【導讀】XF110KV變電所是地區(qū)重要變電所，是電力系統(tǒng)110KV電壓等級的重要部分?？傮w分析;負荷分析與主變選擇;電氣主接線設計;短路電流計算;電氣設備選擇;配電裝置選擇;變電所總平設計及防雷保護設計。二次部分由說明書，計算書與電氣工程圖組成。說明書和計算書包括整體概。其中一次部分電氣AutoCAD制圖六張；二。次部分為四張手工制圖。本變電所設計為畢業(yè)設計課題，以鞏固大學所學知識。題的能力，為未來的實際工作奠定了必要的基礎。

　　

【正文】 電壓 Vp，也是沒有能量轉(zhuǎn)移的。外加電壓在一次側(cè)繞組中產(chǎn)生一個小電流 Iθ。這個空載電流有兩項功能：（ 1）在鐵芯中產(chǎn)生電磁通，該磁通在零和 ? φm之間做正弦變化， φm是鐵芯磁通的最大值；（ 2）它的一個分量說明了鐵芯中的渦流和磁 滯損耗。這兩種相關的損耗被稱為鐵芯損耗。 變壓器空載電流 Iθ一般大約只有滿載電流的 2%— 5%。因為在空載時，原邊繞組中的鐵芯相當于一個很大的電抗，空載電流的相位大約將滯后于原邊電壓相位 90186。顯然可見電流分量 Im= I0sinθ0，被稱做勵磁電流，它在相位上滯后于原邊電壓 VP 90186。就是這個分量在鐵芯中建立了磁通；因此磁通 φ 與 Im同相。 第二個分量 Ie=I0sinθ0，與原邊電壓同相。這個電流分量向鐵芯提供用于損耗河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 2 的電流。兩個相量的分量和代表空載電流，即 I0 = Im+ Ie （ 31） 應注意的是空載電流是畸變和非正弦形的。這種情況是非線性鐵芯材料造成的。 如果假定變壓器中沒有其他的電能損耗一次側(cè)的感應電動勢 Ep 和二次側(cè)的感應電壓 Es 可以表示出來。因為一次側(cè)繞組中的磁通會通過二次繞組，依據(jù)法拉第電磁感應定律，二次側(cè)繞組中將產(chǎn)生一個電動勢 E，即 E=NΔφ/Δt。相同的磁通會通過原邊自身，產(chǎn)生一個電動勢 Ep。正如前文中討論到的，所產(chǎn)生的電壓必定滯后于磁通 90186。，因此，它于施加的電壓有 180186。的相位差。因為沒有電流流過二次側(cè)繞組， Es=Vs。一次側(cè)空載電流很小，僅為滿載電流的百分之幾。因此原邊 電壓很小，并且 Vp 的值近乎等于 Ep。原邊的電壓和它產(chǎn)生的磁通波形是正弦形的；因此產(chǎn)生電動勢 Ep 和 Es 的值是做正弦變化的。產(chǎn)生電壓的平均值如下 Eavg = turns給 定 時 間 內(nèi) 磁 通 變 化 量給 定 時 間 （ 32） 即是法拉第定律在瞬時時間里的應用。它遵循 Eavg = N 21/(2 )mf? = 4fNφm （ 33） 其中 N 是指線圈的匝數(shù)。從交流電原理可知，有效值是一個正弦波，其值為平均電壓的 倍；因此 E = （ 34） 因為一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的磁通相等，所以繞組中每匝的電壓也相同。因此 Ep = （ 35） 并且 Es = （ 36） 其中 Np 和 Es 是一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)。一次側(cè)和二次側(cè)電壓增長的比率稱做變比。用字母 a 來表示這個比率，如下式 a = psEE = psNN （ 37） 假設變壓器輸出電能等于其輸入電能 —— 這個假設適用于高效率的變壓器。實際上我們是考慮一臺理想狀態(tài)下的變壓器；這意味著它沒有任何損耗。因此 Pm = Pout （ 38） 或者 VpIp primary PF = VsIs secondary PF （ 39） 這里 PF 代表功率因素。在上面公式中一次側(cè)和二次側(cè)的功率因素是相等的；因此 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 3 VpIp = VsIs （ 310） 從上式我們可以得知 psVV = psII ≌ psEE ≌ a （ 311） 它表明端電壓比等于匝數(shù)比，換句話說，一次側(cè)和二次側(cè)電流比與匝數(shù)比成反比。匝數(shù)比可以衡量二次側(cè)電壓相對于一次惻電壓是升高或者是降低。為了計算電壓，我們需要更多數(shù)據(jù)。 終端電壓的比率變化有些根據(jù) 負 載和它的功率因素。 實際 上 , 變比 從 標識牌數(shù)據(jù) 獲得 , 列出在 滿載 情況下 原邊 和 副邊 電壓。 當副邊電壓 Vs 相對于原邊電壓減小時，這個變壓器就叫做降壓變壓器。如果這個電壓是升高的 ，它就是一個升壓變壓器。在一個降壓變壓器中傳輸變比 a 遠大于 1(a)，同樣的，一個升壓變壓器的變比小于 1(a)。當 a=1 時，變壓器的二次側(cè)電壓就等于起一次側(cè)電壓。這是一種特殊類型的變壓器，可被應用于當一次側(cè)和二次側(cè)需要相互絕緣以維持相同的電壓等級的狀況下。因此，我們把這種類型的變壓器稱為絕緣型變壓器。 顯然，鐵芯中的電磁通形成了連接原邊和副邊的回路。在第四部分我們會了解到當變壓器帶負荷運行時一次側(cè)繞組電流是如何隨著二次側(cè)負荷電流變化而變化的。 從電源側(cè)來看變壓器，其阻抗可認為等于 Vp / Ip。從等式 psVV = psII ≌ psEE ≌ a 中我們可知 Vp = aVs 并且 Ip = Is/a。根據(jù) Vs 和 Is，可得 Vp 和 Ip 的比例是 ppVI = /ssaVIa = 2ssaVI （ 312） 但是 Vs / Is 負荷阻抗 ZL，因此我們可以這樣表示 Zm (primary) = a2ZL （ 313） 這個等式表明二次側(cè)連接的阻抗折算到電源側(cè)，其值為原來的 a2 倍。我們把這種折算方式稱為負載阻抗向一次側(cè)的折算。這個公式應用于變壓器的阻抗匹配。 4. 有載情況下的變壓器 一次側(cè)電壓和二次側(cè)電壓有著相同的極性，一般習慣上用點記號表示。如果點號同在線圈的上端，就意味著它們的極性相同。因此當二次側(cè)連接著一個負載時，在瞬間就有一個負荷電流沿著這個方向產(chǎn)生。換句話說，極性的標注可以表河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 4 明當電流流過兩側(cè)的線圈時，線圈中的磁動勢會 增加。 因為二次側(cè)電壓的大小取決于鐵芯磁通大小 φ0，所以很顯然當正常情況下負載電勢 Es 沒有變化時，二次側(cè)電壓也不會有明顯的變化。當變壓器帶負荷運行時，將有電流 Is 流過二次側(cè)，因為 Es 產(chǎn)生的感應電動勢相當于一個電壓源。二次側(cè)電流產(chǎn)生的磁動勢 NsIs 會產(chǎn)生一個勵磁。這個磁通的方向在任何一個時刻都和主磁通反向。當然，這是楞次定律的體現(xiàn)。因此， NsIs 所產(chǎn)生的磁動勢會使主磁通 φ0減小。這意味著一次側(cè)線圈中的磁通減少，因而它的電壓 Ep 將會增大。感應電壓的減小將使外施電壓和感應電動勢之間的差值更大，它將使初級線圈中流過 更大的電流。初級線圈中的電流 Ip 的增大，意味著前面所說明的兩個條件都滿足：（ 1）輸出功率將隨著輸出功率的增加而增加（ 2）初級線圈中的磁動勢將增加，以此來抵消二次側(cè)中的磁動勢減小磁通的趨勢。 總的來說，變壓器為了保持磁通是常數(shù)，對磁通變化的響應是瞬時的。更重要的是，在空載和滿載時，主磁通 φ0的降落是很少的（一般在） 1 至 3%。其需要的條件是 E 降落很多來使電流 Ip 增加。 在一次側(cè)，電流 Ip’在一次側(cè)流過以平衡 Is 產(chǎn)生的影響。它的磁動勢 NpIp’只停留在一次側(cè)。因為鐵芯的磁通 φ0保持不變，變壓器空載時空載電流 I0必 定會為其提供能量。故一次側(cè)電流 Ip 是電流 Ip’與 I0’的和。 因為空載電流相對較小，那么一次側(cè)的安匝數(shù)與二次側(cè)的安匝數(shù)相等的假設是成立的。因為在這種狀況下鐵芯的磁通是恒定的。因此我們?nèi)耘f可以認定空載電流 I0相對于滿載電流是極其小的。 當一個電流流過二次側(cè)繞組，它的磁動勢（ NsIs）將產(chǎn)生一個磁通，于空載電流 I0產(chǎn)生的磁通 φ0不同，它只停留在二次側(cè)繞組中。因為這個磁通不流過一次側(cè)繞組，所以它不是一個公共磁通。 另外，流過一次側(cè)繞組的負載電流只在一次側(cè)繞組中產(chǎn)生磁通，這個磁通被稱為一次側(cè)的漏磁。二次側(cè)漏磁將使電 壓增大以保持兩側(cè)電壓的平衡。一次側(cè)漏磁也一樣。因此，這兩個增大的電壓具有電壓降的性質(zhì)，總稱為漏電抗電壓降。另外，兩側(cè)繞組同樣具有阻抗，這也將產(chǎn)生一個電阻壓降。把這些附加的電壓降也考慮在內(nèi)，這樣一個實際的變壓器的等值電路圖就完成了。由于分支勵磁體現(xiàn)在電流里，為了分析我們可以將它忽略。這就符我們前面計算中可以忽略空載電河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 5 流的假設。這證明了它對我們分析變壓器時所產(chǎn)生的影響微乎其微。因為電壓降與負載電流成比例關系，這就意味著空載情況下一次側(cè)和二次側(cè)繞組的電壓降都為零。 譯自 科技英語 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 6