【正文】 是變壓器電磁感應(yīng)通路，鐵心一般都是用硅鋼片疊裝，鐵心直徑是變壓器最基本的參數(shù)，鐵心直徑的選取直接關(guān)系到整個(gè)變壓器的性能參數(shù)和制造成本。 我國將來變壓器發(fā)展方向仍是節(jié)能型，低噪音，防火防爆型，高可靠性方面發(fā)展，所以上述談的一些工藝仍要繼續(xù)推廣普及使用。匝絕緣層絕緣和撐條要用PPS或PET等聚酯材料。這么多的大型變壓器在城市中心尤其是在政治色彩很濃的北京城里就好比是一顆顆定時(shí)炸彈。非晶合金變壓器，所以一般都是購買現(xiàn)成的鐵心，如美國的聯(lián)信公司的或中國鋼研總院生產(chǎn)的。這些產(chǎn)品以中小型產(chǎn)品為主，如目前在城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造上被推薦采用的新S9型配電變壓器，它是第七代 節(jié)能產(chǎn)品，還有卷鐵心變壓器、非晶合金變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、高燃點(diǎn)油變壓器、SF6氣體絕緣變壓器等。 油箱加工，目前國內(nèi)的油浸式變壓器滲漏現(xiàn)象還是較為嚴(yán)重。引線的焊接目前普遍采用火焰釬焊，或銅焊機(jī)的電阻釬焊，大型企業(yè)部分采用冷壓焊，目前國外大部分都采用冷壓焊或高頻釬焊，現(xiàn)在高頻釬焊在國內(nèi)尚屬空白。這樣，就可確保絕緣、散熱與耐受機(jī)械力的性能。 絕緣件加工，有不少廠家對(duì)絕緣件加工不重視絕緣車間環(huán)境不好，這樣，很難保證線圈的絕緣強(qiáng)度。鐵心綁扎一般都是人工用無緯玻璃粘帶綁扎，這樣綁扎的力量不夠、也不均勻，目前個(gè)別廠家用鐵心綁扎效果良好，應(yīng)逐漸推廣。所以運(yùn)行可靠性至關(guān)重要，因此制造廠為改善電、磁、熱、力的性能和分布的合理性采取了很多措施。 一是向特大型超高壓方面發(fā)展，電壓等級(jí)為220kV，330kV，500kV將來向750，1000千伏發(fā)展。電力變壓器可以按繞組耦合方式、相數(shù)、冷卻方式、繞組數(shù)、繞組導(dǎo)線材質(zhì)和調(diào)壓方式分類。當(dāng)某一個(gè)繞組從電源接收交流電能時(shí)，能通過電感生磁，磁感生電的電磁感應(yīng)原理改變電壓（電流），在其余繞組上以同一頻率，不同電壓傳輸交流電能。本次是對(duì)S111000kVA/20kV的配電變壓器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)通過對(duì)變壓器的鐵心直徑的選擇、線圈繞組的擺放型式與計(jì)算、導(dǎo)線的選擇、損耗的計(jì)算、油箱尺寸的確定、繞組與油的溫升等各個(gè)部分的計(jì)算，設(shè)計(jì)出一臺(tái)符合設(shè)計(jì)要求的配電變壓器。南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 20kV電力變壓器設(shè)計(jì)— S111000/20配電變壓器電磁設(shè)計(jì)專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師職稱 副教授 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 2013年6月3日38 / 42摘要:變壓器自十九世紀(jì)問世以來，隨著電力工業(yè)及供用電事業(yè)的不斷發(fā)展，已經(jīng)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，它的性能、質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和運(yùn)營效益,所以電力變壓設(shè)計(jì)是一個(gè)很值得我們?nèi)パ芯康恼n題。變壓器分為電力變壓器和特種變壓器。 變壓器行業(yè)現(xiàn)狀隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速對(duì)電力的需求也日趨上升，作為輸變電系統(tǒng)中的主要設(shè)備變壓器也得到了長足的發(fā)展。西北地區(qū)已決定采用750千伏。 鐵心制造所涉及的工藝及工裝要使變壓器的空載損耗附加工藝系數(shù)盡可能降低，目前采用的硅鋼片都是冷軋晶格取向的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，片型也越來越薄，、。線圈制造所涉及的工藝與工裝要保證較低負(fù)載損耗，較高承受短路機(jī)械力的能力和較好的散熱性能，電磁線目前很少用電解銅桿拉撥，基本上都用電阻率低，表面質(zhì)量較好的無氧銅桿了，但還有些小廠仍然采用電解銅，對(duì)于大型產(chǎn)品為提高機(jī)械強(qiáng)度可采用半硬線。甚至有的小企業(yè)絕緣件加工和金屬件加工共用同一臺(tái)設(shè)備。撐條墊塊必須做到去毛，倒角處理。引線長度一定要適中即不要繃的很緊引起振動(dòng)受力，又不要過長以免振動(dòng)，短路放電。主要是密封面，法蘭螺紋孔和拐角比較摳手部分的焊線，密封材料也不盡人意，最近生產(chǎn)的丙烯酸酯密封性能好一些，有的廠家具有鋼板的前期處理和油箱的拋丸處理工藝。這些變壓器的生產(chǎn)工藝基本上能夠借用上述大型變壓器的生產(chǎn)工藝之外根據(jù)不同產(chǎn)品有不同的工藝特點(diǎn)。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市向大型化，繁華化發(fā)展，人口密集，高層建筑成群。因此人們開始對(duì)高燃點(diǎn)油變壓器、SF6氣體絕緣變壓器重視起來。由于SF6是有溫室效應(yīng)的氣體，故在工藝上必須保證有較低的年泄漏率為≤1%/年。另外選用優(yōu)質(zhì)低損耗導(dǎo)磁物質(zhì)，大型產(chǎn)品可選用激光照射或刻槽硅鋼片，帶軸向幅向壓緊裝置的繞線機(jī)、汽相干燥設(shè)備、步進(jìn)式橫剪線等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備要普及使用。（2） 繞組:繞組是變壓器的電路部分，有高壓組和低壓組兩個(gè)組。油浸電力變壓器的器身都放在油箱中，箱內(nèi)充滿變壓器油，其目的是提變壓器的高絕緣強(qiáng)度，給變壓器進(jìn)行散熱。（7） 附件：包括溫度計(jì)、凈油器、油位計(jì)等。 變壓器的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求變壓器的設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括變壓器的型式，額定容量，冷卻方式，額定電壓與調(diào)壓方式以及變壓器阻抗電壓值的確定等。2 油浸式變壓器的電磁計(jì)算論述 變壓器設(shè)計(jì)的一般流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求確定原始數(shù)據(jù)選擇硅鋼片牌號(hào)及鐵芯結(jié)構(gòu)形式。 線圈額定電壓的確定電壓、電流及匝數(shù)的計(jì)算是在假定變壓器沒有電阻，沒有漏磁和沒有鐵耗的情況下進(jìn)行的，因?yàn)檫@些問題對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小。其特點(diǎn)為相電壓等于線電壓，但相電流為線電流的1/，即圖2三相變壓器的D接法另外，對(duì)于有分接抽頭的變壓器，還應(yīng)分別計(jì)算在不同分接下的電壓和電流。所以確定鐵心柱直徑是變壓器設(shè)計(jì)的第一步。根據(jù)計(jì)算短路阻抗公式可知，短路阻抗的電抗分量。 鐵心材料的選取鐵心采用冷軋硅鋼片疊積而成的, 由于硅鋼片表面已有附著性較好的絕緣膜, 故可不再涂漆。 硅鋼片作為此設(shè)計(jì)的鐵心的材料。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)，打破到最經(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)。式 中: UU2— 分別為高壓及中壓側(cè)的額定電壓( kV ) 。 高、低壓線圈匝數(shù)的計(jì)算 初選每匝電勢(shì)（）的計(jì)算式中:為初算后的每匝電壓,單位。 從上式可以知道，當(dāng)鐵心截面積確定后，每匝電勢(shì)大小的選擇主要取決于最大磁通密度Bm的選擇。當(dāng)然磁通密度的選擇還的硅鋼片的材質(zhì)飽和特性有關(guān)，對(duì)于現(xiàn)在我國常采用到的冷軋硅鋼片而言。即是說，變壓器在+5%的額定電壓下運(yùn)行時(shí)還能輸出額定電流。 實(shí)際的每匝電壓公式為： 上式在重新計(jì)算的值時(shí)，必須保留小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字，主要是為了使具有比較精確的值，以使下一步計(jì)算出的高壓繞組匝數(shù)能符合電壓比校核時(shí)的要求。最小分接位置時(shí)匝數(shù)為匝時(shí)， 電壓比：額定分接位置時(shí)匝數(shù)為匝時(shí)，電壓比：最大分接位置時(shí)匝數(shù)為匝時(shí),電壓比：式中為額定相電壓。對(duì)絕緣設(shè)計(jì)的基本要求有三個(gè)方面： ⑴電性能的要求變壓器長期運(yùn)行的過程中要承受長期最大的工作電壓，更是要受各種可能的過電壓影響，后者是主要的影響因素， 它是衡量變壓器主要絕緣水平的一個(gè)重要依據(jù)。 ⑶變壓器機(jī)械性能的要求 當(dāng)電流通過變壓器繞組時(shí)，在電流與學(xué)習(xí)漏磁兩者的作用下，繞組導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力，尤其是突然短路的情況下會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，此時(shí)電動(dòng)力將達(dá)到非常大的數(shù)值。而現(xiàn)在低損耗的變壓器一般是用銅導(dǎo)線。因?yàn)槿绻x太厚時(shí)會(huì)造成工藝上繞線太困難，選太薄時(shí)會(huì)造成焊接困難，同時(shí)也不易平彎。 變壓器的繞組選擇 變壓器繞組的結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn) 變壓器繞組在電力變壓器中是最復(fù)雜也是最重要的一個(gè)組成部分，它的參數(shù)直接決定變壓器的容量大小，電壓電流大小及其使用條件。 繞組選取的要求 ⑴絕緣強(qiáng)度的要求 保證變壓器的運(yùn)行中會(huì)會(huì)發(fā)生任何部位的絕緣擊穿，要求繞組設(shè)計(jì)時(shí)有足夠大的裕度。變壓器容量和電壓等級(jí)的不同，線圈所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)亦各不相同，其中包括匝數(shù)，導(dǎo)線截面，并聯(lián)導(dǎo)線換位，繞向，線圈的連接方式等。常用于容量630kvA及以下，電壓3~35KV級(jí)的高壓線圈。它廣泛應(yīng)用于大中型變壓器中。從變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面來說，通常分為六大部分，即繞組、鐵心、引線、器身、油箱重量。在保證運(yùn)行可靠性的前提下，縮小變壓器絕緣距離，具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。主絕緣距離是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和制經(jīng)驗(yàn)確定的。 高壓線圈的軸向高度， 線圈兩端靜電板的總高度， 線圈或靜電板至下鐵軛的絕緣距離， 線圈或靜電板至壓板或上鐵軛的絕緣距離， 壓板厚度， 上端間隙。目前采用鐵心柱與鐵軛凈截面相等的結(jié)構(gòu)，則用變壓器鐵心的總重量乘以單位重量的鐵耗，即為基本鐵耗。 漏磁場引起的損耗降低變壓器效率，引起變壓器個(gè)別部件的過熱。這種措施雖然是可行的，但是這將導(dǎo)致短路電流增大，限制了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定阻抗電壓數(shù)值。5%二次線電壓：聯(lián)接組別： Dyn11調(diào)壓方式： 無勵(lì)磁調(diào)壓空載損耗： 負(fù)載損耗： 空載電流： %短路阻抗： %冷卻方式： 油浸自冷 額定電壓與額定電流的計(jì)算高壓側(cè)額定電壓和電流計(jì)算： V V V A A低壓側(cè)額定電壓和電流計(jì)算： V V A 鐵心的選擇 鐵心材料的選擇鐵心用冷軋硅鋼片疊積而成，硅鋼片表面已有附著性較好的絕緣薄膜，故可不再涂漆。則實(shí)際電流密度A/ 線圈尺寸的計(jì)算（1） 低壓線圈尺寸的計(jì)算 ①低壓線圈匝數(shù)為17匝，采用層式端部出線，8根撐條。 空載電流計(jì)算鐵耗電流：磁化電流： 查變壓器手冊(cè)得，則磁化電流為：空載電流：符合設(shè)計(jì)要求。（2）空氣對(duì)油的平均溫升①油箱尺寸的計(jì)算油箱高度：油箱寬度：油箱長度： ②油箱幾何面積的計(jì)算桶式平頂油箱箱壁幾何面：桶式平頂油箱箱蓋幾何面積：③片式散熱器油箱有效散熱面的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用12只片數(shù)為9片的310寬片式散熱器，則一只散熱器的有效面積為片式散熱器油箱的有效散熱面為：油箱的熱負(fù)荷：