【文章內(nèi)容簡介】 匝數(shù) tG UUN 11 ??? (取整數(shù)匝 GN ) (211) 式中， 1?U 為對應(yīng)最大分接相電壓。 每分接匝數(shù) GN? 為 tG UUN ????? （取整數(shù)匝 GN? ） (212) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 式中， ?U? 為兩個相鄰分接相電壓之差。 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)。 電壓比校核 %??????U UU （最好在 %以內(nèi)） (213) 式中 , ?U 為相電壓； ?U? 為根據(jù)匝數(shù)和匝電壓計算的相電壓。 高壓線圈具有分接電壓比的校核，通常先校核主分接，然后校核最大和最小分接 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 3 線圈設(shè)計 變壓器繞組是變壓器的關(guān)鍵部件，由導(dǎo)線和絕緣層組成。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。因此設(shè)計的變壓器繞組應(yīng)具有足夠的機械強度、耐熱能力以及良好的散熱條件，而且還要有合理的結(jié)構(gòu)和工藝性。 表 31 繞組選型參考表 容量 KVA 電壓 KV 繞組型式 繞組位置 630 及以下 雙層圓筒式 內(nèi)線柱 500 及以下 3~10 多層圓筒式 外線柱 630 及以下 35 2021 及以下 60 兩段圓筒式 外線柱 800~1000 雙螺旋 內(nèi)線柱 1250~2021 四螺旋 4000~10000 3 單螺旋或單半螺旋 16000~50000 6 40000~63000 10 31500 及以上 35 單螺旋、單半螺旋、連續(xù)式 31500 及以上 60 連 續(xù)式 800~3150 3 連續(xù)式或半連續(xù)式 外線柱 700~10000 6 630 及以上 10 800 及以上 35 2500 及以上 60 糾結(jié)一部分結(jié)連續(xù)式 5000 及以上 110 內(nèi)屏蔽連續(xù)式 31500 及以上 220 糾結(jié)式、內(nèi)屏式、分級補償 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 注： 內(nèi)線柱指低壓繞組，外線柱指高壓繞組 線圈結(jié)構(gòu)型式的確定 線圈結(jié)構(gòu)型式是根據(jù)變壓器容量的大小及電壓的高低等來確定的。設(shè)計時可以參考表 31。 導(dǎo)線與電流密度的選擇 導(dǎo)線的選 擇 線圈常用的導(dǎo)線有高強度漆包圓線（ 2 和 L2）、紙包圓線、紙包扁線。通常導(dǎo)線直徑在Ф 2型，導(dǎo)線直徑在Ф ～Ф 時采用 L2型；其余可采用紙包扁鋁（銅）線。選用導(dǎo)線時應(yīng)注意寬厚比，通常層式線圈為 ～ 3；螺旋式線圈為 2～ 4；連續(xù)式與糾結(jié)式為 ～ 6。 電流密度的選取 電流密度主要取決于負(fù)載損耗、線圈的溫升及變壓器二次側(cè)突然短路時的動、熱穩(wěn)定性。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。節(jié)能變壓器 的電流密度選取應(yīng)略小于普通變壓器。 餅式線圈段數(shù)及每段匝數(shù)的確定 線段分配的一般方法 餅式線圈沿其高度方式分為若干段，其段數(shù)和每段匝數(shù)按一定規(guī)律分配。通常是先分配高壓線圈（帶分接）的段數(shù)。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。 高壓線圈的每段匝數(shù)一般取與分接段匝數(shù)相同。每段匝數(shù)盡可能滿匝，避免墊段過多（有主絕緣要求者除外）。 確定線圈段數(shù)及每段匝數(shù) 高壓線圈總段數(shù)通過計算實踐現(xiàn)推薦表 32作為選用。 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（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)。 高壓線圈正常段每段匝數(shù) GN 為 )/( 11 FG nnNN ?? （取整數(shù)） （ 32） 式中， 1N 為最小分接電 壓的匝數(shù)； n 為高壓線圈總段數(shù)； 1Fn 為分接段段數(shù)。通常 10kV 級取 1Fn =4； 35 級端出線者取 1Fn =8。 低壓線圈的段數(shù)多數(shù)選在 50～ 90 段范圍內(nèi)，且應(yīng)于相配合的高壓線圈的段數(shù)相適應(yīng)。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。確定內(nèi)線圈線段數(shù)及每段匝數(shù)大致按如下步驟進(jìn)行： 首先線段數(shù) 1n 使 nNnND 1/ 1 ?? （ N為總匝數(shù)， DN 為每段匝數(shù)），并盡量為整數(shù)。 表 32 高壓線圈總段數(shù) 線圈電壓等級（ kv） 10 35 63 110 總段數(shù) n 40～ 60 56～ 76 60～ 80 60～ 80 2（ 34～ 44） 表 33 線段分?jǐn)?shù)匝的分?jǐn)?shù)部分 線段名稱 正常段 首 末 出 頭 段 沿輻向并繞根數(shù) 1～ 6 1 6 分?jǐn)?shù)匝的分?jǐn)?shù)部分 （ m1） /m (m1)/m ≤ (m2)/m ≤ (m2)/m ≤ (m4)/m 注： m為并繞根數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 線圈輻向和軸向尺寸計算 層式線圈 (1) 輻向尺寸計算 對于多層式線圈，如果層間有油道時應(yīng)將油道左右兩側(cè)分開，進(jìn)行分別計算如下 akmmaB )( 111 ???? （ 33） 式中， 1B 為油道一側(cè)厚度（ mm）； a 為帶絕緣的導(dǎo)線直徑或厚度（ mm）； m?為導(dǎo)線輻向并繞根數(shù)； 1m 為層數(shù)（指油道一層）； 1? 為層間絕緣厚度（ mm）；a k 為輻向裕度，見表 34。 （ 2）軸向尺寸的計算 線圈軸向尺寸計算就是線圈高度計算，公式為 bkmbmH )1( 1 ?? （ 34） 式中， H 為 線圈高度（ mm）； b為帶絕緣的導(dǎo)線直徑或?qū)挾龋?mm）； m 為每層匝數(shù)； bk 為軸向裕度，見表 34。 餅式線圈 餅式線圈輻向及軸向尺寸計算方法比較接近，計算時要著重注意沿輻向軸向?qū)Ь€根數(shù)的計算方法。 表 34 線圈輻向及軸向裕度 名稱 層式 線圈 餅式線圈 10KV級 35KV級 紙包扁線 連續(xù)式 糾結(jié)式 漆包線 紙包線 漆包線 紙包線 單根 并繞 螺旋式 輻向裕度 7～ 8 8～ 10 12 ～15 15 ～18 3～ 6 4～ 7 3 6 軸向裕度 0～ ～ 墊塊壓縮 9～ 10 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 注：線圈干燥工藝為帶壓干燥，一般取 含水量 5%～ 7%。 （ 1） 輻向尺寸計算 線圈輻向尺寸 B 的計算公式為 21makB a? （ 35） 式中， ak 為輻向裕度，見表 33； 1a 為導(dǎo)線帶絕緣層的直徑或厚度（ mm）；2 m 為線圈沿輻向?qū)Ь€根數(shù)，單螺旋式 2m =并繞根數(shù)；雙螺旋式 2m =并繞根數(shù) /2；四螺旋式 2m =并繞根數(shù)；連續(xù)式和糾結(jié)式（線段有分接匝時，應(yīng)進(jìn)位至整數(shù)匝） 2m =每段匝數(shù) *并繞根數(shù)。 （ 2） 軸向尺寸計算 軸向尺寸計算應(yīng)注意沿軸向的油道數(shù) n和軸向?qū)Ь€根數(shù)的確定，有油道數(shù) n 算出沿軸向墊塊總高 H（經(jīng)壓縮后尺寸）；根據(jù)沿軸向?qū)Ь€根數(shù) m算出 沿軸向的導(dǎo)線總高 H。則軸向尺寸 H的計算公式為 221 HmbHHH ???? （ 36） 由上面公式計算軸向尺寸時，如果有靜電環(huán)應(yīng)加上靜電環(huán)的高度。墊塊壓縮后總高 =墊塊總高 *壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)見表 43,油道 11 ??mm 。沿軸向?qū)Ь€根數(shù) m，單螺旋式（有一次標(biāo)準(zhǔn)換位和兩次特殊換位）4??匝數(shù)m ；雙螺旋式（交叉換位） 22 ??? 匝數(shù)m ；四螺旋式（交叉換位） 2444 ????? 匝數(shù)或匝數(shù)m （分開出線）；連續(xù)式和糾結(jié)式端布出線 ?m 段數(shù)；中部出線 ??2m 段數(shù)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（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。 絕緣半徑計算 絕緣半徑計算公式： R 鐵心半徑 + δ 1 低壓線圈至鐵心距離 R1 低壓線圈內(nèi)半徑 + BD 低壓線圈輻向尺寸 R2 低壓線圈外半徑 + δ 2 高低壓線圈之間距離 R3 高壓線圈內(nèi)半徑 + BG 高壓線圈輻向尺寸 R4 高壓線圈外 半徑 ╳ 2 DG 高壓線圈直徑 + Ex 相間距離 M0 兩鐵心柱中心距離 低壓線圈平均半徑 RD=R1+BD/2 高壓線圈空道平均半徑 RT=R2+δ 2/2 高壓線圈平均半徑 RG=R3+BG/2 窗高計算 窗的高度計算公式： hHEHH yk ????0 （ 41） 0H 為窗高； H 為線圈高度； kE 為靜電板與靠靜電板油道距離之和（無經(jīng)典板時取消）； kH 為壓板厚度； h 為壓板至鐵軛之間空隙。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 注：以上計算單位均為 mm。 確定主、縱絕緣結(jié)構(gòu)的依據(jù) 主絕緣是指同一鐵心柱中各繞組間的絕緣、相間絕緣、繞組與油箱、繞組與鐵心間絕緣，繞組與鐵軛間絕緣。而縱絕緣主要指層間、匝間及段間絕緣 。合理地設(shè)計變壓器主縱絕緣結(jié)構(gòu)對變壓器安全可靠運行有重大作用，對降低變壓器重量和成本也有著重要意義 變壓器的運行可靠性取決于絕緣結(jié)構(gòu)。合理的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計、改進(jìn)絕緣工藝是杜絕變壓器質(zhì)量事故最根本的措施之一。 變壓器在運行中要經(jīng)受下列三種電壓的考驗：正常運行中長期最高工作電壓、雷擊所引起的大氣過電壓和操作、故障等原因引起的內(nèi)過電壓，對于以上三種電壓的作用，目前在制造廠體現(xiàn)為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工頻與感應(yīng)試驗電壓、沖擊試驗電壓（全波和截波）、局部放電試驗操作沖擊試驗。后兩種試驗主要在高壓和超高壓變壓器上進(jìn)行。工頻試驗電 壓值和沖擊試驗電壓值分別見表 41和表 42。 表 41 工頻試驗電壓（有效值） （ kV） 額定電壓 3 6 10 15 20 35 63 110 220 最高工作電壓 23 69 126 252 工頻試驗電壓 18 23 30 40 50 80 140 185 395 表 42 沖擊試驗電壓（峰值） （ kV） 額定電壓 3 6 10 15 20 35 63 110 220 最高工作電壓 23 69 126 252 全波試驗電壓 40 60 75 105 125 200 325 480 950 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 續(xù)表 42 沖擊試驗電壓 （峰值） （ kV） 截波試驗電壓 45 65 80 115 140 220 360 530 1050 注： 220KV級內(nèi)部繞組時，試驗電壓可降低。 一般來說，工頻耐壓試驗主要考核主絕緣，沖擊試驗主要考核縱絕緣，但有時沖擊試驗也成為考核主絕緣的重要依據(jù)。 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。套裝間隙 C 由結(jié)構(gòu)和工藝決定。 低壓線圈高壓線圈 圈線壓高 鐵柱河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 35kV 及以下變壓器縱絕緣結(jié)構(gòu) 對于層式線圈，匝間絕緣不作規(guī)定