【導(dǎo)讀】變壓器的總安裝容量為發(fā)電機(jī)安裝容量的6～8倍。近年來(lái)，隨著能源的。此設(shè)計(jì)主要從節(jié)能的角度來(lái)設(shè)計(jì)三相變壓器。的損耗及有效材料成本。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往需要反復(fù)調(diào)整和計(jì)算，節(jié)能變壓器與普通變壓器設(shè)計(jì)的程。這些在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中將作詳細(xì)介紹。

　　

【正文】 損耗計(jì)算 電阻損耗 Pr RIPr 23 ?? (66) 式中， Iψ 為相電流； R為線圈導(dǎo)線 75℃時(shí)的直流電阻。 鐵心數(shù)據(jù)計(jì)算 鐵心重量計(jì)算 變壓器的容量和電壓等級(jí)決定了鐵心的結(jié)構(gòu)形式，這里以三柱式為例進(jìn)行介紹，其他類型可以此作參考。 心柱重： 401 103 ??? tF AHG ? （ kg） (67) 鐵軛重 : 0402 104 GAMG eF ??? ?? (kg) (68) 鐵心總重 : 21 FFF GGG ?? (69) 式中 ,H0為窗高 (mm)。M0為兩鐵心柱中心距 (cm)。At為鐵心柱截面積 (cm2)。Ae為鐵軛截面積 (cm2)。ρ為硅鋼片密度 ,冷軋硅鋼片為 ,熱軋為。G0為角重 (kg)。按標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)查出參照類似的情況計(jì)算出來(lái)。 空載損耗計(jì)算 變壓器的空載損耗主要為鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，其中 磁滯損耗占 90%左右，對(duì)于給定的硅鋼片而言，在一定頻率下，單位鐵損（ W/kg）的大小取決于選擇的磁通密度。硅鋼片的單位損耗見(jiàn)表 61。 空載損耗 P0（ W）的計(jì)算如下： P0=K1（ P1GF1+P2GF2） (610) 式中， K1為附加損耗系數(shù)，見(jiàn)表 62，它隨著疊積結(jié)構(gòu)的改變和加工工藝的改變而應(yīng)調(diào)整； P P2 分別為鐵心柱和鐵軛的單位損耗（ W/kg）； GF河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 27 GF2分別為鐵心柱和鐵軛的重量（ kg）。 表 61 冷軋硅鋼片數(shù)據(jù) 磁通密度 W310— W320— W330— Q151— 35 鐵損 磁化容量 鐵損 磁化容量 鐵損 磁化容量 鐵損 磁化容量 W /kg 安匝 V A /kg W /kg 安匝 V A /kg W /kg 安匝 V A /kg W /kg 安匝 V A /kg 15 12 34 32 42 13 17 89 11 表 62 附加損耗系數(shù) K1 鐵心直徑 D（ mm） ≤Φ120 Φ125～Φ 160 Φ165～Φ 200 Φ205～Φ 250 Φ255～Φ 290 Φ300～Φ 360 ≥Φ370 K1 空 載電流計(jì)算 變壓器的空載電流包括兩部分，其一為有功分量，其二為無(wú)功分量，通常以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示，計(jì)算如下 空載電流有功分量百分?jǐn)?shù) i0a為 %1000 Na PPi ? (611) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 28 式中， P0為空載損耗（ W）； PN為變壓器的額定容量（ kV?A）。 空載電流無(wú)功分量百分?jǐn)?shù) i0r為 %1000 N tiFcr P CAgGgKi ?? (612) 式中， K0為附加系數(shù)，冷軋硅鋼片取 ； GF為鐵心重量（ kg）； At為鐵心有效截面積（ cm2）； gc為單位鐵重勵(lì)磁功率（ V?A/kg），見(jiàn)表 61； gj為接縫單位面積勵(lì)磁功率（ V?A/cm2），見(jiàn)表 63。 表 63 接縫單位勵(lì)磁功率 gj 磁通密度 000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 熱軋 冷軋 熱軋 冷軋 熱軋 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 冷軋 冷軋 冷軋 _ _ _ _ 空載電流百分?jǐn)?shù) i0為 %1 0020200 ??? ra iii (613) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 附加損耗計(jì)算 變壓器損耗分兩種 ,其一是基本損耗 ,包括空載損耗和線圈的電阻損耗 。其二是附加損耗 ,主要包括在線圈、引線、油箱、鐵 心及夾件等結(jié)構(gòu)件中 ,由于漏磁通及尺寸偏差等造成的損耗。附加損耗是通過(guò)系數(shù) K1來(lái)計(jì)算的。 線圈中縱向渦流損耗及環(huán)流損耗 縱向渦流損耗以占電阻損耗百分?jǐn)?shù)表示，該值最好不超過(guò) 20%。 完全換位時(shí)渦流損耗的平均值占電阻損耗的百分?jǐn)?shù) Ka為 %100)(10 27 ?? k xa hfm na AKK ? (614) 式中， K 為溫度系數(shù)， 75℃時(shí)銅線為 ，鋁線為 ； Ax為單根導(dǎo)線截面積（ cm2）；ρ為洛氏系數(shù)； f為頻率（ Hz）； a為垂直磁 場(chǎng)方向裸導(dǎo)線寬度（ mm）； hk 為線圈電抗高度（ mm）； m、 n 分別為垂直和平行與漏磁場(chǎng)方向的裸導(dǎo)線根數(shù)。 不完全換位產(chǎn)生的環(huán)流損耗占電阻損耗的百分?jǐn)?shù) Kb計(jì)算如下。 （ 1）并聯(lián)導(dǎo)線根數(shù)超過(guò) 2 根時(shí)，在線圈中部進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)換位，此時(shí)有 %100)(10)45( 27241 ????? ? k xb hf naAmmKK (615) 式中， K1為系數(shù)，在 75℃時(shí)銅線為 ，鋁導(dǎo)線為 。其他意義同前。 （ 2）“ 212”換位（一次 1組標(biāo)準(zhǔn)換位，二次 2 組特殊換位），并聯(lián)導(dǎo)線根數(shù)超過(guò) 4根時(shí)有 %100)(10)6420( 28242 ????? ? k xb hf na AmmKK (616) 式中， K2為系數(shù)，在 75℃時(shí)銅線為 ，鋁導(dǎo)線為 。 （ 3）“ 424”換位（一次 2組標(biāo)準(zhǔn)換位，二次 4 組特殊換位），并聯(lián)導(dǎo)線根數(shù)超過(guò) 8根時(shí)有 %100)(10)102480( 29243 ????? ? k xb hf na AmmKK (617) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 30 式中， K3為系數(shù)，在 75℃時(shí)銅線為 ，鋁導(dǎo)線為 。 線圈總的附加損耗百分?jǐn)?shù) Kf為 Kf=Ka+Kb (618) 雜散損耗計(jì)算 漏磁通穿過(guò)鋼結(jié)構(gòu)件（夾件、壓板和油箱壁等）時(shí)產(chǎn)生的附加損耗稱為雜散損耗。雜散損耗很難進(jìn)行精確計(jì)算，一般用半經(jīng)驗(yàn)的近似方法進(jìn)行計(jì)算如下 2222202 ))(50()](2[NpkkKz PPfRRhS hUKP ?? ???? (619) 式中， Uk 為阻抗電壓百分?jǐn)?shù) ； hk 為線圈電抗高度（ mm） ； Sδ 為油箱內(nèi)壁周長(zhǎng)（ mm）； RP 為主漏磁空道的平均半 徑（ mm）； Φ 0 為額定勵(lì)磁時(shí)鐵心中主磁通（ Wb）； Φ 0=BAt； Rδ =（ A+B2M0） /4， A為油箱長(zhǎng)度， B 為油箱寬度，M0為兩鐵心柱中心距； Kx為雜散損耗系數(shù)，見(jiàn)表 64。 表 64 雜散損耗系數(shù) Kx值 三相及自耦變壓器 Uk（ %） 6 6～ ～ 17 17～ 22 22～ 25 25～ 28 Kx 2* 引線損耗計(jì)算 引線損耗一般只計(jì)算引線的電阻損耗。公式為 Py=mIy2Ry (620) 式中， Py 為引線損耗； Iy 為引線中流過(guò)的電流； m 為相數(shù)； Ry 為引線電阻。 對(duì)于容量小于 1600kV A 的配電變壓器，引線損耗可用占繞組電阻損耗的百分?jǐn)?shù)去估算，見(jiàn)表 65。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 表 65 引線損耗占繞組電阻損耗百分?jǐn)?shù) 繞組電壓等級(jí)（ kv） ≥ 35 10 6 3 Y接時(shí) Ky （ %） 不可計(jì) 1 12～ 15 D接時(shí) Ky （ %） 1 2 3 — 層式線圈附加損耗 對(duì)于中小容量變壓器的層式線圈的附加損耗僅根據(jù)實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)估算其占電阻損耗的百分?jǐn)?shù)。這個(gè)百分?jǐn)?shù)按表 66選取。 表 66 層式線圈附加損耗占電阻損耗百分?jǐn)?shù) 電壓等級(jí)（ kv） 10 35 10 35 容量（ kv?A） ≤ 250 ≤ 400 315～ 500 500～ 630 Kp（ %） 5 5 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 32 7 油箱 設(shè)計(jì) 及溫升計(jì)算 油箱高度計(jì)算 拱頂油箱和平頂油箱內(nèi)高度如圖 71所示。 油箱內(nèi)高度 H為 10 2 HHHHH de ???? (71) 式中， H0為鐵心窗高； He為鐵軛的最大片寬； Hd為墊腳高； H1為鐵心至箱蓋距離。 Hd和 H1的值分別見(jiàn)表 71和 72。 表 71 墊腳高 Hd 鐵心直徑 ф 80～120 ф 125～200 ф 210～600 ф 620～740 ф 760～820 ф 840 Hd 10 12 16 20 24 32 表 72 鐵心至箱蓋距離 H1 電壓（ kV） 電流（ A） 調(diào)壓位置 電壓級(jí)數(shù) H1（ mm） 10及以下 120及以下 中點(diǎn)調(diào)壓 3 170 120～ 350 中點(diǎn)調(diào)壓 3 230 350及以上 中部調(diào)壓 5 220 35 50及以下 中點(diǎn)調(diào)壓 3 280 50～ 120 中部調(diào)壓 3或 5 240 63 120及以下 中部調(diào)壓 5 420 電壓 10～ 110kv 用 DW及 DEJ型開(kāi)關(guān) 90～ 120 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 33 圖 71 變壓器油箱高度 a) 平頂油箱 b）拱頂油箱 油箱寬度計(jì)算 油箱寬度表示如圖 72所示。計(jì)算公式為 B=D+B1 (72) 式中， D 為外線圈直徑； B1為高低壓側(cè)對(duì)油箱空隙，見(jiàn)表 73。 圖 72 油箱寬度 油箱長(zhǎng)度計(jì)算 油箱的長(zhǎng)度表示如圖 72，計(jì)算公式為 L=D+2M0+B2 式中， D 為外線圈直徑； M0為鐵心柱中心距； B2為長(zhǎng)軸方向 A、 C 相外線圈河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 34 對(duì)油箱空隙（見(jiàn)表 73）。 表 73 空隙 B1及 B2 電壓（ kv） 容量及說(shuō)明 B1 B2 10及以下 630KV A 50～ 65 50～ 65 800～ 6300 KV A 130～ 230 60～ 70 8000 KV A及以下 200～ 280 80～ 150 35 采用 SWJ型開(kāi)關(guān) 150～ 250 150～ 250 采用 DWJ型開(kāi)關(guān) 200～ 300 150～ 200 63 采用 SWJ型開(kāi)關(guān) 300～ 350 200～ 300 采用 DWJ型開(kāi)關(guān) 310～ 420 200～ 300 110采用 DWJ型分接開(kāi)關(guān) 31500 KV A及以下 雙繞組 440 310 三繞組 500 310 40000～63000 KV A 雙繞組 440 360 三繞組 500 360 注： 型為三相夾片式， DWJ 型為單相夾片式。 的 B1和 B2系指器身與油箱不偏心時(shí)數(shù)據(jù)。 變壓器的發(fā)熱及散熱過(guò)程 變壓器帶負(fù)載后，在其鐵心、線圈中就會(huì)產(chǎn)生損耗，損耗轉(zhuǎn)化為熱，溫度逐漸升高。線圈、鐵心與周圍媒質(zhì)間的溫度差也漸漸增大，直到發(fā)熱和散熱互相平衡時(shí)，溫度不再升高。 電力變壓器一般是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，是計(jì)算其額定負(fù)載下的穩(wěn)定溫升