【文章內容簡介】 初算每匝電壓從變壓器原理的公式可知故 通常把et稱為每匝電壓，它是變壓器設計的基本參數(shù)之一。取f=50Hz時，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，當鐵芯截面一旦確定后，的選擇就決定了每匝電勢et大小，所以在設計當中的選擇是一項比較關鍵且復雜的問題，因為它涉及到了鐵芯材料的特性、材料的用量、運行損耗和發(fā)熱、電勢波形、噪聲等。當磁密取得較大時，可以節(jié)省鐵芯材料，但磁密取得愈大，則愈接近飽和點，將是激磁電流與鐵芯損耗大大增加，從而使運行損耗增加，鐵芯發(fā)熱增加。當然，磁密的選擇還與硅鋼片材質的飽和特性密切相關，對我國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行的特點。比如對有分接電壓的，應考慮在+5%電壓運行時，電壓波形仍為正弦波，此時，更要可靠防止變壓器運行在飽和階段。：“當電壓最大值不超過響應分接電壓+5%時，變壓器在該分解的容量下可連續(xù)運行”。即是說，變壓器能在+5%的額定電壓下運行還能輸出額定電流。綜合以上原因。對中小型變壓器，；對大型變壓器。非晶合金材料的飽和磁密較低。 低壓繞組匝數(shù)計算由于低壓繞組沒有分接，一般根據(jù)低壓側相電壓來初算的每匝電壓，初選磁密，計算出每匝電壓，V/匝根據(jù)低壓側電壓和初算的每匝電壓，可初算出低壓繞組匝數(shù)，即將計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，即實際的每匝電壓為：在實際的每匝電壓必須計算到小數(shù)點后三位有效數(shù)字。 磁通密度的計算當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，所以要對各分接位置的匝數(shù)分別結算，其計算步驟如下：（1） 先算出額定相電壓及各分接位置時的相電壓；（2） 按下式求出高壓（或中壓）繞組最小分接位置時的匝數(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應的匝數(shù)。從最大分接處的匝數(shù)起，一級一級的減去分接間匝數(shù)后，就可得到高壓（中壓）繞組各個分接處的匝數(shù)。對于一般只帶177。5%分接抽頭的變壓器，可直接按下式進行計算：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)運行的要求， 并聯(lián)運行的變壓器之間的變比偏差要求是及嚴的。為此，在設計時對計算出的高低壓繞組匝數(shù)必須進行較嚴格的電壓比較核。通常，電壓比較核可按下列程序進行：（1）額定分接時電壓比的校核，即式中——相電壓（標準值）——計算的相電壓。按照國家標準《電力變壓器》，%之值是考慮制造和試驗的偏差，在設計計算中應保留的裕度。（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；，——計算的最大，最小分接下的電壓。另外，在進行各分接下的電壓比校核時，應計算到小數(shù)點后的三位數(shù)字。 絕緣設計基礎變壓器按絕緣介質的不同，通常可分為：油浸式變壓器（包括不燃油變壓器），干式變壓器以及氣體絕緣變壓器（主要是SF6氣體）這三大類。無論哪種類型的變壓器，其絕緣結構都是十分重要的，它既影響到運行的可靠性，也是決定產(chǎn)品成本及其技術先進性等主要因素。對絕緣設計的基本要求有下列三個方面：（1）電性能的要求變壓器在長期運行時，既要承受長期最大工作電壓的作用，更要耐受各種可能發(fā)生的過電壓，而后者對變壓器來說更加嚴峻，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)各種試驗電壓來保證。（2）機械性能的要求當電流流過變壓器繞組時，在漏磁場與電流的共同作用下，在繞組導體內將產(chǎn)生電動力，尤其是在突然短路時，將遭受巨大的短路電流的作用，這時電動力達到很大數(shù)值。在設計是選用絕緣材料和整個的絕緣結構在電動力作用下有足夠的動穩(wěn)定性和機械強度。另外，變壓器的使用壽命也與其機械強度有關。（3）熱性能的要求變壓器在運行過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不同，都規(guī)定有相應的額定溫升值與最高容許發(fā)熱溫度值。在運行過程中，一旦發(fā)熱溫度超過最高容許值后，變壓器的壽命將銳減。 變壓器運行時各部分所承受電壓（1）正常工作時的最高電壓這是指變壓器在長期正常運行時所可能承受的最高電壓，用Um來表示。也是過電壓倍數(shù)的基準值，通常Um=（～）UN（UN為額定電壓）。（2）雷電沖擊過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電壓則具有陡度大、幅值高的特點，它對高電壓電氣設備的絕緣將產(chǎn)生極大的危害。通常，雷電沖擊波有全波與截波之分，，波尾時間為50μs。雷電沖擊過電壓又稱為大氣過電壓或外部過電壓。（3）工頻過電壓工頻過電壓也是運行中常見的。它的特點為過電壓波的頻率為工業(yè)用頻率（我國為50Hz），其幅值一般不高，但持續(xù)時間較長，具體而言，主要有下列幾種：單相接地過電壓；甩負荷過電壓；長線的電容效應所引起的工頻電壓升高。應當指出，工頻過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電壓的確定。（4）內部過電壓它的產(chǎn)生是由于設備投切或系統(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）所致的過電壓。②操作過電壓：操作過電壓是發(fā)生在變壓器投切、空載線路投切時的過電壓，過電壓持續(xù)時間為幾百微秒到幾十毫秒，其波頭時間較長。 變壓器的試驗電壓值的確定既考慮了上述運行中可能作用于變壓器上的各種過電壓，又考慮了過電壓保護裝置作用的結果，這就是所謂的絕緣配合?？己俗儔浩鞯慕^緣水平，變壓器的試驗可分為：全波沖擊試驗電壓；截波沖擊試驗電壓；操作沖擊試驗電壓；1min工頻試驗電壓；感應耐壓試驗電壓；局部放電試驗電壓等。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構。（1）變壓器的主絕緣設計主絕緣系指繞組有電連接的電容屏蔽、引線和分接開關對箱體的絕緣，即繞組對鐵心接地部位、箱體以及在電氣上與它沒有聯(lián)系的相鄰繞組的絕緣。主絕緣設計主要任務，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試驗電壓和沖擊試驗電壓下不發(fā)生擊穿，在長期最大工作電壓下不發(fā)生有害的局部放電。熟悉其絕緣結構、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，是設計中應該注意的問題。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期、安全運行的基本保障，對于各類高壓變壓器，繞組絕緣顯然更為重要。、。 低壓繞組對鐵軛的主絕緣尺寸 電壓等級（KV）繞組形式δ5Cδ2B2高壓電壓級次（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（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構1絕緣筒；2對鐵軛的絕緣紙板；3相間隔板（2）變壓器的縱絕緣設計縱絕緣是指繞組具有不同電位的不同點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部分?？v絕緣設計時要考慮的是：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；縱絕緣對主絕緣的影響，段間油隙大小對散熱的影響等。、。 中小型S9餅式繞組（高壓繞組）縱絕緣高壓側電壓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油道交錯排列全部≥4mm油道8為6mm油道6個6mm油道正常油道（5）mm油道交錯放置（5）mm油道中斷點油道12mm（反聯(lián)結中性點調壓）9～10mm（中部調壓）內墊紙條首末端各有2段內墊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)分級長3(4)4(4)4(5)5 (5)5(6)6(7)7(7)7(8)分級短2(2)2(3)3(3)3(4)4(4)4(5)5(6)6(6)鐵心具有兩個方面的功能：（1）在原理上，鐵心是構成變壓器的磁路。它把一次電路的電能轉化為磁能，又把該磁能轉化為二次電路的電能。因此，鐵心是能量傳遞的媒介。（2）在結構上，它是構成變壓器的骨架。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構，其鋼夾緊裝置（鋼夾件）構成框架，它牢固地把鐵心夾持成一個整體，同時在它的上面幾乎安裝了變壓器內部的所有部件。（1）變壓器空載損耗的組成變壓器的空載損耗又稱鐵耗，它屬于勵磁損耗而與負載無關，空載損耗的大小對變壓器的制造成本與運行經(jīng)濟性都有較大的影響。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算①鐵心柱質量(GFe）的計算式中 A，B，C，D ——鐵心尺寸(mm) ；——鐵心填充系數(shù)，KFe＝～ ；——鐵心質量(kg) ；ρ——非晶合金密度(g/cm3)，ρ= g/。⑤空載損耗的計算 (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，設計出的空載損耗值不超過國家標準中所規(guī)定的值的+15%，并最好是負的偏差。當求得的空載損耗P0不符合標準規(guī)定時，需調整鐵心直徑D。當D增大并保持磁密不變時，由于鐵心尺寸增大，使得P0與GFe也增大，同時線圈的匝數(shù)減少，導線重量、Pd、ur%隨之降低；當直徑D減小時，則與上述結果相反。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（無功分量）所合成。因此，在計算空載電流時，只要先分別計算出IFe及Iμ，即可得到總的空載電流I0。（1）鐵耗電流IFe的計算 鐵耗電流IFe是由空載損耗（鐵耗）所引起的，當用額定電流的百分值來表示時，其具體計算公式為式中：P0——空載損耗(W)； PN——變壓器的額定容量(kVA)。（2）空載電流無功分量占額定電流的百分數(shù)： 式中 q1——單位總量的勵磁容量(VA/kg)，按心柱磁通密Bt查得 ；q——單位面積得接縫勵磁容量(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數(shù)。繞組在電力變壓器中是最重要、最復雜的部件，因為它基本上決定了變壓器的容量、電壓、電流和使用條件。它由銅（鋁）扁導線繞制，再配以專門的絕緣部件組成。繞組形式主要是根據(jù)繞組的電壓等級和電流的大小來進行選擇，同時還要重點考慮電氣強度、機械強度、散熱面積和繞制的可能性等等。一般對電壓低而電流大的繞組，常用多根扁導線并聯(lián)繞制成螺旋式繞組；而對于電壓等級較高、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、糾結式和插入電容的內屏蔽式繞組。（1）絕緣強度要求由于變壓器在運行中要受到大氣過電壓和操作過電壓的沖擊，還要受到運行電壓的長時期作用，電氣強度至關重要，應該盡力保證在變壓器運行的一生中不發(fā)生任何部位的絕緣擊穿（閃絡放電）。這就要求繞組的設計和制造都必須留有足夠的裕度。（2）動穩(wěn)定要求變壓器在運行中，負載時刻都在變化著，即電流是波動的，繞組都需要承受。當發(fā)生短路故障時，還要承受強大的短路電流的沖擊。由于繞組導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械強度，必須能夠承受強大電磁力的沖擊而結構不發(fā)生損壞。（3）散熱能力要求在絕緣結構中，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