【正文】 第4章 需要探討的一些問(wèn)題 H級(jí)干變和環(huán)氧澆注干變的比較（1）H級(jí)OVDT類干式變壓器的突出優(yōu)點(diǎn)之一是過(guò)載能力強(qiáng)。 T，則初算每匝電壓： V低壓匝數(shù)： 取 16匝實(shí)際每匝電壓： V實(shí)際鐵心磁密： T下表31列出了各分接下的電壓、電流及匝數(shù)。第3章 10KV干式變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算 技術(shù)參數(shù)型號(hào) SG1000/10額定容量 1000KVA一次電壓 10177?！饫@組外部的全部表面積?！ㄨF心氣道的表面積以及鐵心柱的外表面積。 （224）注：當(dāng)時(shí)，取 +， 時(shí)，取 ，+時(shí)，取 ，+時(shí)，取 +， 有關(guān)參數(shù)的補(bǔ)充說(shuō)明最后，再說(shuō)明一下當(dāng)應(yīng)用上述公式來(lái)進(jìn)行溫升計(jì)算時(shí)，鐵心及內(nèi)外繞組的幾何散熱面積的確定原則如下：① 鐵心。④用于相互交換的溫差。 （222）式中 ——鐵心與內(nèi)繞組氣道內(nèi)，鐵心等效直徑的表面積，；——鐵心與內(nèi)繞組內(nèi)，內(nèi)繞組的表面積，；——內(nèi)、外繞組氣道內(nèi)，外繞組的表面積。②根據(jù)上述溫差值，求與之相應(yīng)的熱負(fù)荷。①確定兩發(fā)熱體之間的溫差。、外繞組的氣道高——分別取內(nèi)、外繞組的電抗高度，mm。⑤氣道高，的計(jì)算方法。，可按下式確定鐵心的等效直徑 （219）式中——鐵心柱的有效截面。，取二者間隙的一半作為每個(gè)發(fā)熱體的氣道寬。 （218）式中，——鐵心及內(nèi)、外繞組的平均氣道寬，mm；，——鐵心及內(nèi)、外繞組氣道高，mm。 ， ， （217） ， 式中，——鐵心及內(nèi)、外繞組的損耗，；，——鐵心及外繞組露在外面的散熱面，； ，——鐵心及內(nèi)、外繞組被遮蔽的散熱面，；，——鐵心及內(nèi)、外繞組被遮散熱面的散熱系數(shù)。鐵心以及內(nèi)、外繞組三者都有損耗，因而可認(rèn)為是三個(gè)獨(dú)立的發(fā)熱體，當(dāng)不考慮它們之間的相互熱交換時(shí)，起溫升計(jì)算式為： （216） 式中 ，——鐵心以及內(nèi)、外繞組的溫升，K； ，——鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位熱負(fù)荷，② 鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位表面熱負(fù)荷的計(jì)算。但冷卻介質(zhì)為空氣，主要依靠輻射和對(duì)流來(lái)散熱。因此，這里的計(jì)算方法只是一些通用的經(jīng)驗(yàn)或者法則，也是屬于一些基礎(chǔ)性的介紹。所以干變的溫升計(jì)算更為繁雜。只不過(guò)走味對(duì)流散熱的介質(zhì)不是油，而是空氣。上述過(guò)程是受“傳熱學(xué)”的規(guī)律所決定的。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，繞組及鐵心溫度最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而再不升高，這時(shí)繞組和鐵心繼續(xù)產(chǎn)生的熱量將全部散到周圍介質(zhì)中去。具體而言，鐵耗和銅耗所產(chǎn)生的熱量將首先使鐵心和繞組的溫度逐步升高。VPE H級(jí)干式變壓器基本結(jié)構(gòu)與VPI OVDT式基本相同，絕緣材料也都是220℃的絕緣系統(tǒng)，不同的是前者防潮性能極好，且最高可容許到250℃溫度下運(yùn)行。4)為降低突發(fā)短路時(shí)的沖擊短路電流，線圈參數(shù)可設(shè)計(jì)為低X／R結(jié)構(gòu)。2)線圈為開(kāi)敞通風(fēng)式，散熱情況良好，熱點(diǎn)溫升與平均溫升間的差值小，有助于長(zhǎng)期過(guò)載能力的提高與耐受熱沖擊負(fù)荷。OVDT式VPI H級(jí)干式變壓器有如下主要特點(diǎn)。再加上NOMEX紙?jiān)诜阑?、防潮、環(huán)保、安全方面所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，大大提高了其技術(shù)性能。這種變壓器一般做成開(kāi)敞通風(fēng)式(OVDT)結(jié)構(gòu)，通風(fēng)散熱情況較好。NOMEX紙的限氧指數(shù)高，在220℃時(shí)，其限氧指數(shù)LOI20．8％，因此，其阻燃性能要優(yōu)越于環(huán)氧樹(shù)脂與PET薄膜。因此，用NOMEX紙制造的干式變壓器在潮濕的環(huán)境中仍能安全地工作。(4)防潮性能。NOMEX紙具有很高的抗張強(qiáng)度與抗撕裂強(qiáng)度，以及很高的抗磨擦和抗割穿性能，所以它既可以防止制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，又可以保證長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。NOMEX紙與其他干式變壓器絕緣材料的耐熱能力比較見(jiàn)表32。即使溫度達(dá)到250℃，N0MEX紙也不會(huì)熔融、流動(dòng)和助燃，其電氣性能仍可達(dá)到額定值的95％，甚至當(dāng)溫度達(dá)到350℃時(shí)，NOMEX紙仍可短期運(yùn)行。耐熱溫度高是NOMEX紙固有的特點(diǎn)，也是它最為突出的優(yōu)點(diǎn)之一。此外，NOMEX紙的沿面放電起始電壓與局部放電起始電壓均較高，當(dāng)用于干式變壓器時(shí)，可使繞組與鐵軛間的距離縮小，從而降低鐵心柱的高度并減小鐵心的質(zhì)量。從表31中幾種絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)值的比較來(lái)看，NOMEX紙的值較低，更接近于空氣。(1)電氣性能。由于N0MEX紙具有優(yōu)越的化學(xué)、機(jī)械、電氣和物理性能，目前已被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備制造、宇航設(shè)備、勞動(dòng)保護(hù)設(shè)備以及消防、環(huán)保等設(shè)備上。 （3）不用NOMEX紙的OVDT浸漬式H級(jí)干式變壓器（180℃絕緣系統(tǒng)）。包括①真空壓力浸漬（VPI）開(kāi)敞通風(fēng)式（OVDT）；②真空壓力浸漬包封式（VPE，又稱VDT）。（2）以NOMEX紙為原料的產(chǎn)品（220℃絕緣系統(tǒng)）。此外，它還適用于溫升較高的場(chǎng)所，隨著NOMEX紙被應(yīng)用于H級(jí)干式變壓器以及絕緣工藝的進(jìn)步，H級(jí)干式變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能得到了大大提升。 考慮到引出線及導(dǎo)線絕緣的重量，一般按上述計(jì)算的結(jié)果還要增加5%10%的重量。 （3） 鐵心窗口高度計(jì)算 式中 ——軸向尺寸； ——壓板至鐵軛間空隙。（2） 軸向尺寸的計(jì)算 式中 ——帶絕緣導(dǎo)線寬度； ——沿軸向?qū)w的總根數(shù)。另外，在進(jìn)行各分接下的電壓比較核時(shí)，應(yīng)計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后的三位數(shù)字。 （2）最大及最小分接下的電壓比較核：1）最大分接： （214）2）最小分接： （215）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。1/10*主分接按協(xié)議，但不低于上述1）、2）中的較小者其他分接注 * 由于自耦變壓器及增壓變壓器的阻抗較小，因而會(huì)產(chǎn)生更小的偏差，故2）項(xiàng)不能適用 通常，電壓比較核可按下列程序進(jìn)行； （1）額定分接時(shí)電壓比較核，即 （212）式中——額定相電壓；——計(jì)算的相電壓。表26 GB 所規(guī)定的電壓比容許偏差電壓比的容許偏差適用范圍取下列二值中較小者1）規(guī)定電壓比的177。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的電壓比的容許偏差如表26所示。 電壓比較核眾所周知，根據(jù)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的要求，對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間的變比偏差要求是極嚴(yán)格的。對(duì)于一般只帶177。5%或更多的分接頭，所以要對(duì)各分接位置的匝數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算，其一般步驟為：（1）先計(jì)算出額定相電壓及各分接位置時(shí)的相電壓；（2）按下式求出高壓繞組最小分接位置時(shí)的匝數(shù)，即 → 湊成整數(shù)匝 （29）式中 ——高壓繞組最小分接位置時(shí)的相電壓， V； ——按式（26）算出的每匝電壓。 磁通密度和磁通的計(jì)算當(dāng)正式的每匝電壓確定后，即可最終確定磁通和磁密。 第二步，由于低壓繞組匝數(shù)是從湊成的，所以每匝電壓有了變化，應(yīng)再按下式重算一次，才能得出實(shí)際的每匝電壓，即 ，V/匝 （26）用上式重新計(jì)算值時(shí)，必須計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字。下表24和25給出了干式變壓器磁通密度和電流密度的選擇。 從上式可以看出，當(dāng)鐵心截面一旦確定后，每匝電勢(shì)的大小主要決定于所選擇的最大磁密。為了固定絕緣筒或內(nèi)部繞組，通常采用四個(gè)撐板，分別布置在主級(jí)和小級(jí)疊片組的外側(cè)。 N/。鐵軛的夾緊，通常是考夾件和用不導(dǎo)磁鋼板制成的拉帶通過(guò)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 鐵軛截面和形狀的選擇 鐵軛的截面形狀有外接圓多級(jí)矩形、矩形、正T形、正多級(jí)T形、倒T形、倒多級(jí)T形以及多級(jí)橢圓形截面等，對(duì)于大、中容量以及大多數(shù)小容量變壓器，為了使磁通分布均勻以及化簡(jiǎn)工藝，鐵軛和鐵心一樣，也都采用外接圓多級(jí)矩形，這時(shí)二者的截面積取得一致。表22 鐵心級(jí)數(shù)與填充系數(shù)的關(guān)系級(jí)數(shù)123456789101112131415填充系數(shù).637.787.851.866.908.923.934.942.948.953.955.958.961.967.969 表23 鐵心級(jí)數(shù)與鐵心直徑的關(guān)系鐵心直徑D（mm）809095120125195200225230240245265270290400560580680700980980以上級(jí)數(shù)56789101112131415以上 鐵心疊片系數(shù)由于硅鋼片表面的平整度、絕緣涂層厚度等的影響，使得硅鋼片實(shí)際通過(guò)磁力線的凈截面（有效截面）與其幾何截面（毛截面）并不相等，它們之間的關(guān)系，常引用疊片系數(shù)的概念來(lái)表示，其定義為：=（通過(guò)磁力線的鐵心凈截面∕鐵心的幾何截面） 1 （23）在一般情況下，的值與硅鋼片的平整度、絕緣層厚度以及鐵心的綁扎程度、夾緊方式等有關(guān)。鐵心級(jí)數(shù)與填充系數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表22，從此表看出，當(dāng)級(jí)數(shù)在9級(jí)以上時(shí)，填充系數(shù)增加不多。但是，隨著級(jí)數(shù)的增加，則鐵心的沖剪、疊片等的工時(shí)都大為增加。顯然，當(dāng)多級(jí)矩形的級(jí)數(shù)愈多時(shí)，則它的截面愈接近圓面積。所以表21中所推薦的值也并非一成不變的，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的發(fā)展、材料的價(jià)格以及各廠的具體條件來(lái)選擇最優(yōu)的值。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，的取值也在不段變化。表21 鐵心直徑的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值變壓器類別三相雙繞組三相三繞組單相雙繞組單相三繞組自耦變壓器鋁繞組50544852505448524852銅繞組53575155535751555155從表中可知：值與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，在一般情況下，就值本身而言，具有銅線大于鋁線，雙繞組大于三繞組等特點(diǎn)。上式表明，對(duì)絕緣等級(jí)相同，結(jié)構(gòu)相似的變壓器，其鐵心直徑與每柱容量的1/4次方成比例。 鐵心直徑的選擇 選擇鐵心直徑的方法是較多的，如按照容量、短路阻抗、損耗值等，這些在有關(guān)書(shū)籍（如電機(jī)設(shè)計(jì)）中均有介紹，但這些公式使用起來(lái)都比較復(fù)雜。第2章 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 鐵心相關(guān)計(jì)算鐵心柱直徑是變壓器的最基本的參數(shù)，因?yàn)殍F心的大小一旦確定，也就決定了繞組的內(nèi)徑以及原、副繞組的匝數(shù)，從而影響到整個(gè)變壓器的尺寸和各主要性能參數(shù)。針對(duì)環(huán)保標(biāo)志產(chǎn)品回收特性的要求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：產(chǎn)品應(yīng)易于拆解，產(chǎn)品中金屬材料與非金屬材料應(yīng)易于分離。(2)變壓器制造企業(yè)環(huán)保方面：企業(yè)污染物排放滿足相應(yīng)國(guó)家和地方法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)就成為變壓器行業(yè)的第一部環(huán)保法典，激勵(lì)和約束變壓器產(chǎn)品朝著“節(jié)能、低噪、少維護(hù)、高可靠、易于回收處理”的方向發(fā)展。但I(xiàn)P23~~1殼會(huì)使變壓器冷卻能力