【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 初算每匝電壓從變壓器原理的公式可知故 通常把et稱(chēng)為每匝電壓，它是變壓器設(shè)計(jì)的基本參數(shù)之一。取f=50Hz時(shí)，則有，V/匝式中 ——每匝電壓，V/匝； ——鐵芯柱的磁密，T。從上式可以看出，當(dāng)鐵芯截面一旦確定后，的選擇就決定了每匝電勢(shì)et大小，所以在設(shè)計(jì)當(dāng)中的選擇是一項(xiàng)比較關(guān)鍵且復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)樗婕暗搅髓F芯材料的特性、材料的用量、運(yùn)行損耗和發(fā)熱、電勢(shì)波形、噪聲等。當(dāng)磁密取得較大時(shí)，可以節(jié)省鐵芯材料，但磁密取得愈大，則愈接近飽和點(diǎn)，將是激磁電流與鐵芯損耗大大增加，從而使運(yùn)行損耗增加，鐵芯發(fā)熱增加。當(dāng)然，磁密的選擇還與硅鋼片材質(zhì)的飽和特性密切相關(guān)，對(duì)我國(guó)目前最常采用的冷軋硅鋼片而言， T。而磁密的選擇還要考慮到運(yùn)行的特點(diǎn)。比如對(duì)有分接電壓的，應(yīng)考慮在+5%電壓運(yùn)行時(shí)，電壓波形仍為正弦波，此時(shí)，更要可靠防止變壓器運(yùn)行在飽和階段。：“當(dāng)電壓最大值不超過(guò)響應(yīng)分接電壓+5%時(shí)，變壓器在該分解的容量下可連續(xù)運(yùn)行”。即是說(shuō)，變壓器能在+5%的額定電壓下運(yùn)行還能輸出額定電流。綜合以上原因。對(duì)中小型變壓器，；對(duì)大型變壓器。非晶合金材料的飽和磁密較低。 低壓繞組匝數(shù)計(jì)算由于低壓繞組沒(méi)有分接，一般根據(jù)低壓側(cè)相電壓來(lái)初算的每匝電壓，初選磁密，計(jì)算出每匝電壓，V/匝根據(jù)低壓側(cè)電壓和初算的每匝電壓，可初算出低壓繞組匝數(shù)，即將計(jì)算出的取整后得到低壓繞組的匝數(shù)，根據(jù)再重新算得每匝電壓，即實(shí)際的每匝電壓為：在實(shí)際的每匝電壓必須計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字。 磁通密度的計(jì)算當(dāng)正式的每匝電壓確定后，便可以確定出正式的磁通密度。即：= ， T ——鐵心有效截面 高壓（中壓）繞組匝數(shù)的計(jì)算高壓或者中壓繞組，往往帶有分接抽頭，比如177。5%，還有177。2%等，所以要對(duì)各分接位置的匝數(shù)分別結(jié)算，其計(jì)算步驟如下：（1） 先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（或中壓）繞組最小分接位置時(shí)的匝數(shù)，即= / （取整數(shù)匝）各分接的匝數(shù)（取整數(shù)匝）根據(jù)分別減去，即可分別求出其他各分接相相對(duì)應(yīng)的匝數(shù)。從最大分接處的匝數(shù)起，一級(jí)一級(jí)的減去分接間匝數(shù)后，就可得到高壓（中壓）繞組各個(gè)分接處的匝數(shù)。對(duì)于一般只帶177。5%分接抽頭的變壓器，可直接按下式進(jìn)行計(jì)算：5%抽頭處繞組匝數(shù) ；額定抽頭處繞組匝數(shù) ；+5%抽頭處繞組匝數(shù) ， 匝。 電壓比校核眾所周知，根據(jù)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的要求， 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間的變比偏差要求是及嚴(yán)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。通常，電壓比較核可按下列程序進(jìn)行：（1）額定分接時(shí)電壓比的校核，即式中——相電壓（標(biāo)準(zhǔn)值）——計(jì)算的相電壓。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器》，%之值是考慮制造和試驗(yàn)的偏差，在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)保留的裕度。（2）最大及最小分接下的電壓比較核：① 最大分接：② 最小分接：式中，——規(guī)定的最大，最小分接下的電壓；，——計(jì)算的最大，最小分接下的電壓。另外，在進(jìn)行各分接下的電壓比校核時(shí)，應(yīng)計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后的三位數(shù)字。 絕緣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)變壓器按絕緣介質(zhì)的不同，通?？煞譃椋河徒阶儔浩鳎òú蝗加妥儔浩鳎?，干式變壓器以及氣體絕緣變壓器（主要是SF6氣體）這三大類(lèi)。無(wú)論哪種類(lèi)型的變壓器，其絕緣結(jié)構(gòu)都是十分重要的，它既影響到運(yùn)行的可靠性，也是決定產(chǎn)品成本及其技術(shù)先進(jìn)性等主要因素。對(duì)絕緣設(shè)計(jì)的基本要求有下列三個(gè)方面：（1）電性能的要求變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，既要承受長(zhǎng)期最大工作電壓的作用，更要耐受各種可能發(fā)生的過(guò)電壓，而后者對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)更加嚴(yán)峻，它往往是決定變壓器絕緣水平的主要依據(jù)。變壓器的電性能，主要依據(jù)各種試驗(yàn)電壓來(lái)保證。（2）機(jī)械性能的要求當(dāng)電流流過(guò)變壓器繞組時(shí)，在漏磁場(chǎng)與電流的共同作用下，在繞組導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生電動(dòng)力，尤其是在突然短路時(shí)，將遭受巨大的短路電流的作用，這時(shí)電動(dòng)力達(dá)到很大數(shù)值。在設(shè)計(jì)是選用絕緣材料和整個(gè)的絕緣結(jié)構(gòu)在電動(dòng)力作用下有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。另外，變壓器的使用壽命也與其機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)。（3）熱性能的要求變壓器在運(yùn)行過(guò)程中將因各部分的損耗而發(fā)熱，并直到穩(wěn)定的穩(wěn)升值。高溫將加速絕緣材料的老化從而縮短其使用壽命。通常，根據(jù)變壓器所使用絕緣材料的絕緣等級(jí)不同，都規(guī)定有相應(yīng)的額定溫升值與最高容許發(fā)熱溫度值。在運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)熱溫度超過(guò)最高容許值后，變壓器的壽命將銳減。 變壓器運(yùn)行時(shí)各部分所承受電壓（1）正常工作時(shí)的最高電壓這是指變壓器在長(zhǎng)期正常運(yùn)行時(shí)所可能承受的最高電壓，用Um來(lái)表示。也是過(guò)電壓倍數(shù)的基準(zhǔn)值，通常Um=（～）UN（UN為額定電壓）。（2）雷電沖擊過(guò)電壓雷擊是一種頻發(fā)的自然現(xiàn)象，而雷電所引起的沖擊過(guò)電壓則具有陡度大、幅值高的特點(diǎn)，它對(duì)高電壓電氣設(shè)備的絕緣將產(chǎn)生極大的危害。通常，雷電沖擊波有全波與截波之分，，波尾時(shí)間為50μs。雷電沖擊過(guò)電壓又稱(chēng)為大氣過(guò)電壓或外部過(guò)電壓。（3）工頻過(guò)電壓工頻過(guò)電壓也是運(yùn)行中常見(jiàn)的。它的特點(diǎn)為過(guò)電壓波的頻率為工業(yè)用頻率（我國(guó)為50Hz），其幅值一般不高，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，具體而言，主要有下列幾種：?jiǎn)蜗嘟拥剡^(guò)電壓；甩負(fù)荷過(guò)電壓；長(zhǎng)線的電容效應(yīng)所引起的工頻電壓升高。應(yīng)當(dāng)指出，工頻過(guò)電壓主要是主要影響避雷器滅弧電壓的選擇，從而影響到絕緣的配合和試驗(yàn)電壓的確定。（4）內(nèi)部過(guò)電壓它的產(chǎn)生是由于設(shè)備投切或系統(tǒng)參數(shù)的諧振等引起的，它又可分為：①諧振過(guò)電壓：是由于系統(tǒng)和線路的電容電感參數(shù)配合所引起的電路諧振（包括參數(shù)諧振和鐵磁諧振等）所致的過(guò)電壓。②操作過(guò)電壓：操作過(guò)電壓是發(fā)生在變壓器投切、空載線路投切時(shí)的過(guò)電壓，過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間為幾百微秒到幾十毫秒，其波頭時(shí)間較長(zhǎng)。 變壓器的試驗(yàn)電壓值的確定既考慮了上述運(yùn)行中可能作用于變壓器上的各種過(guò)電壓，又考慮了過(guò)電壓保護(hù)裝置作用的結(jié)果，這就是所謂的絕緣配合?？己俗儔浩鞯慕^緣水平，變壓器的試驗(yàn)可分為：全波沖擊試驗(yàn)電壓；截波沖擊試驗(yàn)電壓；操作沖擊試驗(yàn)電壓；1min工頻試驗(yàn)電壓；感應(yīng)耐壓試驗(yàn)電壓；局部放電試驗(yàn)電壓等。變壓器的絕緣分為主絕緣及縱絕緣兩大部分。不同類(lèi)型的變壓器，其主、縱絕緣均有一定的絕緣規(guī)范要求。這里僅介紹油浸式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)。（1）變壓器的主絕緣設(shè)計(jì)主絕緣系指繞組有電連接的電容屏蔽、引線和分接開(kāi)關(guān)對(duì)箱體的絕緣，即繞組對(duì)鐵心接地部位、箱體以及在電氣上與它沒(méi)有聯(lián)系的相鄰繞組的絕緣。主絕緣設(shè)計(jì)主要任務(wù)，在于正確選擇各部位的絕緣尺寸和材料，以確保這些部位的絕緣在工頻1min試驗(yàn)電壓和沖擊試驗(yàn)電壓下不發(fā)生擊穿，在長(zhǎng)期最大工作電壓下不發(fā)生有害的局部放電。熟悉其絕緣結(jié)構(gòu)、各組件附件之間絕緣距離及絕緣包墊層數(shù)和絕緣材料如何選用，是設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。其中變壓器繞組是變壓器的心臟，是變壓器傳輸、變換電能的核心，是構(gòu)成變壓器輸入、輸出電能的電氣回路，是變壓器主要部分。變壓器繞組絕緣的好壞和可靠程度是決定變壓器能否長(zhǎng)期、安全運(yùn)行的基本保障，對(duì)于各類(lèi)高壓變壓器，繞組絕緣顯然更為重要。、。 低壓繞組對(duì)鐵軛的主絕緣尺寸 電壓等級(jí)（KV）繞組形式δ5Cδ2B2高壓電壓級(jí)次（KV）圓筒式窗高≤600,（鐵心柱不綁扎）δ5=窗高＞600,（鐵心柱不綁扎）δ5= 501510553569201010105536餅式103510553510105535 高壓繞組主絕緣尺寸 電壓等級(jí)（kV）繞組形式Aδ1A1A2B1δ3Eδ4備注10圓筒式95202802748702200高壓漆包線35652高壓紙包線10餅式166350172≤1600kVA35174672000~6300kVA2749652273 35KV及以下變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)1絕緣筒；2對(duì)鐵軛的絕緣紙板；3相間隔板（2）變壓器的縱絕緣設(shè)計(jì)縱絕緣是指繞組具有不同電位的不同點(diǎn)和不同部位之間的絕緣。變壓器的縱絕緣包括匝間絕緣、層間絕緣以及段間絕緣這三個(gè)部分?？v絕緣設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的是：作用在縱絕緣上的各種電壓及梯度分布；繞組制造中的工藝裕度；特殊情況下饒組間的相互影響；縱絕緣對(duì)主絕緣的影響，段間油隙大小對(duì)散熱的影響等。、。 中小型S9餅式繞組（高壓繞組）縱絕緣高壓側(cè)電壓10kV35kV繞組型式半連續(xù)式連續(xù)式半連續(xù)式連續(xù)式首末段油道≥4mm油道交錯(cuò)排列全部≥4mm油道8為6mm油道6個(gè)6mm油道正常油道（5）mm油道交錯(cuò)放置（5）mm油道中斷點(diǎn)油道12mm（反聯(lián)結(jié)中性點(diǎn)調(diào)壓）9～10mm（中部調(diào)壓）內(nèi)墊紙條首末端各有2段內(nèi)墊5～6mm首末端匝數(shù)首末端各有4段匝數(shù)約為正常段匝的70%左右 中小型S9系列圓桶式繞組層間絕緣（縱絕緣）層間最大工作電壓/V≤500501~800801~12001201~16001601~20002001~23002301~28002801~33003301~43003801~4300張數(shù)總張數(shù)345(6)6(7)7(8)8(9)9(10)10(12)12(13)13(14)分級(jí)長(zhǎng)3(4)4(4)4(5)5 (5)5(6)6(7)7(7)7(8)分級(jí)短2(2)2(3)3(3)3(4)4(4)4(5)5(6)6(6)鐵心具有兩個(gè)方面的功能：（1）在原理上，鐵心是構(gòu)成變壓器的磁路。它把一次電路的電能轉(zhuǎn)化為磁能，又把該磁能轉(zhuǎn)化為二次電路的電能。因此，鐵心是能量傳遞的媒介。（2）在結(jié)構(gòu)上，它是構(gòu)成變壓器的骨架。在它的鐵心柱上套上帶有絕緣的線圈，并且牢固地對(duì)它們支撐和夾緊。鐵心本體是用硅鋼片疊積成完整的磁路結(jié)構(gòu)，其鋼夾緊裝置（鋼夾件）構(gòu)成框架，它牢固地把鐵心夾持成一個(gè)整體，同時(shí)在它的上面幾乎安裝了變壓器內(nèi)部的所有部件。（1）變壓器空載損耗的組成變壓器的空載損耗又稱(chēng)鐵耗，它屬于勵(lì)磁損耗而與負(fù)載無(wú)關(guān)，空載損耗的大小對(duì)變壓器的制造成本與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性都有較大的影響。通常變壓器的空載損耗包括鐵心材料的磁滯損耗、渦流損耗以及附加損耗三部分。采用非晶合金材料做成的卷鐵心，異常渦流損耗甚至將占到50%左右。（2）卷鐵心的空載損耗計(jì)算①鐵心柱質(zhì)量(GFe）的計(jì)算式中 A，B，C，D ——鐵心尺寸(mm) ；——鐵心填充系數(shù)，KFe＝～ ；——鐵心質(zhì)量(kg) ；ρ——非晶合金密度(g/cm3)，ρ= g/。⑤空載損耗的計(jì)算 (2)式中——空載損耗附加工藝系數(shù)，＝～；P0——單位重量的損耗(W/kg)。通常，設(shè)計(jì)出的空載損耗值不超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的值的+15%，并最好是負(fù)的偏差。當(dāng)求得的空載損耗P0不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，需調(diào)整鐵心直徑D。當(dāng)D增大并保持磁密不變時(shí)，由于鐵心尺寸增大，使得P0與GFe也增大，同時(shí)線圈的匝數(shù)減少，導(dǎo)線重量、Pd、ur%隨之降低；當(dāng)直徑D減小時(shí)，則與上述結(jié)果相反。變壓器的空載電流是由鐵耗電流IFe（有功分量）和磁化電流Iμ（無(wú)功分量）所合成。因此，在計(jì)算空載電流時(shí)，只要先分別計(jì)算出IFe及Iμ，即可得到總的空載電流I0。（1）鐵耗電流IFe的計(jì)算 鐵耗電流IFe是由空載損耗（鐵耗）所引起的，當(dāng)用額定電流的百分值來(lái)表示時(shí)，其具體計(jì)算公式為式中：P0——空載損耗(W)； PN——變壓器的額定容量(kVA)。（2）空載電流無(wú)功分量占額定電流的百分?jǐn)?shù)： 式中 q1——單位總量的勵(lì)磁容量(VA/kg)，按心柱磁通密Bt查得 ；q——單位面積得接縫勵(lì)磁容量(VA/cm2)，按鐵軛磁通密度查得 ；n——接縫數(shù)，取n＝4；Ae——心柱有效截面(cm2)，Ae＝At/2；At——心柱有效截面積 ；SN——額定容量(kVA)?？蛰d電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)。繞組在電力變壓器中是最重要、最復(fù)雜的部件，因?yàn)樗旧蠜Q定了變壓器的容量、電壓、電流和使用條件。它由銅（鋁）扁導(dǎo)線繞制，再配以專(zhuān)門(mén)的絕緣部件組成。繞組形式主要是根據(jù)繞組的電壓等級(jí)和電流的大小來(lái)進(jìn)行選擇，同時(shí)還要重點(diǎn)考慮電氣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度、散熱面積和繞制的可能性等等。一般對(duì)電壓低而電流大的繞組，常用多根扁導(dǎo)線并聯(lián)繞制成螺旋式繞組；而對(duì)于電壓等級(jí)較高、電流較小，且在縱絕緣上還有其特殊要求的，?？衫@制成連續(xù)式、糾結(jié)式和插入電容的內(nèi)屏蔽式繞組。（1）絕緣強(qiáng)度要求由于變壓器在運(yùn)行中要受到大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的沖擊，還要受到運(yùn)行電壓的長(zhǎng)時(shí)期作用，電氣強(qiáng)度至關(guān)重要，應(yīng)該盡力保證在變壓器運(yùn)行的一生中不發(fā)生任何部位的絕緣擊穿（閃絡(luò)放電）。這就要求繞組的設(shè)計(jì)和制造都必須留有足夠的裕度。（2）動(dòng)穩(wěn)定要求變壓器在運(yùn)行中，負(fù)載時(shí)刻都在變化著，即電流是波動(dòng)的，繞組都需要承受。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，還要承受強(qiáng)大的短路電流的沖擊。由于繞組導(dǎo)線所承受的電磁力與繞組中電流的平方成正比，因此，要求繞組具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，必須能夠承受強(qiáng)大電磁力的沖擊而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞。（3）散熱能力要求在絕緣結(jié)構(gòu)中，如靜電板、靜電屏、紙板端圈、角環(huán)、隔板等部件均具有由撐條、墊塊等組成的滿足電氣條件的油道，這些油道還必須滿足繞組的散熱要求。作為繞