【正文】 ） 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。后兩種試驗主要在高壓和超高壓變壓器上進行。合理的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計、改進絕緣工藝是杜絕變壓器質(zhì)量事故最根本的措施之一。而縱絕緣主要指層間、匝間及段間絕緣 。 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。 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。壓縮系數(shù)見表 43,油道 11 ??mm 。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。 （ 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)進位至整數(shù)匝） 2m =每段匝數(shù) *并繞根數(shù)。 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 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 線段分數(shù)匝的分數(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 分數(shù)匝的分數(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。由于低壓線圈多是內(nèi)線圈，所以線段均為分數(shù)匝，內(nèi)線圈線段分數(shù)匝的分數(shù)部分見表 42。通常 10kV 級取 1Fn =4； 35 級端出線者取 1Fn =8。 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)。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）。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。 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。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。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。 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。 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。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。 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 。 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)。 首先計算出最大分接匝數(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。 高壓或中壓線圈匝數(shù)計算 通常高壓線圈帶有分接，根據(jù)各分接相電壓求出相應(yīng)分接的匝數(shù)。 確定每匝電壓 DDt NUU ?? (29) 式中， tU 值算至小數(shù)點后三位。 按照上式計算的低壓線圈匝數(shù) 39。DDtUN U?? (28) 式中， 39。 初算低壓線圈匝數(shù) 39。）； B 為磁通密度（ T）。tU = 45tBA (27) 式中 39。 線圈匝數(shù)計算 通常在選好鐵心直徑后，首先計算沒有分接的線圈（如低壓線圈）匝數(shù)，然后計算高壓或中壓線圈匝數(shù)。 為了改善鐵 心內(nèi)部散熱條件，鐵心柱直徑為 380mm 及以上時，須設(shè)置冷卻油道，油道的位置應(yīng)使其分割的各部分鐵心柱截面積近似相等。通常對于 厚的冷軋硅鋼片 ,若不涂漆時 ,疊片系數(shù)可取 ～ 。既要充分利用線圈內(nèi)圓空間 ,又要避免使鐵心制造工藝過分復(fù)雜。在直徑一定的條件下 ,級數(shù)愈多有效截面積愈大 ,鐵 心制造工藝則較復(fù)雜 ,一般鐵心柱截面的級數(shù)可以動手設(shè)計 ,也可參照一些材料或工廠化的標準型號選用。 三繞組變壓器折算成同一容量 : 3 DZGN PPPP ??? (25) 式中， GP 為高壓繞組容量； ZP 為中壓繞組容量； DP 為低壓繞組容量。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 表 21 NP 與 P 與關(guān)系及經(jīng)驗系數(shù) K 變壓器類別 與的關(guān)系式 K 鋁線圈 銅線圈 冷軋圈 熱軋圈 冷軋圈 熱軋圈 三相雙繞組 3/NPP? 50～ 54 56～ 60 53～ 57 60～ 64 三相三繞組 2/NPP? 48～ 52 54～ 58 51～ 55 58～ 62 單相雙繞組① 2/NPP? 50～ 54 56～ 60 53～ 57 60～ 64 單相雙繞組① 4/3 NPP? 48～ 52 54～ 58 51～ 55 58～ 62 單相雙繞組單柱 NPP? 50～ 54 56～ 60 53～ 57 60～ 64 效益系數(shù) ?BK 三 相 自耦 2/NBPKP? 48～ 52 54～ 58 51～ 55 58～ 62 ①鐵心為單相雙柱式 變壓器容量的折算 雙繞組變壓器由于兩側(cè)繞組均為額定容量 ,因而在計算每柱容量時則不需折算。 鐵心直徑的選取通常采用下述經(jīng)驗公式進行計算 4 PKD ?? (24) 式中， D 為鐵心直徑尺寸（ cm）； P為每柱容量（ kV﹒ A）； K 為經(jīng)驗系數(shù)。當直徑選取過小時 ,則得到相反的結(jié)果。 三相變壓器為 D 聯(lián)結(jié)時，計算公式如下 LNL UPI 3? (22) LNL UPII 33 ??? (23) 鐵心直徑估算 鐵心直徑的選取直接影響變壓器的技術(shù)和經(jīng)濟指標 ,如材料的消耗、變壓器的成本、重量、 體積及運輸?shù)?。下面僅算出最大、額定、最小三個分接電壓值； 最大分接電壓 =110000/ 3 +8 ≈ 73672V 額定分接電壓 =110000/ 3 ≈ 63510V 最小分接電壓 =110000/ 3 8 ≈ 電流計算 由給定的額定容量、電壓、相數(shù)和繞組的聯(lián)結(jié)方式，可以計算出變壓器的線電流、相電流和繞組中的電流。有載調(diào)壓裝置及調(diào)壓線圈均為按 35kV 級考慮。 調(diào)壓范圍為（ 8+8） 2%=32%。 現(xiàn)以電壓為 110177。無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓和有載調(diào)壓器還要根據(jù)分接百分數(shù)算出分接所對應(yīng)的電壓。 （ 7） 重量計算。 （ 5） 繞組數(shù)據(jù)、鐵心數(shù)據(jù) 確定 及油箱 設(shè)計 。 （ 3） 繞組 設(shè)計 及主縱絕緣的確定。 變壓器設(shè)計的步驟 （ 1） 決定基本的電磁參數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計在考慮適用性的同時要兼顧到先進性和工藝性。結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)在于選定結(jié)構(gòu)型式、繪制全部零件河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 圖。電磁計算的任務(wù)在于確定變壓器的電、磁負載和主要幾何尺寸，計算性能數(shù)據(jù) 和各部分的溫升以及計算變壓器的重量和外形尺寸。 4. 變壓器的額定電壓 及調(diào)壓方式 高 壓 、中壓及低壓的額定電壓；無勵磁調(diào)壓還是有載調(diào)壓及調(diào)壓范圍；有載調(diào)壓應(yīng)注明是線端調(diào)壓還是中性點調(diào)壓。 3. 變壓器的額定容量 變壓器額定容量用 kV 通常變壓器的設(shè)計計算的任務(wù)應(yīng)包括如下技術(shù)規(guī)范。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 目錄 1 概 述 ........................................................................................................... 1 變壓器設(shè)計計算的任務(wù) ....................................................................... 1 變壓器設(shè)計的步驟 ............................................................................... 2 2 變壓器電磁計算 ......................................................................................... 3 電壓計算 ............................................................................................... 3 電流計算 ............................................................................................... 3 鐵心直徑估算 ....................................................................................... 4 變壓器容量的折算 ............................................................................... 5 鐵心柱和鐵軛截面設(shè)計