畢業(yè)設計(論文)4000kVA電力變壓器的設計

1、*大學本科畢業(yè)設計（論文）4000kva電力變壓器的設計 學生姓名： xxx xxx 學生學號： 院（系）： 電氣信息工程學院 年級專業(yè)： 指導教師： 講師 二一年六月 *大學本科畢業(yè)設計（論文） 摘要 摘 要 電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的主要設備之一。變壓器不僅能升高電壓把電能送到用電地區(qū)，還能把電壓降低為各級使用電壓，以滿足各級用電的需求。 變壓器的設計工作，關鍵在于材料的選取和變壓器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。為滿足完成低損耗的變壓器任務，本設計選取磁通密度高、鐵損低、磁化容量小的冷匝硅鋼片作為鐵心，減少了變壓器的鐵心重量和空載損耗；選取電阻小，單位電流密度大的銅導線作為線圈，降低了線圈的負載損耗；在結(jié)

2、構(gòu)上合理安排線圈的排列，盡量使高低壓線圈間的距離沿圓周方向一致；為使導線不出現(xiàn)太大的渦流損耗，導線的繞線方式采用多根并繞。通過以上的調(diào)整，就可以得到一臺空載損耗低、負載損耗低、滿足空載電流百分數(shù)和阻抗電壓百分數(shù)條件的變壓器。 關鍵詞 電力變壓器，線圈，鐵心，溫升，損耗i*大學本科設計（論文） abstractabstract powers transformer substation is the main power plant and equipment. not only can increase the voltage transformer, electric power, but

3、also to the area can use voltage levels reduced voltage for, in order to meet the needs of various electricity.transformer design work, the key lies in the material selection and transformer structure optimization. to meet the completion of tasks, low loss, and the design of transformer selecting ma

4、gnetic flux density high, low loss, iron capacity of cold coils magnetic core manufacturing as core transformer, reduce weight and no-load loss, selecting resistance, the current density of the big unit of copper wires and reduce the coil winding as the load loss, in the structure of reasonable arra

5、ngement of coil, try to make the distance between the winding high along the circumference direction, for wire does not appear too big, the winding wires vortex around the root and more. through the above, can get a load of no-load loss, low loss and satisfy idle current and impedance voltage percen

6、tage of transformer percentage conditions.key words： powers transformer，coil ，core，temperature，loss45*大學本科畢業(yè)設計（論文） 目錄 目 錄摘 要iabstractii1 緒論11.1課題背景11.1.1研究意義11.1.2變壓器的國內(nèi)外發(fā)展歷史11.1.3變壓器發(fā)展趨勢12 變壓器設計的任務和要求52.1設計計算的要求52.2設計計算的基本步驟52.3變壓器設計前的準備62.3.1主要材料62.3.2變壓器主要結(jié)構(gòu)的確定63 電磁設計73.1額定電壓和額定電流的計算73.2鐵心直徑的選擇83

7、.2.1影響鐵芯直徑選擇主要因素83.2.2鐵芯直徑計算93.2.3鐵心截面的設計93.3線圈匝數(shù)的計算123.3.1每匝電壓的確定123.3.2初選每匝電壓123.3.3低壓線圈匝數(shù)的確定123.3.4高壓線圈各分接匝數(shù)的確定123.3.5電壓比校核對133.4線圈型式的選擇及線圈排列143.4.1線圈高度的估計143.4.2線圈撐條數(shù)的確定143.5導線的選擇153.5.1導線的尺寸的選擇153.5.2段間油道163.5.3線圈高度的計算163.6線圈輻向尺寸的計算173.7絕緣半徑173.8阻抗電壓計算19 3.9線圈數(shù)據(jù)計算20 3.9.1高壓線圈數(shù)據(jù)計算20 3.9.2低壓線圈數(shù)據(jù)計

8、算21 3.10鐵心計算213.11空載損耗po的計算233.12空載電流的計算233.13渦流百分數(shù)的計算243.14線圈對油溫升的計算243.15油箱尺寸的估計263.16雜散損耗計算263.17總損耗計算273.18箱壁散熱面計算283.19散熱器的選擇283.20油的溫升293.20.1油平均溫升的計算293.20.3線圈平均溫升的計算293.21安匝分布303.22各區(qū)域安匝占總安匝百分數(shù)313.23機械力計算323.24變壓器重量計算35結(jié)論.37參考文獻38附錄a：變壓器結(jié)構(gòu)安裝39附錄b：變壓器主要產(chǎn)品部件使用說明書40致謝.45本科畢業(yè)設計（論文） 緒論1 緒論1.1課題背景

9、1.1.1研究意義 現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)，廣泛地采用了電力作為能源，電能都是由水電站和發(fā)電廠的發(fā)電機直接轉(zhuǎn)化出來的。發(fā)電機發(fā)出來的電,根據(jù)輸送距離將按照不同的電壓等級輸送出去，就需要一種專門改變電壓的設備，這種設備叫做“變壓器”。電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設備之一，它的性能、質(zhì)量直接關系到電力系統(tǒng)運行的可靠性和運營效益,所以電力變壓設計是一個很值得我們?nèi)パ芯康恼n題。1.1.2變壓器的國內(nèi)外發(fā)展歷史 法拉第在公元1831年8月29日發(fā)明了一個“電感環(huán)”。這是第一個變壓器，但法拉第只是用它來示范電磁感應原理，并沒有考慮過它可以有現(xiàn)實的用途。 公元1881年，戈拉爾路森和約翰狄克遜吉布斯在

10、倫敦展示一種稱為“二次手發(fā)電機”的設備，然后把這項技術賣給了美國西屋公司， 這可能是第一個實用的電力變壓器，但并不是最早的變壓器。 公元1884年，戈拉爾路森和約翰狄克遜吉布斯在采用電力照明的意大利都靈市展示了他們的設備。早期變壓器采用直線型鐵心，后來被更有效的環(huán)形鐵心取代。 西屋公司的工程師威廉斯坦利從喬治威斯汀豪斯、戈拉爾路森與約翰狄克遜吉布斯買來變壓器專利以后，在公元1885年制造了第一臺實用的變壓器。后來變壓器的鐵心由e型的鐵片疊合而成，并于公元1886年開始商業(yè)運用，從而，變壓器開始了長足的發(fā)展和應用。 1.1.3變壓器發(fā)展趨勢 見于變壓器的現(xiàn)狀，一些新技術、新材料、新工藝的應用也層

11、出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調(diào)容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、r型變壓器、單相變壓器、有載調(diào)壓變壓器、組合式變壓器、箱式變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導變壓器等。 新材料的應用：非晶和金和速冷法制成的硅鋼片，激光照射和機械壓痕的高導磁取向硅鋼片，hi-b高導磁取向電工鋼片。 新工藝的應用：階梯疊鐵心工藝，圓柱矩軛鐵心的應用，貼心自動疊裝生產(chǎn)線，鐵心硅鋼片的專業(yè)生產(chǎn)，用激光刀作切割刀，繞組整體套裝，繞組用恒壓裝置壓緊處理，采用墊塊預壓。 改進技術的應用：采用橢圓形繞組，采用半油道結(jié)構(gòu)，解決直流電

12、阻不平衡率問題，不同硅鋼片搭配使用的性能變化，一種新的d聯(lián)結(jié)方法，配電變壓器低壓引線的改進，變頻調(diào)速繞線機。 新技術的應用：現(xiàn)場裝配型（asa）變壓器，向超高壓、大容量變壓器發(fā)展，sf6氣體絕緣變壓器，硅油變壓器，超導變壓器等。*大學本科畢業(yè)設計（論文） 變壓器的設計任務和要求2 變壓器設計的任務和要求2.1設計計算的要求 首先要滿足有關國家標準及其它有關標準的要求，還要符合合同的要求，通常變壓器的合同應包括如下技術規(guī)范：產(chǎn)品型號： 額定容量：4000kva額定電壓：35000 相數(shù)：3額定頻率：50hz 聯(lián)結(jié)組別：空載損耗：4600w 負載損耗：25800w（75）空載電流百分數(shù)：0.7%；

13、 阻抗電壓百分數(shù)：7%冷卻方式：油浸自冷 使用形式：戶內(nèi)使用絕緣等級：b級 最高溫升： 變壓器設計計算的任務，就是根據(jù)上述技術規(guī)范，按照有關國家標準如電力變壓器及三相油浸式變壓器技術參數(shù)和要求等，確定變壓器電磁負荷、幾何尺寸和電、熱、機械方面的性能數(shù)據(jù)，以滿足使用部門的要求。要良好的工藝性，使其制造簡單，產(chǎn)品的價格便宜。2.2設計計算的基本步驟 確定基本的電磁參數(shù)，確定高壓、低壓繞組的線電壓、相電壓、線電流、相電流及繞組中電流。 鐵心直徑估計和線圈繞組匝數(shù)的確定。 繞組計算及主縱絕緣的確定：主要包括高、低壓繞組型式的選擇，線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定，導線的選擇，線圈高度的計算，線圈輻向尺寸的計

14、算，以及線圈半徑絕緣計算。 阻抗電壓計算。 繞組數(shù)據(jù)、鐵心數(shù)據(jù)及油箱尺寸的計算。 損耗計算：負載損耗、空載損耗的計算，而負載損耗中主要是渦流損耗、雜散損耗的分析計算。 溫升計算包括繞組對油的溫升以及不同冷卻方式的溫升計算，箱壁散熱面計算，以及散熱器的選擇，油平均溫升、油頂層溫升的計算。 安匝分布。 繞組機械力的計算。 重量計算。2.3變壓器設計前的準備2.3.1主要材料 硅鋼片：冷軋硅鋼片 。 線圈導線：紙包扁銅線：zb-t。 絕緣材料，用b級絕緣材料，最高平均溫度不超過130。 線圈絕緣漆：、硅鋼片絕緣漆：高溫快干漆。2.3.2變壓器主要結(jié)構(gòu)的確定 鐵心柱的夾緊，采用環(huán)氧無緯玻璃絲粘帶扎 鐵

15、心的迭積采用全斜迭片。圖2.1鐵心迭積圖 鐵軛的級數(shù)與鐵心柱級數(shù)完全一致。這樣，兩者磁通分布均勻，鐵軛截面可以與鐵心柱一致，節(jié)省了材料。 線圈的壓緊采用壓板。 采用單相五位置dwj型無勵磁開關。 采用拱頂油箱，節(jié)省變壓器油及鋼材。本科畢業(yè)設計（論文） 電磁設計3 電磁設計3.1額定電壓和額定電流的計算 電壓、電流及匝數(shù)的計算是在假定變壓器沒有電阻，沒有漏磁和沒有鐵耗的情況下進行的，因為這些問題對計算結(jié)果影響很小。由于三相變壓器有y接法(或yn接法)與d接法兩種類型，因此在計算電壓、電流時，必須注意線值與相值的關系，下面分別介紹本設計用到的yd接法這種情況。yd11接法(見圖3-1)。這種接法多

16、用于中、低壓繞組。其特點為相電壓等于線電壓，但相電流為線電流的，即圖3-1 三相變壓器的yd11接法 另外，對于有分接抽頭的變壓器，還應分別計算在不同分接下的電壓和電流。 上所述可知：根據(jù)已知的額定容量、額定電壓(包括各分接電壓)、變壓器繞組的接法以及相數(shù)等，按照上述各有關公式、即可計算出所需的線、相電流可以及各分接下的電壓。 額定電壓和額定電流的計算過程： 高壓線圈為y接線時，其各級分接的線電壓分別為: 其相電壓分別為： 低壓線圈為“d”型接線時，其線、相電壓相等，即。 高壓線圈為y型接線時，其線、相電流相等，即 低壓線圈為d型接線時，其線電流和相電流分別為： 3.2鐵心直徑的選擇 鐵心直徑

17、的選擇是變壓器設計中很重要的工作，鐵心直徑選取的是否合適，它將直接影響變壓器的技術經(jīng)濟指標，如材料的消耗、變壓器的重量、體積等。3.2.1影響鐵芯直徑選擇主要因素 首先，從變壓器原理的分析可知，在保持鐵芯磁通密度一定的條件下，鐵芯直徑的變化將使得繞組匝數(shù)改變。其次，如保持繞組匝數(shù)不變,增大鐵芯直徑將使得磁通密度降低，而空載電流、空載損耗均將相應下降，但鐵芯材料消耗將增加；反之，如減少鐵芯直徑則有可能引起鐵芯過飽和以致使空載電流和空載損耗均大為增加。 此外,對電力變壓器來說，短路阻抗是一個很重要的性能參數(shù)，在設計時要求嚴格地控制在一定范圍之內(nèi)。根據(jù)計算短路阻抗公式可知，若要維持短路阻抗為一定值，

18、則需要使繞組電抗高度hx減少，并使縱向漏磁等效而積增大，即增加輻向尺寸而減少繞組高度，以使繞組和整個變壓器的尺寸向?qū)挾偷姆较虬l(fā)展;相反，如減少鐵芯直徑而使繞組匝數(shù)增加時,為保持短路阻抗不變，則整個變壓器的尺寸將向窄而高的方向發(fā)展。3.2.2鐵芯直徑計算 鐵心直徑的大小，直接影響材料的用量、變壓器的體積及性能經(jīng)濟指標。故選擇經(jīng)濟合理的鐵心直徑是變壓器設計的重要一環(huán)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導線重量和負載損耗隨鐵心直徑增大而減小。合理的鐵心直徑就是硅鋼片和導線材料的用量比例適當，打破到最經(jīng)濟的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和導線材料直接有關。根據(jù)關系式的推導，

19、鐵心直徑d與變壓器容量p的四分之一次方成正比的關系，但因為變壓器分單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦等，同樣容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量進行計算，為了計算方便，均以每柱的物理容量為基礎，按下式求出鐵心直徑: k系數(shù)，由硅鋼片性能和導線材料而定，采用冷軋硅鋼片，銅導線時，k取5357，本設計k取55。按標準直徑取的330mm。 雙繞組變壓器由于兩側(cè)線圈均為額定容量，因而在計算每柱容量時不需折算。 一柱容量，三相雙繞組變壓每柱容量為: 3.2.3鐵心截面的設計 鐵心級數(shù)的確定鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個圓。這個階梯開的級數(shù)愈多，有效截面愈大，但制造工時也愈多。根據(jù)材料

20、供應情況和制造工藝水平，盡力增加鐵心柱級數(shù)。本計設鐵心柱直徑取10級。 表3.1鐵心級數(shù)的確定鐵芯柱直徑（）級數(shù)90-2455-7250-3508-10355-63012-14640以上 每級片寬的確定迭片寬度是根據(jù)硅鋼片入廠時的寬度而定。為了套裁，成張硅鋼片寬度應為每級片寬的倍數(shù)，硅鋼片波浪度較大時，還要考慮去邊。由于中小型變壓器的鐵心可以相互相套裁，而且進廠硅鋼片的寬度又是不固定的，故每級片寬一般是采用10mm一進級,必要時，充許有個別5mm一進級的。圖3.2 鐵心柱截面 迭片系數(shù)迭片系數(shù)是由硅鋼片的標稱厚度，波浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定迭片系數(shù)，因其他因

21、系變化不大。本設計迭片系數(shù)取0.95。故鐵心有效截面積為808.4平方厘米。 鐵心溫升 鐵心各級間是否放置油道，由鐵心溫升計算來確定。鐵心充許溫升為80攝氏度，鐵心對油的溫升為： 式(3.1)式中：鐵心表面對油溫升。鐵心內(nèi)部對鐵心表面的溫升。鐵心直徑在500mm以下時，可按下式計算 式(3.2) 式(3.3)式中：鐵心表面熱負荷 式(3.4) 式(3.5) 式（3.6）硅鋼片的每公斤的損耗瓦數(shù)；c校正系數(shù)，；a最大一級的片寬，cm；b兩油道間迭厚，無油道時為總迭厚，cm；k系數(shù)， 式（3.7） 鐵心溫升計算如下：，據(jù)式3.6得 據(jù)式3.7得 據(jù)式3.5 據(jù)式3.4 據(jù)式3.2得 據(jù)式3.3得據(jù)

22、式3.1 油平均溫升一般取40攝氏度，故鐵心對空氣溫升為32.64072.6攝氏度，鐵心中可以不加油道。3.3線圈匝數(shù)的計算3.3.1每匝電壓的確定 按電磁感應定律得每匝電壓： 式（3.8）式中：b磁通密度，千高斯；鐵心有效截面，平方厘米。3.3.2初選每匝電壓 已知鐵心截面ac、硅鋼片牌號民，即可初選每匝電壓 因為額定頻率為50赫茲，即有據(jù)式3.8得 伏匝式中：初算每匝電壓，伏；b磁通密度，千高斯。3.3.3低壓線圈匝數(shù)的確定 低壓線圈匝數(shù)的確定最后求得每匝電壓和磁密b 用和低壓線圈電壓初算低壓線圈匝數(shù)為匝 匝數(shù)不能有小數(shù)，取低壓線圈匝數(shù)為358匝，故每匝電為：伏匝 磁密b為 千高斯3.3.

23、4高壓線圈各分接匝數(shù)的確定 因為高壓線圈的分接范圍為350002*2.5%伏，故首先求出2.5%相電壓的匝數(shù)。 2.5%相電壓=,2.5%的匝數(shù)=510/=510/29.3=17.4匝，取17匝和18匝兩種。實際2.5%電壓為17=29.3317=498.61伏18=29.3318=527.94伏3.3.5電壓比校核對 計算高壓線圈匝數(shù)，首先從-5%開始 -5%時的匝數(shù)=匝，實際-5%時的相電壓=655*29.33=19211.150伏。與標準電壓誤差為 小于0.25% -2.5%的匝數(shù)=655+18=673匝，實際-2.5%時的相電壓=19211.150+527.94=19742.09伏。與

24、標準電壓誤差為： 小于0.25% 額定時的匝數(shù)=673+17=690匝，實際額定時的相電壓=19742.09+498.61=20240.7伏。與標準電壓誤差為： 小于0.25% +2.5%時的匝數(shù)=690+18=708匝，實際+2.5%時的相電壓=20240.7+527.94=20768.64伏，與標準電壓誤差為： 小于0.25% +5%時的匝數(shù)=708+17=725匝，實際+5%時的相電壓=20768.64+498.61=21267.25伏，與標準電壓誤差為： 小于0.25%3.4線圈型式的選擇及線圈排列3.4.1線圈高度的估計 線圈的幾何尺寸主要是由電抗計算確定的。當頻率、匝數(shù)、電流、每匝

25、電壓等確定后，電抗的大小與線圈的高度和線圈的徑向尺寸有關，這樣，就有兩個未知數(shù)，故不能一次就確定出線圈幾何尺寸，往往都是假設一種線圈幾何尺寸進行電抗計算，以后再進行反復調(diào)整，但是，為了使這個假設盡量符合實際，對阻抗電壓7的中小型變壓器，其線圈高度hx可以按下式估計： 式（3.9）式中：w每相高壓或低壓線圈匝數(shù)；每相高壓或低壓線圈電流。據(jù)式3.9得： mm（為使?jié)M足阻抗電壓百分數(shù)，調(diào)整線圈的高度，試取800以此高度選的是擇導線尺寸。)3.4.2線圈撐條數(shù)的確定 線圈撐條數(shù)最好為4的倍數(shù)，撐條主要是支撐線圈，故撐條數(shù)的最后確定，應由短路機械計算決定，但一般都按經(jīng)驗以鐵心直徑大小確定撐條數(shù)。當鐵心直

26、徑為330mm，取12根撐條。3.4.3線圈段數(shù)及匝數(shù)的確定 低壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定 因為低壓線圈輻向尺寸近于一致，故低壓線圈一般都是同樣用分數(shù)匝，以保證高低壓線圈間的距離沿圓周方向一致，保證不因局部突出影響絕緣xxx度。每段匝數(shù)的分數(shù)部分均以撐條數(shù)n為分母表示出來，分數(shù)的分子盡量為撐條數(shù)n減。但首末兩段的分子要求如下：當并繞根數(shù)n為偶數(shù)時，其分子小于或等于n(n/2)+1;當并繞根數(shù)n為奇數(shù)時，其分子小或等于n(n+1)/2。低壓線圈的段數(shù)，在沒有分接頭時，為了使首末端出頭在一側(cè)，故段數(shù)必須取偶數(shù)。按上述的算法得各段匝數(shù)。本設計n=12，差額=1/12=0.084。低壓線圈匝數(shù)喂35

27、8匝，接近的的整匝數(shù)為8、9、10時，可算出幾種段數(shù)：358/（8-0.084）=45.2，取46段；358/（9-0.084）=40.2段，取41段；358-（10-0.084）=36段。本設計根據(jù)導線尺寸溫升而言，選擇46段較為合適，段數(shù)確定后再反求每段的匝數(shù)。今設每段匝數(shù)一律為然后求得各段匝數(shù)見表。 表3.2低壓線圈段數(shù)及匝數(shù)分布段號段數(shù)每段匝數(shù)合計匝數(shù)pr2816q42總計46358 高壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定 高壓線圈在因為處于外線柱，由于局部突起不會影響絕緣距離，但是為使高壓線圈的繞線方式盡量在一個寬度上，每段匝數(shù)之間的差距應盡量一致。此外因為本設計是10kv線圈電壓等級，所選

28、總段數(shù)的范圍為4060，在本設計中我選擇56（段）作為總段數(shù)，所以油道數(shù)為55段。 表3.3高壓線圈段數(shù)及匝數(shù)分布段號段數(shù)每段匝數(shù)總匝數(shù)h21122f61484e4313559g51260總計567253.5導線的選擇3.5.1導線的尺寸的選擇 線圈常用的導線有高xxx度縮醛漆包圓銅線（qq2）；高xxx度縮醛漆包圓鋁線（qql2）；紙包圓線，紙包扁線。通常導線直徑在1.5一下時，采用高xxx度縮醛漆包銅線（qq2）；導線直徑在1.52.5采用高xxx度縮醛漆包圓鋁線（qql2）；其余者可采用線包扁鋁（銅）線。一般扁導線的寬度為16mm及以下，厚度在4.0mm及以下，選用導線時應注意寬厚比，通

29、常層式線圈為1.53。 根據(jù)設計需求，本設計選取紙包扁銅線，結(jié)構(gòu)采用連續(xù)式線圈。3.5.2段間油道 35千伏級高壓線圈首末兩端各6個油道，最小為6毫米，其余各段油道最小為5毫米。而線圈中間斷點油道最小為9毫米；11千伏級低壓線圈最小油道為4毫米。3.5.3線圈高度的計算 高壓線圈導線的選擇，并以高壓線圈為基準確定線圈高度。 導線高度b的確定：高壓線圈共56段55個油道,油道總高度為。紙板壓縮后的高度約為。從估計線圈高度減去此高度得導線總高度為800271=529，導線總高度被段數(shù)除得每根導線高為9.4取9.5，每根導線高減去匝絕緣得裸線高為9.50.59.0mm。 導線寬度的a的確定：當用銅導

30、線時，電流密度應取3.5及以下，本設計 式（3.10）式中 a導線的面積，; 線圈的相電流，a; 電流密度a/。據(jù)式3.10得:取20.6，以a20.69在導線截面表b=9.0，a=2.36，匝絕緣為0.45，計算時考慮欲度，匝絕緣按0.5計算。高壓線圈高度計算：導線帶絕緣計算高度9.00.59.5導線總高度油道高度線圈高度10mm為紙板壓縮高度，17為考慮油道加寬裕度，為此數(shù)據(jù)的確定要力求線圈高度0或5的為數(shù)。10mm占266的近于。 低壓線圈共46段45個油道，每個油道都取4.5時（此處只是初選寬度，在后面的計算可適當調(diào)整其大?。偷栏叨葹閙m，但是因為高壓有分接區(qū)，為了使高低壓安匝分布

31、趨于平衡，低壓線圈必須給50100mm的放大油道，暫設放大油道為80mm，油道總高度為20780287mm。按制版壓縮系數(shù)，故mm。按高壓線圈高度得導線總高度為mm，按段數(shù)得每根導線帶匝絕緣繞高度為，減去匝絕緣裸線高度mm。 導線寬度a的確定 因為銅導線電流密度應取及以下。初選3.1，按電流算出總導線截面導線表上b=11.5mm一行查到當a=3.35截面為39.21接近于39.7故選定低壓導線a=3.35;b=11.5，匝絕緣為0.45低壓線圈放大油道的分布應在機械計算中再來確定。3.6線圈輻向尺寸的計算 低壓線圈 導線厚度，加匝絕緣后，計算厚度應為。 每段匝數(shù)（取最大者）按8計算，并繞根數(shù)為

32、1，輻向繞制裕度連續(xù)式線圈取地3%。低壓輻向厚度為 =。 高壓線圈 導線厚度，加匝絕緣后為。 每段匝數(shù)（最大者）為13，并繞根數(shù)為1，高壓輻向厚度為。3.7絕緣半徑 變壓器絕緣是電力變壓器，特別是高壓和超高壓電力變壓器的重要組成部分。在變壓器結(jié)構(gòu)中，繞組、引線、器身和總裝(涉及外絕緣)四大部分直接與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕緣問題。另外，絕緣問題無論是在變壓器制造過程中，還是在變壓器運行中，往往都是最容易關注的。 制造和運行經(jīng)驗表明，電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)及其絕緣材科的可靠性，直接影影響內(nèi)到變壓器運行的可靠性。在保證運行可靠性的前提下，縮小變壓器絕緣距離，具有明顯的經(jīng)濟意義。因此，合理

33、地確定變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和正確選用絕緣材科，具有重要的技術經(jīng)濟意義。 研究變壓器絕緣，就是要把握住變壓器絕緣的內(nèi)在聯(lián)系，做到合理地確定變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和正確選用絕緣材料，以便在保證可靠性的前提下，設計出性能先進，且是最經(jīng)濟的變壓器來。主絕緣距離是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和制經(jīng)驗確定的。圖3.3絕緣半徑r1鐵心柱半徑r2低壓線圈內(nèi)半徑r23低壓線圈平均半徑r3低壓線圈處半徑r34高低壓線圈間空隙平均半徑r4高壓線圈內(nèi)半徑r45高壓線圈平均半徑dx高壓線圈處徑mo兩鐵心柱的中心距離b1低壓線圈內(nèi)半徑b2高壓線圈輻向尺寸相間距離，按設計手冊規(guī)定，35kv電壓等級最小為30mm。 其它數(shù)據(jù)見主絕緣距離表3.8阻抗電壓計

34、算 當線圈幾何尺寸確定后，應首先計算阻抗電壓大符合要求后，才能進行線圈數(shù)據(jù)計算。阻抗電壓電阻壓降和都是是以額定電壓的百分數(shù)表示的，其計算公式如下3.4阻抗電壓計算結(jié)構(gòu)示意圖 式（3.11）式中:f額定頻率，50hz； 低壓線圈安匝數(shù)漏磁寬度，按下式計算= =115（0.05系匝絕緣） 每匝電壓，29.33伏 高低壓線圈平均有效電抗高度 為漏磁場厚度 hx高低壓線圈平均有效電抗高度為80cm洛氏系數(shù)，與有關，查出。k系數(shù)，考慮橫向漏磁及制造裕度，取1.03將上各數(shù)據(jù)代入電抗壓降公式得阻抗電壓的充許誤差值，按標準規(guī)定為(-10)但由于制造時，影響阻抗因素較多，故一般計算時，誤差控制在3以下本設計的

35、誤差為3.9線圈數(shù)據(jù)計算3.9.1高壓線圈數(shù)據(jù)計算 電流密度為 平均匝才為 導線總長為額定電壓時，導線總長為式中：w1最高分接電壓時的匝數(shù)；w2額定電壓時的匝數(shù)； 75時額定電壓時的電阻式中銅電阻系數(shù)，0.021。 75時高壓線圈負載損耗 高壓線圈銅線重量式中g銅的毛重。 .帶絕緣的導線重3.9.2低壓線圈數(shù)據(jù)計算 電流密度 平均匝長 導線總長 75時低壓線圈電阻歐姆 75時低壓線圈負載損耗 75時低壓線圈導線重量帶絕緣導線重（導線絕緣占導線重的4.6）3.10鐵心計算 線圈幾何尺寸確定后，即可計算鐵心各部的幾何尺寸和鐵心硅鋼片的重量。鐵心柱中心距圖3.5鐵心重量計算示意圖 鐵心窗高 式中hx

36、高低壓線圈高度，mm；線圈對鐵軛或?qū)喊遄钚〗^緣距離，按設計手冊規(guī)定35kv電壓級最小取70mm；t線圈壓板的厚度取40mm，實際應根據(jù)線圈軸向機械力的大小和線圈套裝時的壓緊力來計算壓板厚度，但一般按經(jīng)驗取，本設計取40mm；壓板對鐵軛的空隙，考慮線圈制造公差，最小取25mm。 鐵心柱部分重量式中： 3三個心柱；g硅鋼片的比重；hw鐵窗高度，mmac鐵心截面，; 鐵軛部分重量 鐵心轉(zhuǎn)角重量的計算 角重包括鐵心硅鋼片重量中除和外的其余所有部分如圖5中1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等部分之和。當鐵心柱與鐵軛的各級尺寸完全一致時，從圖中可以看出5，6，7，8等部分正好補缺1，2，3，4等的

37、上端的不足，使之與鐵心各級尺寸符合，故得的18等部分的重量為：即式中：最大一級的片寬，mm 設鐵心級數(shù)為n，各級片寬用表示，各級的迭厚用表示，則 式（3.12） 式中：g硅鋼片比重，g=7.65； k迭片系為數(shù)，k=0.94。 據(jù)式3.12得： 角重： 鐵心重硅鋼總重量：3.11空載損耗po的計算 空載損耗po的計算按磁通密度b=16300高斯，查得每公斤硅鋼片的損耗為w/kg。式中：k系數(shù)，冷軋硅鋼片采用全斜迭片，并經(jīng)過退火處理，k取1.15。 空載損耗的誤差為 ， 符合規(guī)定標準。3.12空載電流的計算 空載電流是以額定電流的百分數(shù)表示的，它由兩部分組成。 式（3.13） 式中 有功分量占額

38、定電流的百分數(shù)空載電流無功分量占額定電流的百分數(shù) = 0.781%附加系數(shù)，冷軋鋼片取1.1；單位鐵重磁功率，va/kg；接縫單位面積激磁功率，c接縫數(shù)。（與鐵心疊積結(jié)構(gòu)有關，c=6）據(jù)式3.14得：標準規(guī)定為0.7，大于標準值13.4，而空載電流允許偏差為20，所以是合格的。3.13渦流百分數(shù)的計算 渦流損耗的計算，首先要算出渦流損耗占短路損耗的百分數(shù)： 高壓線圈渦流損耗百分數(shù)的計算式中：k系數(shù)，由材料和溫度而定，銅導線75時，取1.4； m垂直于漏磁場方向的導線根數(shù)； n平行于漏磁場方向的導線要數(shù)和； a垂直于漏磁場方向裸導線寬度，mm； ax-單根導線截面積，； hx線圈有效電抗高度，m

39、m。 低壓線圈渦流損耗百分數(shù)kw的計算3.14線圈對油溫升的計算 線圈對油的溫升計算，首先要算出線圈表面熱負荷，即線圈單位表面積所負擔的損耗。一般連續(xù)式線圈的熱負荷計算，是以一個負荷最大的線餅計算的，按下式計算 式（3.14）式中：i線餅中流過的電流，a； k1系數(shù)，與導線的導電率有關，銅導線時取36.8； 線餅中的電流密度，； w線餅中匝數(shù)，即每段匝數(shù)，如有分數(shù)匝時應是為整數(shù)匝； k2線匝絕緣校正系數(shù)，當n1=1.75時，k21，當k11.75時 a導線厚度，mm； a1導線帶絕緣厚度，mm； k4 導線中總的附加損耗百分數(shù)； k5線餅的有效散熱面與線餅表面積之比l線餅斷面的周長，（mm），

40、當每個餅為n根導線時，則 式（3.6）高壓線圈的熱負荷采用40寬的墊塊12個 高壓線圈對油溫升 式中: 為線圈絕緣校正溫升 為段間油道寬度校正溫升 低壓線圈的熱負荷采用30寬的墊塊12個 低壓線圈對溫升 線圈對空氣的溫升 本設計的變壓器為油浸自冷方式，并且損耗較低，線圈產(chǎn)生熱量通過變壓器油介質(zhì)傳遞出來，因此線圈對空氣的溫升是線圈對油的溫升和油對空氣平均溫升兩者之和.為了使線圈的熱量有效地散開，要求線圈對油溫升控制在30以下,最好為25左右.3.15油箱尺寸的估計 油箱尺寸是由線圈尺寸、線圈對油箱的距離、開關、套管、引線尺寸的布置決定的，油箱尺寸的最后確定，由布置圖來定，但在計算時也應盡量估計準

41、確。 因為高壓側(cè)電壓較低，套管較小，故油箱尺寸主要有開關決定。開關是dwj型的單相夾片式的,線圈對箱壁的距離按35kv級絕緣距離取55mm即可,但考慮降低雜散損耗,最小取75-100 mm.油箱的寬度;油箱的長度油箱直線部分長圖3.6 油箱尺寸的估計油箱高度 墊腳厚取20mm,墊腳絕緣厚取5mm,上鐵軛至油箱頂端一般為100150mm，本設計中取110mm.油箱高度=墊腳厚+墊絕緣厚+窗高+2鐵軛高+上鐵軛至油箱頂端距離3.16雜散損耗計算 油箱周長 油箱平均半徑漏磁通在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的損耗式中:k系數(shù),三相變壓器當電抗線匝絕緣校正系數(shù)，當10.5%，=時，取2.10，當10.5%，時取1.47(

42、查曲線)電抗壓降百分數(shù);bac=16300808=13170千線線圈有效高度;高低壓線圈空道平均半徑mm3.17總損耗計算 變壓器的損耗分為兩種，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線圈、引線、油箱、鐵心及夾件等結(jié)構(gòu)中，由于漏磁通以及尺寸偏差等造成的損耗。 首先算出75時的負載損耗,因為這項損耗標準是按75時規(guī)定的.還要算出85時的損耗,用來計算溫升,因為變壓器的壽命是按年平均氣是溫20計算的,因此線圈溫度為65+20=85。 表3.4總損耗表項目75損耗(w)85損耗(w)高壓線圈損耗15420高壓渦流損耗低壓線圈負載損耗11613低壓渦流損耗雜散損耗4486引

43、線損耗總負載損耗32601空載損耗50445044總損耗3764538644 3.18箱壁散熱面計算 拱頂部分幾何面積, 圖3-8 拱頂形油箱面積計算圖 下部箱壁(如圖3-8非藍色部分所示) 箱壁有效散熱面, 11.253.19散熱器的選擇 估算油平均溫升估算熱負荷按,算出 估算總的有效散熱面 (p為85時總損耗) 散熱的器的總散熱面 散熱器上下聯(lián)管中心距的選擇，根據(jù)油箱高度及散熱規(guī)格表選取上節(jié)油箱高=1818-100=1718,根據(jù)1718mm選中心距為1700mm為合適. 散熱器管數(shù)的選擇：散熱器總散熱面積23.326從表8中看出,選擇100根管,中心距為1700mm的1只散熱器總散熱面為與23.62最為接近。3.20油的溫升3.20.1油平