【正文】 ..................................... 46 主要材料（根據(jù)供應(yīng)情況定） ......................................................... 46 額定電壓和額定電流 ......................................................................... 47 鐵心數(shù)據(jù) ............................................................................................. 47 線圈數(shù)據(jù) ............................................................................................. 48 阻抗電壓計(jì)算 ..................................................................................... 51 損耗計(jì)算 ............................................................................................. 52 油箱尺寸 ............................................................................................. 54 溫升計(jì)算 ............................................................................................. 54 重量計(jì)算 ........................................................................................... 56 總 結(jié) ............................................................................................................. 57 致 謝 ........................................................................................................... 58 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................... 59 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1 概 述 變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù) 變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù)，就是根據(jù)變壓器 的規(guī)格，按照國家標(biāo)準(zhǔn)（或部標(biāo)準(zhǔn)）確定變壓器的幾何尺寸、電磁負(fù)載和電、熱、機(jī)械方面的性能數(shù)據(jù)，以滿足使用的要求，而且要求盡可能降低有效材料成本和損耗。 3. 變壓器的額定容量 變壓器額定容量用 kV電磁計(jì)算的任務(wù)在于確定變壓器的電、磁負(fù)載和主要幾何尺寸，計(jì)算性能數(shù)據(jù) 和各部分的溫升以及計(jì)算變壓器的重量和外形尺寸。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在考慮適用性的同時(shí)要兼顧到先進(jìn)性和工藝性。 （ 3） 繞組 設(shè)計(jì) 及主縱絕緣的確定。 （ 7） 重量計(jì)算。 現(xiàn)以電壓為 110177。有載調(diào)壓裝置及調(diào)壓線圈均為按 35kV 級考慮。 三相變壓器為 D 聯(lián)結(jié)時(shí)，計(jì)算公式如下 LNL UPI 3? (22) LNL UPII 33 ??? (23) 鐵心直徑估算 鐵心直徑的選取直接影響變壓器的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ,如材料的消耗、變壓器的成本、重量、 體積及運(yùn)輸?shù)取? 鐵心直徑的選取通常采用下述經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 4 PKD ?? (24) 式中， D 為鐵心直徑尺寸（ cm）； P為每柱容量（ kV﹒ A）； K 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 三繞組變壓器折算成同一容量 : 3 DZGN PPPP ??? (25) 式中， GP 為高壓繞組容量； ZP 為中壓繞組容量； DP 為低壓繞組容量。既要充分利用線圈內(nèi)圓空間 ,又要避免使鐵心制造工藝過分復(fù)雜。 為了改善鐵 心內(nèi)部散熱條件，鐵心柱直徑為 380mm 及以上時(shí)，須設(shè)置冷卻油道，油道的位置應(yīng)使其分割的各部分鐵心柱截面積近似相等。tU = 45tBA (27) 式中 39。 初算低壓線圈匝數(shù) 39。 按照上式計(jì)算的低壓線圈匝數(shù) 39。 高壓或中壓線圈匝數(shù)計(jì)算 通常高壓線圈帶有分接，根據(jù)各分接相電壓求出相應(yīng)分接的匝數(shù)。 利用 1GN 分別減去 GN? 、 2 GN? ┉，就可以分別求出其他各分接所對應(yīng)的匝數(shù)。繞組線圈不但在長期額定電壓下工作，而且還會受到過電壓以及相應(yīng)的電磁力的影響，使其受到絕緣擊穿、過熱、變形或破壞。 導(dǎo)線與電流密度的選擇 導(dǎo)線的選 擇 線圈常用的導(dǎo)線有高強(qiáng)度漆包圓線（ 2 和 L2）、紙包圓線、紙包扁線。一般鋁導(dǎo)線的電流密度取 ～ ；銅導(dǎo)線的電流密度取 3～ 4 A/mm2。段數(shù)的多少應(yīng)滿足阻抗電壓及線圈溫升等參數(shù)的要求。 高壓線圈分接段每段匝數(shù) FN ： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 FGF NNN /?? （ 31） 式中， GN? 為高壓分接段匝數(shù)； FN 為高壓分接段段數(shù)。由于低壓線圈多是內(nèi)線圈，所以線段均為分?jǐn)?shù)匝，內(nèi)線圈線段分?jǐn)?shù)匝的分?jǐn)?shù)部分見表 42。 餅式線圈 餅式線圈輻向及軸向尺寸計(jì)算方法比較接近，計(jì)算時(shí)要著重注意沿輻向軸向?qū)Ь€根數(shù)的計(jì)算方法。則軸向尺寸 H的計(jì)算公式為 221 HmbHHH ???? （ 36） 由上面公式計(jì)算軸向尺寸時(shí)，如果有靜電環(huán)應(yīng)加上靜電環(huán)的高度。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 4 絕緣 結(jié)構(gòu)的確定 絕緣半徑和窗高是變壓器器身兩個主要尺寸，這兩個尺寸一確定，整個變壓器的外限尺寸就基本上能定下來。而縱絕緣主要指層間、匝間及段間絕緣 。后兩種試驗(yàn)主要在高壓和超高壓變壓器上進(jìn)行。 圖 41 35kV 及以下主絕緣結(jié)構(gòu) 1— 絕緣筒 2— 鐵 軛絕緣隔板 3— 相間隔板 4— 撐條 35kV 及以下變壓器的主、縱絕緣結(jié)構(gòu) 35kV 及以下變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu) 低壓線圈對鐵心的主絕緣尺寸參見圖 41 和表 43，而高壓對低壓線圈等主絕緣尺寸參見圖 41，表 44。層間絕緣厚度按層間最大工作電壓選取，參見表 45。 ② 指 低壓線圈至高壓線圈靜電屏尺寸。 三相容量 2500kV?A及以下，電壓 35kV 時(shí)，線圈首末端各 4 段得的匝數(shù)應(yīng)為正常段匝數(shù)的 70%左右。 在額定電流下主分接阻抗電壓得允許偏差，一般為177。 電阻壓降的百分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為 %%10 N KNNKr U RIPPU ?? （ 51） 式中， rU %為電阻壓降百分比； KP 為 75℃時(shí)的負(fù)載損耗（ W）； NP 為額定容量（ kV?A）； NI 為額定電流（ A）； NU 為額定電壓（ V）； KR 為換算 75℃時(shí)的線圈電阻。變壓器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定阻抗壓降的允許偏差為 177。阻抗電壓列入國家標(biāo)準(zhǔn) ,一般情況下按標(biāo)準(zhǔn)選取 ,設(shè)計(jì)任務(wù)中有規(guī)定的 ,按設(shè)計(jì)規(guī)定選取。 % 其他變壓器 直流電阻 不平衡率 線 2% 630KV及以下變壓器 相 4% 相 (無中性點(diǎn)引出時(shí)為線 )2% 其他變壓器 內(nèi)外線圈中無軸向油道 對于內(nèi)、外線圈無軸向油道的雙線圈變壓器 ,阻抗電壓百分?jǐn)?shù)計(jì)算公式 (當(dāng)不考慮橫向漏磁時(shí) )為 % 6?? ?tKx UKDfINU ? （ 54） 式中 ,f 為電源頻率 (Hz)。h 為兩個線圈平均電抗高度 (cm), 2 21 kk hhh ?? 。r12 為漏磁空道平均半徑 。K為附加 電抗系數(shù)。 表 52 Hn的值 線圈型式 層式 連續(xù)式 單螺旋式 四螺旋式 雙螺旋式前后出線四螺旋式 Hn 1根導(dǎo)線高 0 1根導(dǎo)線高加 1個油箱高 4根導(dǎo)線高加 4個油箱高 2根導(dǎo)線高加 2個油箱高 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 表 53 不平衡安匝小于 5%的 K值 接法 Y、 Yｎ O 容量 () 50～125 160～315 400～500 630 800 1000～1250 1500 ≥ 630 連續(xù)式 螺旋式 電壓10KV 1 電壓35KV 表 54 K 的值 h/h K h/h K 內(nèi)外線圈有軸向油道 阻抗電壓百分?jǐn)?shù)計(jì)算公式仍為 % 6?? ?hU KDfINUtkx? （ 57） 這種結(jié)構(gòu)的阻抗電壓的計(jì)算只有Σ D的計(jì)算不同。2139。分別為低壓線圈 1 與低壓線圈 1180。主分接時(shí)的總匝數(shù)。然后再進(jìn)行線圈數(shù)據(jù)計(jì)算。 額定匝數(shù)時(shí)總長 ?NL NPNL (63) 式中， N 為額定電壓時(shí)的總匝數(shù)。 帶絕緣時(shí)重量 xGKG )1( ?? (64) 式中， K 為絕緣重占導(dǎo)線重百分?jǐn)?shù)，一般為 3%～ 6%。 R75℃ =ρ 75℃ALN (65) 式中， R75℃ 為在 75℃時(shí)線圈的直流電阻；ρ 75℃ 為在 75℃時(shí)的電阻率，銅導(dǎo)線為 /m； A 為線圈導(dǎo)線的總截面積。M0為兩鐵心柱中心距 (cm)。G0為角重 (kg)。 空載損耗 P0（ W）的計(jì)算如下： P0=K1（ P1GF1+P2GF2） (610) 式中， K1為附加損耗系數(shù)，見表 62，它隨著疊積結(jié)構(gòu)的改變和加工工藝的改變而應(yīng)調(diào)整； P P2 分別為鐵心柱和鐵軛的單位損耗（ W/kg）； GF河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 GF2分別為鐵心柱和鐵軛的重量（ kg）。 A /kg W /kg 安匝 V其二是附加損耗 ,主要包括在線圈、引線、油箱、鐵 心及夾件等結(jié)構(gòu)件中 ,由于漏磁通及尺寸偏差等造成的損耗。 不完全換位產(chǎn)生的環(huán)流損耗占電阻損耗的百分?jǐn)?shù) Kb計(jì)算如下。 （ 3）“ 424”換位（一次 2組標(biāo)準(zhǔn)換位，二次 4 組特殊換位），并聯(lián)導(dǎo)線根數(shù)超過 8根時(shí)有 %100)(10)102480( 29243 ????? ? k xb hf na AmmKK (617) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 式中， K3為系數(shù)，在 75℃時(shí)銅線為 ，鋁導(dǎo)線為 。公式為 Py=mIy2Ry (620) 式中， Py 為引線損耗； Iy 為引線中流過的電流； m 為相數(shù)； Ry 為引線電阻。這個百分?jǐn)?shù)按表 66選取。 表 71 墊腳高 Hd 鐵心直徑 ф 80～120 ф 125～200 ф 210～600 ф 620～740 ф 760～820 ф 840 Hd 10 12 16 20 24 32 表 72 鐵心至箱蓋距離 H1 電壓（ kV） 電流（ A） 調(diào)壓位置 電壓級數(shù) H1（ mm） 10及以下 120及以下 中點(diǎn)調(diào)壓 3 170 120～ 350 中點(diǎn)調(diào)壓 3 230 350及以上 中部調(diào)壓 5 220 35 50及以下 中點(diǎn)調(diào)壓 3 280 50～ 120 中部調(diào)壓 3或 5 240 63 120及以下 中部