【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由上式計(jì)算出 239。W 并取整后，即得低壓繞組匝數(shù) 2W 。 第二步，由于低壓繞組匝數(shù)是從 239。W 湊成 2W 的，所以每匝電壓 te 有了變化，應(yīng)再按下式重算一次，才能得出實(shí)際的每匝電壓 te ，即 繞組材料 絕緣耐熱等級(jí) 電流密度（ A/ 2mm ） 內(nèi)繞組 外繞組 銅導(dǎo)線 B H 23 鋁導(dǎo)線 B H 22WUe Nt ?? ， V/匝 （ 26） 用上式重新計(jì)算 te 值時(shí)，必須計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字。這主要為了使 te 具有較精確的值，以便下一步計(jì)算 出的高壓繞組匝數(shù)能符合電壓比較核時(shí)的要求。 磁通密度和磁通的計(jì)算 當(dāng)正式的每匝電壓確定后，即可最終確定磁通和磁密。由下式可計(jì)算出磁密，即當(dāng)工頻 f 為 50Hz時(shí)，有： ztm AeB 222104?? ， T （ 27） 再由 zmm AB ??? ， Wb （ 28） 得 tm e45?? 高壓繞組匝數(shù)的計(jì)算 由于高壓繞組往往帶有177。 5%或更多的分接頭，所以要對(duì)各分接位置的匝數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算，其一般步驟為： (1)先計(jì)算出額定相電壓及各分接位置時(shí)的相電壓 ； (2)按下式求出高壓繞組最小分接位置時(shí)的匝數(shù) nW ，即 tnn eUW?39。 → 湊成整數(shù)匝 nW （ 29） 式中 nU —— 高壓繞組最小分接位置時(shí)的相電壓， V； te —— 按式（ 26）算 出的每匝電壓。 (3)計(jì)算求得 5%分接間相電壓的差值 fU ； (4)按下式計(jì)算分接間匝數(shù) fW ，即 tff eUW ?39。 → 湊成整數(shù)匝 fW （ 210） (5)計(jì)算高壓繞組各分接位置時(shí)的匝數(shù)。 對(duì)于一般只帶177。 5%分接頭的變壓器，可直接按下式進(jìn)行計(jì)算： 最小分接位置時(shí)的匝數(shù) nW 額定分接位置時(shí)的匝數(shù) fnN WWW ?? （ 211） 最大分接位置時(shí)的匝數(shù) fNM WWW ?? 但是，應(yīng)當(dāng)指出，上述高壓各分接位置時(shí)的匝數(shù)，需要在電壓比較核后才可能最后確定。 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。 % 主分接 2）實(shí)際阻抗百分?jǐn)?shù)的177。 1/10* 按協(xié)議，但不低于上述 1）、 2）中的較小者 其他分接 注 * 由于自耦變壓器及增壓變壓器的阻抗較小，因而會(huì)產(chǎn)生更小的偏差，故 2）項(xiàng)不能適用 通常，電壓比較核可按下列程序進(jìn)行； 眾所周知，根據(jù)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的要求，對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間的變比偏差要求是極嚴(yán)格的。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)計(jì)算出的高低壓繞組匝數(shù)必須進(jìn)行較嚴(yán)格的電壓比較核。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的電壓比的容許偏差如表 26所示。但考慮到制造和試驗(yàn)的偏差，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí) 的電壓比容許偏差應(yīng)比規(guī)定值小一半，以保留一定的裕度。 (1)額定分接時(shí)電壓比較核，即 %39。 ??????NNNU UU （ 212） 式中 ?NU —— 額定相電壓； 39。?NU —— 計(jì)算的相電壓。 而 NtN WeU ??39。 ? （ 213） 式中 NW —— 額定分接時(shí)的匝數(shù)。 (2)最大及最小分接下的電壓比較核： 1）最大分接： %39。 ???mmmU UU??? （ 214） 2）最小分接： %39。 ???nnnU UU??? （ 215） 式中 mU? ， nU? —— 規(guī)定的最大，最小分接下的電壓； 39。mU? ， 39。nU? —— 計(jì)算的最大，最小分接下的電壓。 當(dāng)分接的數(shù)目較多時(shí)，每個(gè)分接下都需要進(jìn)行校核。另外，在進(jìn)行各分接下的電壓比較核時(shí)，應(yīng)計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后的三位數(shù)字。 繞組相關(guān)尺寸和銅重的計(jì)算 (1)輻向尺寸的計(jì)算 ?39。239。1nanB? 式中 39。1n —— 沿輻向的導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)； 39。2n —— 每段匝數(shù)； ? —— 制造裕度，取 ； a —— 帶絕緣導(dǎo)線厚度。 (2)軸向尺寸的計(jì)算 bnH? 式中 b —— 帶絕緣導(dǎo)線寬度； n —— 沿軸向?qū)w的總根數(shù)。 對(duì)于連續(xù)式（糾結(jié)式）， n=總段數(shù)；對(duì)于單螺旋（一次標(biāo)準(zhǔn)換位、二次特殊換位）， n=匝數(shù) +4；對(duì)于雙螺旋， n=2（匝數(shù) +1）；對(duì)于四螺旋，一側(cè)出線， n=4（匝數(shù) +1）；對(duì)于四螺旋，前后兩側(cè)出線，n=4（匝數(shù) +1/2）。 (3)鐵心窗口高度計(jì)算 12hHHc ?? 式中 H —— 軸向尺寸； 1h —— 壓板至鐵軛間空隙。 (4)繞組銅重的計(jì)算 ??? LqWG cu ， dL ?? 式中 cuG —— 繞組銅重； L —— 繞組平均匝長(zhǎng)； d —— 繞組平均直徑； q —— 繞組導(dǎo)線截面 ； W —— 繞組匝數(shù)。 考慮到引出線及導(dǎo)線絕緣的重量，一般按上述計(jì)算的結(jié)果還要增加 5%10%的重量。 關(guān)于 H級(jí)干式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu) 概述 眾所周知， H級(jí)干式變壓器較之 F級(jí)干式變壓器，平均溫升可以高出 25%，所以設(shè)計(jì)時(shí)電流密度可以取得較高，從而可以相應(yīng)縮小變壓器的尺寸。此外，它還適用于溫升較高的場(chǎng)所，隨著 NOMEX紙被應(yīng)用于 H級(jí)干式變壓器以及絕緣工藝的進(jìn)步， H級(jí)干式變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能得到了大大提升。下面首先就 H級(jí) 干式變壓器的分類情況介紹如下： (1)環(huán)氧澆注式（ 180℃絕緣系統(tǒng)）。 (2)以 NOMEX紙為原料的產(chǎn)品（ 220℃絕緣系統(tǒng)）。 1）浸漬式。包括①真空壓力浸漬（ VPI）開敞通風(fēng)式（ OVDT）；②真空壓力浸漬包封式（ VPE，又稱 VDT）。 2）非浸漬式。 (3)不用 NOMEX紙的 OVDT浸漬式 H級(jí)干式變壓器（ 180℃絕緣系統(tǒng)）。 關(guān)于 NOMEX紙的技術(shù)性能 NOMEX紙是美國(guó)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(jì) 60年代。 由于 N0MEX紙具有優(yōu)越的化學(xué)、機(jī)械、電氣和物理性能，目前已被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備制造、宇航設(shè)備、勞動(dòng)保護(hù)設(shè)備以及消防、環(huán)保等設(shè)備上。 N0MEX的優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。 (1)電氣性能。 N0MEX紙無論在工頻或沖擊下均具有較高的抗電強(qiáng)度，例如它的工頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)為2040kV／ mm，明顯高于環(huán)氧樹脂。從表 31中幾種絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù) ? 值的比較來看，NOMEX紙的 ? 值較低，更接近于空氣。因而，當(dāng)干式變壓器采 用 N0MEX紙作為絕緣介質(zhì)時(shí)，將使絕緣體與周圍空氣介質(zhì)間的電場(chǎng)分布更為均勻，從而可以緊縮其絕緣尺寸，也避免了電場(chǎng)的過分集中，并相應(yīng)使整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)體系更加合理，降低了局部放電量，提高了運(yùn)行可靠性。此外， NOMEX紙的沿面放電起始電壓與局部放電起始電壓均較高，當(dāng)用于干式變壓器時(shí)，可使繞組與鐵軛間的距離縮小，從而降低鐵心柱的高度并減小鐵心的質(zhì)量。 (2)耐熱性能。耐熱溫度高是 NOMEX紙固有的特點(diǎn)，也是它最為突出的優(yōu)點(diǎn)之一。 NOMEX紙屬于 C級(jí)絕緣材料，在 220℃的溫度下，可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)際上公認(rèn)它屬于 220℃的絕緣系統(tǒng)。即使溫度達(dá)到 250℃， N0MEX紙也不會(huì)熔融、流動(dòng)和助燃，其電氣性能仍可達(dá)到額定值的 95％，甚至當(dāng)溫度達(dá)到 350℃時(shí)， NOMEX紙仍可短期運(yùn)行。另外， NOMEX紙板還可承受較大的溫度梯度，過載能力較強(qiáng)，除了適合制造 H級(jí)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(duì)過載能力要求較高的電氣機(jī)車牽引變壓器等。 NOMEX紙與其他干式變壓器絕緣材料的耐熱能力比較見表 32。 (3)防潮性能。 NOMEX紙不吸水，具有很好的防潮性能，即使在相對(duì)濕度為 95％的狀態(tài)下，仍可保持 90％的完全干燥時(shí)的介質(zhì)強(qiáng)度。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。 表 31 幾種絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù) ? 值 絕緣材料 空氣 NOMEX紙 變壓器油 油浸紙版 環(huán)氧樹脂 玻璃纖維 普通紙纖維 聚脂類樹脂、漆 聚脂薄膜 硅油 相對(duì)介電常數(shù)? 1 .5 .6 56 表 32 幾種用于干式變壓器的絕緣材料的耐 熱溫度 絕緣材料 NOMEX紙 環(huán)氧樹脂 硅樹脂 云母 無機(jī)復(fù)合紙 玻璃增強(qiáng)聚脂 聚脂類樹脂 耐熱溫度/℃ 220 130200 180220 220240 130200 130200 105155 (4)阻燃性能。 NOMEX紙的限氧指數(shù)高，在 220℃時(shí)，其限氧指數(shù) LOI20． 8％，因此，其阻燃性能要優(yōu)越于環(huán)氧樹脂與 PET薄膜。 用 NOMEX紙做原料的 H級(jí)干式變壓器 (1)真空壓力浸漬式 （ VPI） VPI H級(jí)干式變壓器是在原有的浸漬式干式變壓器的基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的，由于采用了全新的真空壓力浸漬工藝，大大增加了產(chǎn)品的防潮性能與耐電強(qiáng)度。這種變壓器一般做成開敞通風(fēng)式 (OVDT)結(jié)構(gòu)，通風(fēng)散熱情況較好。由于采用 C級(jí) (220X2絕緣系統(tǒng) )的 NOMEX紙來制造 H級(jí) (180X2絕緣系統(tǒng) )的干式變壓器，使得這種變壓器具有約 20％的過載熱裕度，因而過載能力很強(qiáng)。再加上 NOMEX紙?jiān)诜阑?、防潮、環(huán)保、安全方面所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，大大提高了其技術(shù)性能。目前， OVDT式 VPI H級(jí)干式變壓器在世界上已得到了廣泛應(yīng)用。 OVDT式 VPI H級(jí)干式變壓器有如下主要特點(diǎn)。 1)高壓線圈可以是餅式、層式等多種結(jié)構(gòu)。 2)線圈為開敞通風(fēng)式，散熱情況良好，熱點(diǎn)溫升與平均溫升間的差值小，有助于長(zhǎng)期過載能力的提高與耐受熱沖擊負(fù)荷。 3)依靠良好的真空壓力浸漬工藝，可保證其優(yōu)質(zhì)的防潮性能以及較低的局放值。 4)為降低突發(fā)短路時(shí)的沖擊短路電流，線圈參數(shù)可設(shè)計(jì)為低 X／ R結(jié)構(gòu)。 (2)真空壓力浸漬包封式 (VPE或 VDT) 為了提高 VPI變壓器的環(huán)保與防潮性能，在真空壓力浸漬后，再用涂有硅樹脂漆 (或聚脂漆 )的NOMEX紙加以包封，就形成 了 VPE H級(jí)干式變壓器。 VPE H