 當正式的每匝電壓確定后，即可最終確定磁通和磁密。 (3)計算求得 5%分接間相電壓的差值 fU ； (4)按下式計算分接間匝數(shù) fW ，即 tff eUW ?39。 電壓比較核 表 26 GB 所規(guī)定的電壓比容許偏差 電壓比的容許偏差 適用范圍 取下列二值中較小者 1）規(guī)定電壓比的177。國家標準中所規(guī)定的電壓比的容許偏差如表 26所示。?NU —— 計算的相電壓。 ???mmmU UU??? （ 214） 2）最小分接： %39。 當分接的數(shù)目較多時，每個分接下都需要進行校核。1nanB? 式中 39。 對于連續(xù)式（糾結式）， n=總段數(shù)；對于單螺旋（一次標準換位、二次特殊換位）， n=匝數(shù) +4；對于雙螺旋， n=2（匝數(shù) +1）；對于四螺旋，一側(cè)出線， n=4（匝數(shù) +1）；對于四螺旋，前后兩側(cè)出線，n=4（匝數(shù) +1/2）。 關于 H級干式變壓器的絕緣結構 概述 眾所周知， H級干式變壓器較之 F級干式變壓器，平均溫升可以高出 25%，所以設計時電流密度可以取得較高，從而可以相應縮小變壓器的尺寸。 1）浸漬式。 關于 NOMEX紙的技術性能 NOMEX紙是美國杜邦公司的專利產(chǎn)品，它是一種芳香聚酰胺聚合物，發(fā)明于 20世紀 60年代。 N0MEX紙無論在工頻或沖擊下均具有較高的抗電強度，例如它的工頻擊穿場強為2040kV／ mm，明顯高于環(huán)氧樹脂。 (2)耐熱性能。另外， NOMEX紙板還可承受較大的溫度梯度，過載能力較強，除了適合制造 H級干式變壓器外，它還適用于制造散熱條件較差的 SF6氣體絕緣變壓器以及對過載能力要求較高的電氣機車牽引變壓器等。因此，用 NOMEX紙制造的干式變壓器在潮濕的環(huán)境中仍能安全地工作。這種變壓器一般做成開敞通風式 (OVDT)結構，通風散熱情況較好。 OVDT式 VPI H級干式變壓器有如下主要特點。 4)為降低突發(fā)短路時的沖擊短路電流，線圈參數(shù)可設計為低 X／ R結構。具體而言，鐵耗和銅耗所產(chǎn)生的熱量將首先使鐵心和繞組的溫度逐步升高。上述過程是受“傳熱學”的規(guī)律所決定的。所以干變的溫升計算更為繁雜。但冷卻介質(zhì)為空氣，主要依靠輻射和對流來散熱。 ??? 39。0S? ， 39。 000 ????????? Hak? 111 ????????? Hak? （ 218） 222 ????????? Hak? 式中 0a ， 1a ， 2a —— 鐵心及內(nèi)、外繞組的平均氣道寬， mm； 0H ， 1H ， 2H —— 鐵心及內(nèi)、外繞組氣道高， mm。 ，可按下式確定鐵心的等效直徑 zAd 12? （ 219） 式