【正文】 高壓繞組與低壓繞組之間，以及低壓繞組與鐵芯柱之間都必須留有一定的絕緣間隙和散熱通道 (油道 )，并用絕緣紙板筒隔開(kāi)。 我根據(jù)計(jì)算出來(lái)的線圈電流密度選擇出了線圈導(dǎo)線的規(guī)格。鐵心直徑 d選定后，就可求出在此直徑d 內(nèi)所構(gòu)成的圓的內(nèi)接對(duì)稱階梯形狀的鐵心柱截面積。由表查出為 C?21 低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 34 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò) 幾個(gè)月 的努力，從任務(wù)書(shū)的下達(dá)，到相關(guān)資料的查詢搜索，再經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)方案的確定，最后在說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì) —— S9 2021KVA/10KV 低壓 油浸式變壓器設(shè)計(jì)，即將接近尾聲！ 這 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題其實(shí)是各大變壓器廠已經(jīng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)出來(lái)的成品，但并不否定這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義。所求得的 C和 D的厚度均加以修正，以 米進(jìn)位。 當(dāng)導(dǎo)線沿軸向有兩根并繞時(shí)，軸向尺寸尚須考慮換位一次所需的尺寸。隨著鐵心結(jié)構(gòu)和制造工藝的改進(jìn)，以及硅鋼片的性能的改善，目前變壓器的空載電流已經(jīng)大大降低了?？傊?，大幅降低附加損耗必然回增加制造成本。當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí) ,變壓器電壓調(diào)整率基本上與短路阻抗成正比，變壓器的負(fù)載損耗、成本也隨短路阻抗的增加而增加，所以從降低成本、減少損耗這一角度出發(fā)，短路阻抗小些為好。這樣就保證了油性能的穩(wěn)定。熱老化低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 15 在所有變壓器油中都存在，油箱中既有原來(lái)殘留的氧，而纖維分解時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氧。管外空間沿高度方向有數(shù)塊橫隔板，形成低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 14 曲折通道，熱油流由進(jìn)油口流入油室，在冷卻 銅管外自上向下流動(dòng)，且被橫隔板阻隔從而呈 “S” 形流動(dòng)。由于冷卻器是多回 路的；在集油室內(nèi)焊有隔板，用以形成多回路的油循環(huán)路徑。這種箱殼其下部有可 作螺栓緊固的箱沿法蘭，拆去箱沿四周的緊固螺栓，吊出外面鐘罩形狀的箱殼，即上節(jié)油箱，器身便全部暴露在空氣中了。 油箱按變壓器容量的大小分 ， 又可分成 吊器身式油箱 和 吊殼式油箱兩種 。即在一個(gè)線匝的長(zhǎng)度內(nèi)，所有參加換位的導(dǎo)線至少要換位一次。 連續(xù)地進(jìn)行換位，最后從外表看，被編織成為單根較粗的，包有絕緣紙的導(dǎo)線。在圓筒形繞組里是不能用很多根導(dǎo)線并聯(lián)起來(lái)繞的，因?yàn)檫@些導(dǎo)線要在同一層里一根靠著一根低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 9 排列著繞，結(jié)果使線匝的螺距太大，這樣的線圈很不穩(wěn)定，且高度沒(méi)有很好地利用，所以在并聯(lián)導(dǎo)線很多時(shí)仍采用圓筒形繞組是不合適的，于是就出現(xiàn)了螺旋形繞組，如圖 2－ 8 所示。當(dāng)?shù)蛪豪@組放在里面靠近鐵芯柱時(shí)，因它和鐵芯柱之間所需的絕緣距離比較小，所以繞組的尺寸就可以減小，整個(gè)變壓器的外形尺寸也 同時(shí)減小 了。 變壓器繞組的機(jī)械損壞主要有四種：正常運(yùn)行是電動(dòng)力引起的損壞；突然短路時(shí)主要由橫向力引起的損壞；突然短路時(shí)由縱向力引起的損壞；突然短路時(shí)由縱向和橫向電動(dòng)力同時(shí)作用引起的損壞。 圖 2－ 3中： 1－ 鐵芯柱 2－ 上鐵軛 3－ 下鐵軛 4－ 旁軛 5,6－ 高低繞組 圖 2－ 3 三相五鐵芯柱 鐵心的截面又有三種形狀：矩形截面、多級(jí)圓形截面、多級(jí)橢圓形截面。所有 的 “S7”“S8”“S9”型 變壓器 產(chǎn)品鐵芯均為 45176。例如，試驗(yàn)用高壓變壓器，電爐用變壓器，電焊用變壓器和可控硅線路中用的變壓器，用于測(cè)量?jī)x表的電壓互感器與電流互感器。 按照結(jié)構(gòu)形式來(lái)分類，則可分為鐵芯式變壓器和鐵殼式變壓器。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢(shì)。2大小也就不同。 低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 2 第 1 章 變壓器的原理 及分類 變壓器的工作原理 變壓器的 工作 原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說(shuō)明其基本工作原理（如 圖 1— 1）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓 218。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，它將一種形態(tài)（電壓、電流、相數(shù)）的電 能轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的電能。 發(fā)電機(jī) 所 發(fā)出 來(lái) 的電 力 ，需要升高電壓才能 輸 送至遠(yuǎn)方用戶，而用戶則需把電壓再降成低壓才能使用，這 兩個(gè) 任務(wù) 都 是 用電力 變壓器 來(lái) 完成的 ，所以說(shuō)電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一。1時(shí)，流過(guò)電流 205。 當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅 流過(guò)主磁通的電流（ 205。 上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢(shì)平衡作用，變壓器就是通過(guò)磁勢(shì)平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。如繞組包在鐵芯外圍則為鐵芯式變壓器；如鐵芯包在繞組外圍則為鐵殼式變壓器。 油浸式電力變壓器在運(yùn)行中，繞組和鐵芯的熱量先傳給油，然后通過(guò)油傳給冷卻介質(zhì)。 全斜接縫無(wú)孔結(jié)構(gòu)，芯柱用無(wú)緯環(huán)氧玻璃粘帶綁扎，上下鐵軛通過(guò)裝在夾件上的拉帶夾緊。其中多級(jí)圓形截面廣泛適用于各種變壓器。所以在設(shè)計(jì)上選擇電流密度不能過(guò)高，導(dǎo)線的寬、厚比不要過(guò)大，導(dǎo)線的硬度要提高，結(jié)構(gòu)上繞組的軸向壓緊裝置和壓緊力都是很關(guān)鍵的因素。同心式繞組有下列幾種形式 ： (a)單層圓筒 (b)雙層圓筒 圖 2－ 6 同心式繞組 （ 1）圓筒形繞組 它是一個(gè)圓筒形螺旋體，其線匝是用扁線彼此緊靠著繞成的，如圖 2－ 7所示。它是沿徑向一根壓著一根地疊起來(lái)繞。如 圖 2－ 9 所示。這就限制了線圈的內(nèi)徑不能小于某一數(shù)值。 吊器身式油箱 圖 2－ 10 所示為中、小型變壓器的外形圖，這種變壓器油箱上部箱蓋 1可以打開(kāi)，它是依靠箱沿四周許多螺栓與箱殼 2 緊固在一起的。由于此種箱殼的重量較器身輕得多，所以吊箱殼時(shí)不需要特別重型的起重設(shè)備，只要在變壓器安裝的現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)備一些輕型的起吊工具即可工作 。潛油泵裝在本體的下方，導(dǎo)風(fēng)筒在本體的外側(cè)，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)裝在風(fēng)筒內(nèi)，流速繼電器裝在潛油泵出油端的聯(lián)管上，如果油的流速低于規(guī)定速度，流速繼電器可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下水室內(nèi)設(shè)一隔板，水流由下水室進(jìn)水口流入，沿多管區(qū)上升到上水室，再?gòu)纳俟軈^(qū)向下流入下水室，經(jīng)出水口流出，呈 “n” 形流動(dòng)。運(yùn)行溫度較高時(shí)，變壓器油的氧化過(guò)程就進(jìn)行得比較快，使得粘度增高、顏色變 深、泊泥增多、 tgδ 值增大、擊穿電壓下降等。 變壓器的瓷套管，是將變壓器內(nèi)部的高、低壓引線引到油箱的外部，不但作為引線對(duì)地的絕緣，而且擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。但變壓器短路時(shí)的穩(wěn)態(tài)電流增長(zhǎng)倍數(shù)與短路阻抗成反比，為了限制變壓器動(dòng)熱穩(wěn)定，短路阻抗大一些為好。 變壓器的空載損耗主要是指磁滯損耗和渦流損耗。 因此，要降低變壓器的負(fù)載電流就必須選擇合適的鐵心結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)募庸すに嚕瑫r(shí)對(duì)硅鋼片的性能也必須認(rèn)真考慮。 22．低壓線圈的絕緣高度（總高） 0111 2lll ???? ＝ +2 ＝ 23．低壓線圈的徑向尺寸 111 )(2 akaa ?????? =2(2+)+6== 式中 1a — 以 米進(jìn)位加以修正； k? — 工藝裕度，一般為 ～ 米。 36．高壓線圈的內(nèi)徑 ?????? 1212 2aDD +2= 37．高壓線圈的外徑 ?????? 222 2aDD +2= 39．相鄰兩鐵柱的中心距 ????? 222 aDC += 所求得的 C的值，以 。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的并不是要去制造產(chǎn)品，而是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中去加深對(duì)電機(jī)專業(yè)課程的理解和運(yùn)用，力爭(zhēng)在原有的產(chǎn)品上有所改進(jìn)和優(yōu)化。這個(gè)階梯形的級(jí)數(shù)愈多，截面積愈大，但工時(shí)也愈多。低壓采用 ZB－ 型號(hào)的紙包扁線導(dǎo)線， a b＝ 采用 20 根并繞。絕緣距離的大小，決定于繞組的電壓等級(jí)和散熱通道所需要的間隙。一般情況下總是將低壓繞組放在里面靠近鐵芯處，將高壓繞組放在外面。而銅導(dǎo)線中又包括漆 包圓線、紙包圓線和紙包扁線三種形式。如果鐵心直徑取得合適，則在符合其性能參數(shù)（阻抗電壓、負(fù)載損耗、空載電流、空載損耗等）和制造簡(jiǎn)單的情況下，可做到用銅、用鐵量最少 。 89．低壓線圈的單位面積散熱量 （ 1）低壓線圈的散熱面積 ??????????????? 111111111101 3)2( lbnclDDDDcA kk? 3? (+2+2+ 2)38= ㎡ （ 2）低壓線圈的單位面積散熱量 20111 / mWA Pq Cu ???? 90．低壓線圈的平均溫升 ??? BB ??? 11 35+21= C?56 式中 B1? — 低壓線圈對(duì)油的平均溫升。 MC? — 層間絕緣厚度（ m） ； 低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 25 ck? 和 Dk? — 線圈 C 和線圈 D 的工藝裕度，每層加 米。 20．低壓線圈的電流密度（最后值） 低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 22 2111 / mAAIj c ??? 21．低壓線圈的軸向尺寸（凈高） khwl ec ???? 111 )1( =+13= m 式 中 1l — 求得之值以 米進(jìn)位加以修正； k? — 工藝裕度，每?jī)筛鶎?dǎo)線之間加 米。 無(wú)論從變壓器的安全運(yùn)行還是從變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度去考慮，都希望空載電流小些。附加損耗通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，采用新工藝、新材料來(lái)降低。 短路阻抗包括兩個(gè)分量，即有功分量和無(wú)功分量。隔膜保護(hù)是用一略小于儲(chǔ)油柜的耐油橡膠膠囊填充于儲(chǔ)油柜的油面上，膠囊與大氣相通， 因而隔絕了變壓器油與大氣的接觸。因此，變壓器內(nèi)部絕緣的結(jié)構(gòu)，要考慮上述因素，采取必要措施，防止形成 “ 小橋 ” 。油室為一圓鋼筒，兩端為多孔端板，兩端板間裝有冷卻銅管，管內(nèi)通水。 風(fēng)冷卻器本體為一組帶有螺旋肋片的金屬管，兩端各有一個(gè)集油室，金屬管的端部在集油室的多孔板上。因此，大型電力變壓器箱殼都做成吊箱殼式，當(dāng)器身要進(jìn)行檢修時(shí)，將吊出笨重的器身，改為吊出較輕的箱殼，如 圖 2－ 11 所示。油箱都是用鋼板焊接成的，其結(jié)構(gòu)要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，除了應(yīng)滿足變壓器在運(yùn)行時(shí)的一些要求外，還應(yīng)滿足變壓器在檢修和運(yùn)輸時(shí)的一些要求 。 這個(gè)公式的意義是非常明 了的，因?yàn)?? minD 是線圈繞一匝的圓周長(zhǎng)度， ?n 節(jié)距為低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) 10 參加換位的全部導(dǎo)線換一次位所需要的長(zhǎng)度。所謂換位導(dǎo)線，就是將多股分散的并繞導(dǎo)線，在繞線圈之前，先按一定的規(guī)律， 360176。 (a)外形 (b)縱剖面導(dǎo)線排列 圖 2－ 7 圓 筒形繞組 （ 2）螺旋形繞組 容量稍大些的變壓器的低壓繞組匝數(shù)很少 (20～ 30 匝以下 )，但電流卻很大，所以要求線匝的橫截面很大，因此要用很多根導(dǎo)線 (6 根或更多 )并聯(lián)起來(lái)繞。絕緣距離的大小，決定于繞組的電壓等級(jí)和散熱通道所需要的間隙。 變壓器繞組的耐熱強(qiáng)度包括兩個(gè)方面：其一，在長(zhǎng)期工作電流產(chǎn)生的熱作用下，繞組絕緣 的壽命不低于 30 年；其二，變壓器在運(yùn)行的狀態(tài)下，當(dāng)任意線段發(fā)生突然短路是，繞組要能承受此短路電流所產(chǎn)生的熱作用而不損壞。 圖 2— 2中： 1－ 鐵芯柱 2－ 上鐵軛 3－ 下鐵軛 4－ 繞組 圖 2－ 2 三相三鐵芯柱 （ 3）三相五鐵芯柱 如 圖 2— 3所示，它與上圖中的三相三鐵芯柱相比較，在鐵芯柱的左右兩個(gè)盡頭端， 多了兩個(gè)分支鐵芯柱 4，它稱為旁軛，各電壓級(jí)的繞組分別按相套裝在中間三個(gè)鐵芯柱上，而旁軛是空的鐵芯，沒(méi)有繞組，這樣就構(gòu)成了三相五鐵芯柱變壓器，也就是我們常說(shuō)的三相五柱變壓器。強(qiáng)油導(dǎo)向的變壓器，下夾件裝有導(dǎo)油管，使冷卻器打入油箱的油大部分導(dǎo)入繞組。 此外，尚有各種專門(mén)用途的特殊變壓器。在特殊的情況下，也有應(yīng)用更多繞組的變壓器。2 變化而變化。1和 218。 本課題著重從對(duì)各種方案的選擇上和變壓器的各類計(jì)算出發(fā)，對(duì)影響變壓器性能的各種參數(shù)進(jìn)行比較，對(duì)常用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并具體設(shè)計(jì) S9 2021KVA/10KV電力變壓器，力爭(zhēng)在原有變壓器的基礎(chǔ)上有所改善和創(chuàng)新 。 關(guān)鍵詞 ： 變壓器 設(shè)計(jì) 高效低損耗 低成本 低壓油浸式變壓器設(shè)計(jì) II The Design of S9 2021KVA/10KV Oil Immersed Transformer Abstract： This paper is from the development history of transformer, synthesized the approximate development and currently the manufacturing level of the transformer in our country, analyze the margin and development direction of transformer in our country and