畢業(yè)論文-1600KVA-110.4KV電力變壓器設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文- PAGE II - PAGE II -1600KVA-11/0.4KV電力變壓器設(shè)計(jì)摘 要電力變壓器是電力系統(tǒng)中主要和關(guān)鍵設(shè)備之一。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，其容量、電壓等級(jí)、結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越多樣化，對(duì)短距離電力傳輸，中型變壓器起著至關(guān)重要的作用，而其設(shè)計(jì)和制造的好壞是直接影響其運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。因此電力變壓器的電磁計(jì)算就顯得尤為重要。若能在設(shè)計(jì)和制造上提出更加合理和可行的方案，解決以往經(jīng)驗(yàn)方法解決不了的問(wèn)題，對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，則將會(huì)具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。本文對(duì)11kV電力變壓器電磁計(jì)算相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了介紹，并對(duì)

2、國(guó)內(nèi)外電力變壓器的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，并介紹了電力變壓器電磁計(jì)算的一般問(wèn)題，并以11kV電力變壓器為例詳盡地介紹了變壓器各參數(shù)計(jì)算的過(guò)程，如鐵芯及空載參數(shù)計(jì)算，繞組及負(fù)載損耗計(jì)算，短路阻抗計(jì)算，溫升計(jì)算等。關(guān)鍵詞電力變壓器；電磁計(jì)算；短路阻抗The design of 1600KVA-11/0.4 transformerAbstractElectric power transformers are important part of the power system. With the development of power system, the capacity and voltage

3、grade of transformer becomes diverse and the middle size power transformers have huge impact on short delivery.Then the quality of its design and manufacturing become the concern of design of transformers. So the electromagnetic calculation of power transformer is especially important. If it can pro

4、vide more reasonable and viable project in design, it resolves the former experience method which cant resolve of problem, and strengthen the market competitiveness and gain distinct economic performance.This paper introduces the electromagnetic calculation of 11kV power transformer, and makes analy

5、sis and forecast on the developing trends of large power transformers at home and abroad, and introduces the calculation principle and structure of power transformer. The main content includes the problem of electromagnetic calculation. And take 11kV power transformer as an example, calculates the p

6、rocess of electromagnetic parameter. Calculation of core and empty parameter, calculation of winding and load loss, calculation of short-circuit impedance, temperature calculation and so on. Keywordspower transformer；electromagnetic calculation；calculation of short-circuit impedance PAGE II- - PAGE

7、IV -目錄摘要 = 1 * ROMAN IAbstract = 2 * ROMAN II TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328547166 第1章 緒論 PAGEREF _Toc328547166 h 1 HYPERLINK l _Toc328547167 1.1 課題研究的目的和意義 PAGEREF _Toc328547167 h 1 HYPERLINK l _Toc328547168 1.2 國(guó)內(nèi)外電力變壓器的發(fā)展 PAGEREF _Toc328547168 h 1 HYPERLINK l _Toc328547169 1.3 變壓器的作用 PAGEREF

8、 _Toc328547169 h 2 HYPERLINK l _Toc328547170 1.4 變壓器的分類(lèi) PAGEREF _Toc328547170 h 2 HYPERLINK l _Toc328547171 1.5 本論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc328547171 h 3 HYPERLINK l _Toc328547172 第2章 油浸式電力變壓器電磁計(jì)算 PAGEREF _Toc328547172 h 4 HYPERLINK l _Toc328547173 2.1 變壓器電磁技術(shù)的一般程序 PAGEREF _Toc328547173 h 4 HYPERLINK l _To

9、c328547174 2.2 變壓器技術(shù)參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc328547174 h 4 HYPERLINK l _Toc328547175 2.3 電壓、電流的計(jì)算 PAGEREF _Toc328547175 h 5 HYPERLINK l _Toc328547176 2.4 鐵心直徑的選擇 PAGEREF _Toc328547176 h 6 HYPERLINK l _Toc328547177 2.5 線圈匝數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc328547177 h 7 HYPERLINK l _Toc328547178 2.6 變壓器的繞組選擇以及線圈的排列方式 PAGEREF

10、_Toc328547178 h 9 HYPERLINK l _Toc328547179 2.7 繞組軸向尺寸、輻向尺寸及絕緣半徑的計(jì)算 PAGEREF _Toc328547179 h 11 HYPERLINK l _Toc328547180 2.8 短路損耗和阻抗電壓計(jì)算 PAGEREF _Toc328547180 h 13 HYPERLINK l _Toc328547181 2.9 變壓器空載損耗和空載電流計(jì)算 PAGEREF _Toc328547181 h 16 HYPERLINK l _Toc328547182 2.10 溫升計(jì)算 PAGEREF _Toc328547182 h 18 H

11、YPERLINK l _Toc328547183 2.11 變壓器重量計(jì)算 PAGEREF _Toc328547183 h 20 HYPERLINK l _Toc328547184 第3章 1600KV-11/0.4型油浸電力變壓器電磁計(jì)算 PAGEREF _Toc328547184 h 23 HYPERLINK l _Toc328547185 3.1 變壓器設(shè)計(jì)基本參數(shù) PAGEREF _Toc328547185 h 23 HYPERLINK l _Toc328547186 3.2 電壓和電流計(jì)算 PAGEREF _Toc328547186 h 23 HYPERLINK l _Toc3285

12、47187 3.3 鐵心計(jì)算 PAGEREF _Toc328547187 h 24 HYPERLINK l _Toc328547188 3.4 繞組計(jì)算 PAGEREF _Toc328547188 h 24 HYPERLINK l _Toc328547189 3.5 電磁線選擇及繞組軸向、輻向尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc328547189 h 25 HYPERLINK l _Toc328547190 3.6 繞組絕緣半徑及導(dǎo)線長(zhǎng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc328547190 h 26 HYPERLINK l _Toc328547191 3.7 繞組導(dǎo)線電阻計(jì)算，負(fù)載損耗計(jì)算 PAGE

13、REF _Toc328547191 h 27 HYPERLINK l _Toc328547192 3.7 阻抗電壓計(jì)算 PAGEREF _Toc328547192 h 27 HYPERLINK l _Toc328547193 3.7 空載損耗計(jì)算 PAGEREF _Toc328547193 h 28 HYPERLINK l _Toc328547194 3.8 空載電流計(jì)算 PAGEREF _Toc328547194 h 29 HYPERLINK l _Toc328547195 3.9 溫升計(jì)算 PAGEREF _Toc328547195 h 29 HYPERLINK l _Toc3285471

14、96 3.10 短路電動(dòng)力計(jì)算 PAGEREF _Toc328547196 h 30 HYPERLINK l _Toc328547197 3.11 變壓器質(zhì)量計(jì)算 PAGEREF _Toc328547197 h 32 HYPERLINK l _Toc328547198 結(jié)論 PAGEREF _Toc328547198 h 35 HYPERLINK l _Toc328547199 致謝 PAGEREF _Toc328547199 h 36 HYPERLINK l _Toc328547200 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc328547200 h 37 HYPERLINK l _Toc32854

15、7201 附錄 PAGEREF _Toc328547201 h 39- PAGE 10 - PAGE 46 -緒論課題研究的目的和意義電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配、安全使用等具有重要意義。隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，社會(huì)生活對(duì)電氣的依賴(lài)程度大大提高，對(duì)供電設(shè)備的質(zhì)量要求也比過(guò)去嚴(yán)格。電力變壓器的進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)是：進(jìn)一步降低損耗水平，提高單臺(tái)容量，電壓等級(jí)向超高壓方向發(fā)展。在超大容量變壓器不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，對(duì)變壓器的電磁設(shè)計(jì)的要求也就更加嚴(yán)格。變壓器設(shè)計(jì)是整個(gè)變壓器制造的第一步，設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，直接影響到產(chǎn)品的技術(shù)水平、質(zhì)量與制造成本。電磁設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

16、變壓器電磁計(jì)算的任務(wù)是確定變壓器的電磁負(fù)載和主要幾何尺寸，計(jì)算的結(jié)果必須滿(mǎn)足有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和使用部門(mén)的要求，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電磁設(shè)計(jì)就是在已知變壓器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)行產(chǎn)品的性能參數(shù)的分析計(jì)算。性能參數(shù)計(jì)算的理論依據(jù)是電機(jī)學(xué)的基本電磁理論和變壓器的設(shè)計(jì)理論，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量，使變壓器的總效率提高，不論從節(jié)能降耗，還是延長(zhǎng)變壓器的使用壽命、減少熱事等方面，都將帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)外電力變壓器的發(fā)展 國(guó)外電力變壓器單臺(tái)最大容量據(jù)報(bào)道已經(jīng)達(dá)到1300MVA以上，最高電壓等級(jí)上升到1150kV以上。變壓器的制造在世界范圍內(nèi)形成了幾大集團(tuán)：烏克蘭扎

17、布洛斯變壓器廠，年生產(chǎn)能力100GVA；俄羅斯陶里亞第變壓器廠，年生產(chǎn)能力40GVA；ABB公司29個(gè)電力變壓器廠年生產(chǎn)能力80-l00GVA；英法GECAlsthom年生產(chǎn)能力40GVA；日木各廠總和(三菱、東芝、日立、富士)年生產(chǎn)能力65GVA；德國(guó)TU集團(tuán)年生產(chǎn)能力40GVA1。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)電力變壓器廠家按計(jì)劃需求進(jìn)行了建設(shè)和改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)電力變壓器生產(chǎn)廠家約有2000個(gè)，據(jù)“八五”末期對(duì)900個(gè)有規(guī)模的生產(chǎn)廠家統(tǒng)計(jì)，每年生產(chǎn)變壓器的容量約1.5億kVA；2000年共生產(chǎn)各種變壓器30多萬(wàn)臺(tái)，容量約1.8億kVA(其中l(wèi)0kV、35kV電壓等級(jí)占總臺(tái)數(shù)的90%以上)

18、，相當(dāng)于世界總產(chǎn)量的1/5以上?？梢哉f(shuō)，中國(guó)是世界上電力變壓器的生產(chǎn)大國(guó)，也是使用電力變壓器的大國(guó)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局最新統(tǒng)計(jì)，2004年全國(guó)變壓器產(chǎn)量為48970萬(wàn)kVA，已逼近5億kVA，比2003年增長(zhǎng)30.1%，再創(chuàng)歷史新高?？傮w上，我國(guó)電力變壓器制造技術(shù)處于國(guó)際20世紀(jì)90年代初的水平，少量的處于世界20世紀(jì)90年代末的水平，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，還存在一定的差距。我國(guó)將來(lái)變壓器發(fā)展方向仍是節(jié)能型，低噪聲及防火防爆型，高可靠性方向發(fā)展。變壓器的作用變壓器是借助電磁感應(yīng)，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路變換電壓或電流的一種靜止電器設(shè)備。這種變換的電壓或電流可以是能量也可以是信號(hào)。人類(lèi)自從發(fā)現(xiàn)和利用電以來(lái)

19、，電能的傳輸是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，交流電取代直流電的重要原因在于交流電便于傳輸，在交流電的傳輸中，變壓器起著決定作用。從電場(chǎng)發(fā)出的電能，要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的的輸電線路輸送給遠(yuǎn)方的用戶(hù)(如工廠、礦山、醫(yī)院、學(xué)佼、農(nóng)林牧業(yè)場(chǎng)所等)，為了減少輸電線路上的損耗，必須采用高壓或超高壓輸送，而目前一般發(fā)電廠發(fā)出的電壓，由于受絕緣水平的限制，電壓不能太高，這就要經(jīng)過(guò)變壓器將電廠發(fā)出的電能電壓進(jìn)行升高送到電力網(wǎng)2。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，各種用電設(shè)備一般為低壓設(shè)備，這需要變壓器將電力網(wǎng)中的高電壓變成符合各種用戶(hù)電器設(shè)備要求的額定電壓。在一個(gè)電網(wǎng)中，許多發(fā)電廠和眾多的用戶(hù)聯(lián)在一起。分成主系統(tǒng)和若干分系統(tǒng)，各個(gè)分系統(tǒng)的電壓并不一定相同，

20、而主系統(tǒng)必須是統(tǒng)一的一種電壓等級(jí)，這也需要各種規(guī)格和容量的變壓器來(lái)連接各個(gè)系統(tǒng)。在無(wú)線電通信和自動(dòng)控制領(lǐng)域中，變壓器用作信號(hào)采集、檢測(cè)；變換信號(hào)電壓、電流、頻率、相數(shù)；改變信號(hào)極性，變換信號(hào)波形，實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離，用作電路阻抗匹配、功率傳輸?shù)?。變壓器的分?lèi)變壓器是一種靜止的電磁設(shè)備，在其匝鏈于一個(gè)鐵芯上的兩個(gè)或幾個(gè)繞組回路之間可以進(jìn)行電磁能量的交換與傳遞。根據(jù)不同用途，變壓器可以分為：電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、工頻試驗(yàn)變壓器、電抗器、調(diào)壓器、礦用變壓器和其他特種變壓器等。電力變壓器有以下幾種分類(lèi)方法：（1） 按變壓器的容量：通常容量為500千伏安及以下的變壓器稱(chēng)為小型變壓器；630630

21、0千伏安的變壓器稱(chēng)為中型變壓器；800063000千伏安的變壓器稱(chēng)為大型變壓器；90000千伏安及以上的稱(chēng)為特大型變壓器。（2） 按線圈數(shù)：可分為雙線圈與三線圈變壓器，而三線圈又分為升壓結(jié)構(gòu)與降壓結(jié)構(gòu)兩種，升壓結(jié)構(gòu)的低壓線圈在中間，降壓結(jié)構(gòu)的中壓線圈在中間。（3） 按高低壓線圈有無(wú)電的聯(lián)系：可分為普通電力變壓器與自耦變壓器。（4） 按變壓器的調(diào)壓方式：可以分為無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓變壓器。（5） 按相數(shù)：可分為單相和三相變壓器。（6） 按冷卻方式：可分為油浸自冷、油浸風(fēng)冷、強(qiáng)油風(fēng)冷與強(qiáng)油水冷變壓器。（7） 按所聯(lián)結(jié)發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)：可分為雙分裂與多分裂變壓器。雙分裂又可分為軸向分裂與輻向分裂變壓器，前

22、者是兩個(gè)低壓線圈在軸向上下排列；后者是兩個(gè)低壓線圈分別位于高壓線圈的兩側(cè)。本論文的主要內(nèi)容本文以11kV電力變壓器電磁計(jì)算為主要研究?jī)?nèi)容，利用變壓器基本原理，把電磁計(jì)算過(guò)程一步步展開(kāi)，合理地制定了性能參數(shù)和相應(yīng)的主要幾何尺寸。從而達(dá)到降低變壓器損耗,提高制造成本。本論文共分為五章，第一章為緒論，介紹本課題的目的和意義、國(guó)內(nèi)外電力變壓器的發(fā)展以及變壓器的分類(lèi)。綜述了本論文所作的主要上作以及論文章節(jié)的安排。第二章從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，闡述分析了電力變壓器電磁計(jì)算的基本過(guò)程。第三章對(duì)變壓器的性能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，如短路阻抗、負(fù)載損耗、空載損耗、空載電流、溫升等的計(jì)算，使其最終的計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和使用

23、部門(mén)的要求。最后為結(jié)論和致謝及附錄。油浸式電力變壓器電磁計(jì)算2.1 變壓器電磁技術(shù)的一般程序(1) 根據(jù)計(jì)劃書(shū)確 定原始技術(shù)數(shù)據(jù)。(2) 選取合理鐵心直徑。(3) 初算鐵心柱磁通密度，計(jì)算每匝電勢(shì)。(4) 計(jì)算高、低壓繞組匝數(shù)確定鐵心柱磁通密度，每匝電壓。(5) 繞組及主縱絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(6) 初步選取高、低壓導(dǎo)線。(7) 計(jì)算繞組尺寸。(8) 計(jì)算阻抗電壓；若阻抗電壓不符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)重新選取鐵心直徑再計(jì)算。(9) 計(jì)算負(fù)載損耗；若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)重新選取導(dǎo)線再計(jì)算。(10) 計(jì)算空載損耗；若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)重新選取鐵心直徑再計(jì)算。(11) 計(jì)算繞組對(duì)油的溫升；若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)重新選取導(dǎo)線再

24、計(jì)算。(12) 變壓器重量計(jì)算。(13) 繪制變壓器外形尺寸圖。2.2 變壓器技術(shù)參數(shù)的確定確定技術(shù)參數(shù)實(shí)際上就是確定變壓器設(shè)計(jì)的原始條件。在變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算之前所需要確定的技術(shù)參數(shù)主要由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及用戶(hù)訂貨時(shí)所提出的要求來(lái)決定的。例如，對(duì)油浸式電力變壓器而言，設(shè)計(jì)計(jì)算中主要涉及的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有電力變壓器（即GB/T1094）與三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求（即GB/T6451）等。其主要項(xiàng)目如下：（1） 額定容量：一般應(yīng)按GB1094中所規(guī)定的容量等級(jí)，特別注意所推薦優(yōu)先采用的容量等級(jí)。如特殊訂貨時(shí)，則應(yīng)由制造廠與用戶(hù)共同協(xié)商確定。同時(shí)，對(duì)三繞組變壓器和自耦變壓器，還應(yīng)考慮到中、低壓

25、繞組有50%容量的可能，而分別注明每個(gè)繞組的容量。（2） 額定電壓：應(yīng)按GB1094及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，尤其是出口產(chǎn)品應(yīng)考慮用戶(hù)訂貨的要求。（3）有載調(diào)壓及無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓得范圍和級(jí)數(shù)：根據(jù)上述國(guó)標(biāo)的規(guī)定以及用戶(hù)訂貨的要求來(lái)決定。（4） 額定頻率：一般為50HZ,個(gè)別出口產(chǎn)品可能為60HZ.（5） 相數(shù)：?jiǎn)蜗嗷蛉啵▊€(gè)別特種變壓器除外）。（6） 繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和用戶(hù)訂貨要求來(lái)決定。（7） 額定性能數(shù)據(jù)（空載損耗、負(fù)載損耗、空載電流、短路阻抗等）；其基本要求時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足變壓器的性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具體應(yīng)由廠家根據(jù)市場(chǎng)需求并考慮節(jié)能環(huán)保等要求來(lái)決定。個(gè)別特殊訂貨以及某些特種變壓器由

26、廠方與用戶(hù)協(xié)商決定。（8） 額定使用條件：對(duì)我國(guó)應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定如下： = 1 * GB3 環(huán)境溫度：最高氣溫 +40最高日平均氣溫 +30最高年平均氣溫 +20最低氣溫 -25（適用于戶(hù)外式變壓器）最低氣溫 -5（適用于戶(hù)內(nèi)式變壓器） = 2 * GB3 海拔高度：變壓器安裝地點(diǎn)的海拔高度不應(yīng)超過(guò)1000m，當(dāng)超過(guò)時(shí)應(yīng)按降低絕緣處理，對(duì)溫升標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)另作考慮，具體可見(jiàn)國(guó)標(biāo)中的規(guī)定。 = 3 * GB3 冷卻水溫度：對(duì)強(qiáng)油循環(huán)水冷式變壓器規(guī)定冷卻器入口處的最高水溫為+25。C。（9） 冷卻方式：按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（10） 溫升限值：油浸式變壓器與干式變壓器在額定使用條件下各部分的溫升不應(yīng)超過(guò)國(guó)

27、家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。（11） 絕緣水平：各類(lèi)變壓器產(chǎn)品的絕緣水平均應(yīng)符合GB311高壓輸變電設(shè)備絕緣配合以及GB1094.3及GB6450的規(guī)定。（12） 噪聲水平：有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定.(13) 其它特殊參數(shù)：如零序阻抗值、安裝尺寸要求、運(yùn)行環(huán)境要求、運(yùn)輸重量限制等，均由用戶(hù)與制造廠商來(lái)決定。2.3 電壓、電流的計(jì)算在確定了變壓器的技術(shù)參數(shù)后,在正式的電磁計(jì)算開(kāi)始之前,首先進(jìn)行電壓和電流的計(jì)算.這項(xiàng)計(jì)算同樣也是電磁計(jì)算的重要原始條件之一。由于變壓器種類(lèi)繁多，本設(shè)計(jì)先針對(duì)三相變壓器的電壓和電流計(jì)算的原則和方法進(jìn)行介紹。由于三相變壓器有Y接法（或YN接法）與D接法兩種類(lèi)型，因此在計(jì)算電壓、電流

28、時(shí)，必須注意線值與相值的關(guān)系。Y（YN）接法:這種接法多用于高壓繞組，又可分為端部出線和中部出線兩種情況。當(dāng)采用Y接法時(shí)，具有下列關(guān)系電壓： （2-1）電流： （2-2）式中 每相的額定電壓、額定電流值當(dāng)采用中部出線時(shí)，每相電流為額定電流的一半。2.4 鐵心直徑的選擇鐵心柱直徑是變壓器的最基本的參數(shù)，因?yàn)殍F心柱的大小一旦確定，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)。它的正確選定還涉及到變壓器材料消耗的銅鐵比，是影響優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要因素。所以確定鐵心柱直徑往往是變壓器設(shè)計(jì)的第一步。鐵心直徑的選取是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。以往選擇鐵心直徑的方法是較多的，

29、如按照容量、短路阻抗、損耗值等，這些在有關(guān)書(shū)籍中均有介紹，但這些公式使用起來(lái)都比較復(fù)雜。我國(guó)目前在設(shè)計(jì)時(shí)，一般綜合考慮上述因素之后，采用下列半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算鐵心直徑，即： （2-3）式中 鐵心直徑經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它的值與銅鐵材料消耗比，合理的變壓器尺寸以及系列設(shè)計(jì)等因素有關(guān) 變壓器的每柱容量，kVA根據(jù)我國(guó)以往的中小型變壓器的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，對(duì)雙繞組鋁線一般?。粚?duì)雙繞組銅線取。在我國(guó)其它的大中型變壓器設(shè)計(jì)中，對(duì)雙繞組銅線變壓器取常數(shù)，對(duì)三繞組及自耦變壓器取常數(shù)。但是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，的取值也在不斷的變化。所以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。每柱容

30、量的計(jì)算:通常是指變壓器的計(jì)算容量（即額定容量）除以套有繞組的鐵心柱數(shù)，即： （2-4）對(duì)三繞組變壓器，應(yīng)按下式計(jì)算 式中 折合成雙繞組的三繞組變壓器的計(jì)算容量，kVA；而 式中 變壓器外部、中部、內(nèi)部繞組的容量，kVA。2.5 線圈匝數(shù)計(jì)算通常在選好鐵心直徑（計(jì)算值應(yīng)靠標(biāo)準(zhǔn)鐵心直徑）后，首先計(jì)算沒(méi)有分接的線圈（如低壓線圈）匝數(shù)，然后計(jì)算高壓或中壓線圈匝數(shù)。（1） 初算每匝電壓當(dāng)時(shí)，則有 （2-5）式中 初算的每匝電壓，V/匝； 初選的鐵心柱的磁密，T；鐵心柱的有效截面積，cm2.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值。而在設(shè)計(jì)時(shí)最大磁密值的選擇是一項(xiàng)

31、比較復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及到鐵心材料的特性、材料的用量、運(yùn)行損耗和發(fā)熱、電勢(shì)波形、噪聲以及正常的和故障運(yùn)行方式的要求等多方面的因素。目前設(shè)計(jì)中的選取范圍為1.65-1.75T。對(duì)中、小型變壓器，一般為1.60-1.70T；對(duì)大型變壓器，一般為1.7-1.75T。（2） 低壓繞組計(jì)算由于低壓繞組沒(méi)有分接，一般根據(jù)低壓側(cè)相電壓及初算的每匝電壓，可初算出低壓繞組匝數(shù)，即按上式計(jì)算出并取為整數(shù)后，即得低壓繞組匝數(shù)。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，才能得到實(shí)際的每匝電壓，即在重新計(jì)算值時(shí)，必須計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字。這主要為了使具有較精確的值，以便下一步計(jì)算

32、出高壓繞組匝數(shù)能符合電壓比較核時(shí)的要求。（3） 磁通密度和磁通的計(jì)算當(dāng)正式的每匝電壓確定后，即可最終確定磁密和磁通。 （2-6）再由 ,Wb,得（4） 高、低壓繞組計(jì)算高壓（或中壓）繞組，往往帶有（有時(shí)也帶有）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，其步驟一般為：先計(jì)算出額定相電壓及各分接位置時(shí)的相電壓；按下式求出高壓（或中壓）繞組最小分接位置時(shí)的匝數(shù)，即:式中 高壓（或中壓）繞組最小分接位置時(shí)的相電壓，V；重算出的每匝電壓。根據(jù)計(jì)算求得5%（或2.5%）分接間相電壓的差值； 按下式計(jì)算分接間匝數(shù)，即計(jì)算高壓（或中壓）繞組各分接位置時(shí)的匝數(shù)。從最小分接位置時(shí)的匝數(shù)起，一級(jí)一級(jí)地加

33、上分接間匝數(shù)后，就可得到高壓（或中壓）繞組各分接位置時(shí)的匝數(shù)。對(duì)于一般只帶分接頭的變壓器，可直接按下式進(jìn) 行計(jì)算：最小分接位置時(shí)匝數(shù) 額定分接位置時(shí)匝數(shù) 最大分接位置時(shí)匝數(shù) 但是，應(yīng)當(dāng)指出，上述高壓（或中壓）各分接位置時(shí)的匝數(shù)，需要在電壓比較核后才能最后確定。（5） 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)的。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)計(jì)算出的高低壓繞組匝數(shù)必須進(jìn)行較嚴(yán)格的電壓比較核。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的變壓比的容許偏差如下表2.1所示。但考慮到制造和試驗(yàn)的誤差，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的電壓比容許偏差應(yīng)比規(guī)定值小一半，以保留一定的裕度。2.1電壓比較核偏差標(biāo)準(zhǔn)電壓

34、比的容許偏差適用范圍取下列二值中的較小者a.規(guī)定電壓比的b.實(shí)際阻抗百分?jǐn)?shù)的10% 主分接按協(xié)議，但不低于上述1）及2）中的較小值其它分接通常，電壓比較核可按下列程序進(jìn)行：額定分接時(shí)電壓比較核，即式中額定相電壓計(jì)算的相電壓而 式中 額定分接時(shí)的匝數(shù)最大及最小分接下的電壓比較核： = 1 * GB3 最大分接： = 2 * GB3 最小分接： 當(dāng)分接的數(shù)目較多時(shí)，每個(gè)分接下都需要進(jìn)行較核。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。2.6 變壓器的繞組選擇以及線圈的排列方式（1） 變壓器繞組的結(jié)構(gòu)方式和特點(diǎn)變壓器繞組主要有下列幾種類(lèi)型： = 1 * GB3 雙層圓筒式由于單層

35、圓筒式繞組的機(jī)械穩(wěn)定性差，所以很少采用。除有載調(diào)壓變壓器由于匝數(shù)少，并聯(lián)根數(shù)多，還采用單層圓筒式，而一般的電力變壓器主要采用雙層及多層圓筒式。就雙層圓筒式而言，它是采用扁導(dǎo)線按螺旋線繞制成雙層圓筒式線匝，在雙層線匝之間放置冷卻油隙或?qū)娱g絕緣。也可以繞成四層圓筒式線匝。并聯(lián)導(dǎo)線沿軸向排列時(shí)不進(jìn)行換位，沿幅向排列時(shí)，要在軸向高度一半處進(jìn)行換位。繞制工藝較好，但要保證繞組上，下端部支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。適用范圍：容量630kVA及以下，電壓1kV及以下的低壓繞組。 = 2 * GB3 多層圓筒式采用圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞制，可以繞成若干個(gè)線層。在線層之間放置分級(jí)層間絕緣或冷卻油隙。在繞組內(nèi)側(cè)的第1層對(duì)地之間的

36、電容較大，使雷電沖擊電壓的起始分布不均勻，為此當(dāng)繞組的工作電壓為35kV及以上時(shí)，應(yīng)在第1線層內(nèi)側(cè)放置電容屏，以改善沖擊電壓起始分布。適用范圍：容量630kVA及以下、電壓15kV及以下的高壓繞組 = 3 * GB3 分段圓筒式由于若干對(duì)線餅構(gòu)成，每一對(duì)線餅為兩個(gè)多層圓筒式結(jié)構(gòu)。采用圓導(dǎo)線繞制，各線餅之間放置紙圈或墊塊，每個(gè)線餅中的層數(shù)總是奇數(shù)，以便于各對(duì)線餅之間的出頭聯(lián)結(jié)。主要特點(diǎn)是層間電壓較低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，繞制工作量大，散熱較困難。適用范圍：高電壓試驗(yàn)變壓器或電壓互感器及干式變壓器的高壓繞組以及少數(shù)大容量超高壓變壓器的高壓繞組 （2） 線匝的排列 = 1 * GB3 圓導(dǎo)線繞制的多層圓筒式

37、繞組。用圓導(dǎo)線繞制的多層圓筒式繞組適用于高壓繞組。無(wú)論是中部調(diào)壓還是中性點(diǎn)調(diào)壓，調(diào)壓分接頭都可以用原線從繞組的線匝中引出。所以在排線時(shí)可以沒(méi)有分接線匝與基本線匝之分，只要排列好繞組總匝數(shù)即可。有時(shí)為了散熱，在層間設(shè)置了油道，油道將繞組分成了若干段；而軸向的線匝因?yàn)榻^緣的要求也被分成了若干段。 = 2 * GB3 扁導(dǎo)線繞制的單層或多層圓筒式繞組用扁導(dǎo)線繞制的單層或多層圓筒式繞組，多用于低壓繞組。對(duì)于單層圓筒式來(lái)說(shuō)，總匝數(shù)只排列在一層中；對(duì)于多層圓筒式來(lái)說(shuō)，總匝數(shù)均勻排列在各層中，線匝的排列方法與圓導(dǎo)線繞制的多層圓筒式繞組完全相同。 = 3 * GB3 銅板彎制的單匝和雙匝圓筒式繞組特大電流的低

38、壓繞組，可以用銅板彎制而成，對(duì)于這種圓筒式繞組來(lái)說(shuō)，一層圓筒就是一匝。表2.2列出了繞組選型參考表，以供一般情況下使用表2.2 繞組選型參考表繞組接法電壓等級(jí)/kV容量/kVA內(nèi)、外線柱繞組形式Y(jié)y00.410-630內(nèi)線柱雙層或四層圓筒式800-1600半螺旋式或螺旋式6、1010-500外線柱多層圓筒式630半連續(xù)式800-1600外線柱Yd6、10630外線柱半連續(xù)式或連續(xù)式3、6內(nèi)線柱多層圓筒式6、10800-6300外線柱外線柱3、6、10內(nèi)線柱連續(xù)式Y(jié)y0及Yd3550-630外線柱多層圓筒式800-6300內(nèi)線柱半連續(xù)式或連續(xù)式602000及以下外線柱多層圓筒式2500及以上外線

39、柱糾結(jié)連續(xù)式1105000及以上外線柱糾結(jié)連續(xù)式（3）導(dǎo)線規(guī)格的選擇導(dǎo)線的選擇。過(guò)去為了節(jié)約用銅，變壓器容量為63000KVA及以下時(shí)，一般采用鋁導(dǎo)線，容量更大時(shí)，采用鋁合金導(dǎo)線或銅導(dǎo)線?，F(xiàn)在，低損耗變壓器一般采用銅導(dǎo)線。常用的導(dǎo)線有漆包圓線（QQ、QZ型等）和紙包扁線（ZB型）。常用漆包圓線的裸線直徑為0.062.44mm,紙包扁線的裸線直徑為1.05.2mm;直徑在1.02.02 mm范圍內(nèi)時(shí)，宜選用漆包圓線。援用扁導(dǎo)線的寬厚比要求：扁導(dǎo)線的寬度16mm，厚度5.6 mm；其寬厚比一般為：圓筒式1.53，螺旋式24，連續(xù)式或糾結(jié)式2.55電流密度的選擇。通常銅導(dǎo)線取j=3.04.5A/mm

40、2。小型變壓器電流密度可取較低；容量較大，電流密度可取高些；低損耗變壓器（如S9型）銅導(dǎo)線電流密度一般為2.53 A /mm2，不超3.5 A /mm2。2.7 繞組軸向尺寸、輻向尺寸及絕緣半徑的計(jì)算繞組的幾何尺寸主要是由電抗計(jì)算確定的。當(dāng)頻率、匝數(shù)、電流、每匝電壓等確定后，電抗的大小與線圈的高度和線圈的輻向尺寸有關(guān)。這樣就有2個(gè)未知數(shù)，故不能一次就確定出線圈的幾何尺寸，需假設(shè)一種線圈幾何尺寸進(jìn)行電抗計(jì)算，然后再進(jìn)行反復(fù)調(diào)整。現(xiàn)針對(duì)本次涉及的圓筒式線圈結(jié)構(gòu)來(lái)講解。(1) 繞組軸向尺寸計(jì)算 帶絕緣導(dǎo)線的直徑或?qū)挾葘?dǎo)線沿軸向的并繞根數(shù) （2） 繞組輻向尺寸計(jì)算 帶絕緣導(dǎo)線的直徑或厚度導(dǎo)線沿輻向的并

41、繞根數(shù) 層數(shù)（油道的一側(cè)） 層間絕緣總厚度（n-1）層絕緣厚 輻向厚度，取整數(shù)或0.5尾數(shù) 輻向尺寸為導(dǎo)線計(jì)算厚度與層數(shù)乘積加上層間絕緣總厚,再加輻向繞制裕度并湊成0.5的倍數(shù)。表2.3 圓筒式線圈繞制裕度表類(lèi)別裕度10kV線圈35kV線圈紙包扁線漆包圓線紙包圓線漆包圓線紙包圓線單根繞并 繞輻向7%8%8%10%12%15%15%18%3%6%4%7%軸向0%1%2%3%0.5%1.5%2%3%0.5%1.5%0.8%1.2%（3）繞組的絕緣半徑計(jì)算 R0鐵芯半徑；+C （C為低壓線圈至鐵芯距離） R2 低壓線圈內(nèi)半徑； +a2M低壓線圈輻向厚度； R2M低壓線圈外半徑； +b22 高、低壓線

42、圈主空道距離； R2N高壓線圈內(nèi)半徑；+a2N高壓線圈輻向厚度；R3高壓線圈外半徑；2D1高壓線圈外徑；+E相間距離；M0兩鐵芯柱中心距離（一般湊成5的倍數(shù)）。2.8 短路損耗和阻抗電壓計(jì)算 （1） 短路損耗計(jì)算 圓筒式繞組高、低壓線圈的平均匝長(zhǎng)及總長(zhǎng)M線段的平均匝長(zhǎng)（m）：N線段的平均匝長(zhǎng)（m）：導(dǎo)線總長(zhǎng)（m）：式中：W1N應(yīng)包括+5%的分接頭匝數(shù)。高壓額定電壓處導(dǎo)線總長(zhǎng)（m）：低壓平均匝長(zhǎng)：高壓平均匝長(zhǎng)：每相電阻（分高壓和低壓）式中 L高壓或低壓的導(dǎo)線長(zhǎng)（高壓為額定電壓時(shí)的長(zhǎng)度）； S導(dǎo)線截面（mm2），并繞時(shí)為并繞的導(dǎo)線總面積。 短路損耗 （2-7）式中 I1、I2高壓繞組和低壓繞組中的

43、相電流（A）； r2、r2高、壓繞組相電阻（）；Kp附加損耗系數(shù)，詳見(jiàn)表2.4表2.4 附加損耗系數(shù)值電壓（KV）容量（KVA）10KV級(jí)35KV級(jí)KPKP10/0.4或35/0.410-201.0330-501.0450-2501.051.05315-4001.0751.055001.0751.0756301.18001.210001.1512501.210/0.4或35/0.416001.251.2510/6.3或35/10.5200063001.051.05（2） 阻抗電壓計(jì)算阻抗電壓是變壓器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。如果計(jì)算得出阻抗電壓不符合標(biāo)準(zhǔn)，則根據(jù)這一數(shù)據(jù)來(lái)改變鐵芯尺寸或電磁導(dǎo)線規(guī)格，

44、使其達(dá)標(biāo)。 計(jì)算公式阻抗電壓（曾稱(chēng)短路電壓）是變壓器主要性能之一，標(biāo)準(zhǔn)系列變壓器在標(biāo)準(zhǔn)中均有規(guī)定。做短路試驗(yàn)時(shí)，阻抗電壓就是施加給變壓器的電壓，并以額定百分?jǐn)?shù)表示，。短路電壓容許偏差為要求設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差不大于。阻抗電壓包括電抗電壓降和電阻電壓即：（）電阻電壓降（） （2-8）電抗電壓降 （2-9）電阻電壓降一般很小，可忽略不計(jì)，則有式中 75時(shí)短路損耗，；變壓器容量，； 電源頻率（50Hz）； 高壓額定分接時(shí)總匝數(shù)； 高壓額定相電流（A）； 按不同結(jié)構(gòu)計(jì)算，見(jiàn)下面計(jì)算內(nèi)容； 洛氏系數(shù)（）將在下面給出計(jì)算公式； 每匝電壓，；電抗的系數(shù)，查下表2.4；表2.5 電抗系數(shù)繞組型式圓筒式連續(xù)式單

45、螺旋式雙、四螺旋式1.01.021.051.08 電抗高度計(jì)算兩個(gè)線圈的平均“電抗”高度式中內(nèi)線圈有效電抗高度外線圈有效電抗高度 的計(jì)算 雙繞組變壓器內(nèi)外繞組無(wú)輻向油道 （2-10）式中 Rn、Rx內(nèi)外繞組（低、高壓繞組）的平均半徑，cm；RT漏磁空道的平均半徑，cm；a12高低壓繞組間漏磁空道的厚度（裸線間），cm。即：高低壓繞組間的漏磁空道厚度加上導(dǎo)線匝絕緣二邊的厚度。則：a12=A+0.5，其中A為高低壓繞組間漏磁空道的厚度。 （2-11）2.9 變壓器空載損耗和空載電流計(jì)算變壓器的空載損耗又稱(chēng)鐵耗，它屬于勵(lì)磁損耗而與負(fù)載無(wú)關(guān)，空載損耗的大小對(duì)變壓器的制造成本與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性都有較大的影響。

46、通常變壓器的空載損耗包括鐵心材料的磁滯損耗、渦流損耗以及附加損耗三部分。由于鐵心本身為金屬導(dǎo)體，所以由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象所感應(yīng)現(xiàn)象所感生的電勢(shì)將在鐵心內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，即為渦流。由于鐵心中有渦流流過(guò)，而鐵心本身又存在電阻，故引起了渦流損耗。由于渦流損耗和渦流的平方成正比，所以也就和感應(yīng)電勢(shì)的平方成正比，而感應(yīng)電勢(shì)的大小又取決于磁通的變化率。通常在變壓器的總鐵耗中磁滯損耗與渦流損耗所分別占的比重與硅鋼片的牌號(hào)有關(guān)。當(dāng)采用熱軋硅鋼片時(shí)磁滯損耗約占60%70%，渦流損耗占20%30%，而當(dāng)采用冷軋高導(dǎo)磁硅鋼片時(shí)，由于磁經(jīng)曲線面積的縮小，磁滯損耗僅占20%30%。（1） 空載損耗計(jì)算 = 1 * GB3 鐵心柱

47、質(zhì)量（）的計(jì)算 （2-12） 式中 套有繞組的鐵心柱數(shù)目；鐵心窗高，mm ；鐵心柱凈截面，；硅鋼片比重,對(duì)冷軋硅鋼片。 = 2 * GB3 鐵軛質(zhì)量（）的計(jì)算 （2-13）式中 鐵軛數(shù)；鐵心柱中心距，mm， ；鐵軛凈截面， ；如果采用鐵軛與心柱同形狀等截面的結(jié)構(gòu)時(shí)，則有； = 3 * GB3 角重的計(jì)算:一般可查表確定。 = 4 * GB3 鐵心總質(zhì)量的計(jì)算鐵心質(zhì)量是指硅鋼片的總質(zhì)量，它是鐵心柱、鐵軛和轉(zhuǎn)角處質(zhì)量的總和。即為 式中 鐵心柱質(zhì)量，kg；鐵軛質(zhì)量，kg；角重，kg。 = 5 * GB3 空載損耗的計(jì)算在具體進(jìn)行空載損耗計(jì)算時(shí)，應(yīng)區(qū)別下列兩種不同情況來(lái)具體處理：對(duì)目前常采用的鐵心柱和

48、鐵軛凈截面相等（）的鐵心結(jié)構(gòu)，其空載損耗 為： （2-14）式中空載損耗附加系數(shù)，值與具體工藝、工裝或結(jié)構(gòu)有關(guān)，目前在一些技術(shù)先進(jìn)的工廠的值已有較大的降低；鐵心（硅鋼片）的總質(zhì)量（kg）硅鋼片單位質(zhì)量損耗， ；按設(shè)計(jì)磁通密度，查附表可得（2） 空載電流計(jì)算變壓器的空載電流（I）就是有功分量（I）和無(wú)功分量(I)的矢量和 = 1 * GB3 有功分量（I）的計(jì)算空載電流的有功分量，常用額定電流的百分值來(lái)表示時(shí)：100%=,% （2-15）式中 空載損耗，W； S變壓器的額定容量，kVA； = 2 * GB3 無(wú)功分量(I)的計(jì)算鐵心柱和鐵軛級(jí)數(shù)相同時(shí)，其空載電流無(wú)功分量的百分?jǐn)?shù)為：I=K （2-

49、16）式中 q為鐵心柱單位勵(lì)磁容量（VA/kg），q為鐵心柱接縫處單位面積的勵(lì)磁容量（VA/cm），N為鐵心中總的接縫數(shù)，A為接縫處的凈截面積附加系數(shù)，按下表2.6選取 = 3 * GB3 空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)：表2.6 附加系數(shù)鐵芯直徑210及以下215360370及以上冷軋硅鋼片1.11.21.3熱軋硅鋼片1112.10 溫升計(jì)算無(wú)論油浸式變壓器或是干式變壓器，它們?cè)谶\(yùn)行的過(guò)程中，由于有鐵耗與銅耗的存在，這些損耗都將轉(zhuǎn)換成熱能而向外發(fā)散，從而引起變壓器不斷發(fā)熱和溫度升高。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。最初，溫度上升很快，但隨著鐵心和繞組溫度的升高，

50、它們對(duì)周?chē)睦鋮s介質(zhì)（如油和空氣）就有一定的溫度差，這時(shí)繞組及鐵心就將一部分熱量傳到周?chē)慕橘|(zhì)中去，從而使周?chē)慕橘|(zhì)溫度升高，此時(shí)，由于繞組及鐵心有一部分熱傳給周?chē)橘|(zhì)，故本身溫度上升的速度將逐漸減慢。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)，而不再升高，這時(shí)繞組和鐵心繼續(xù)產(chǎn)生的熱量將全部散到周?chē)橘|(zhì)中。這就叫做熱平衡狀態(tài)。上述過(guò)程是受“傳熱學(xué)”的規(guī)律所決定的。(1) 鐵心對(duì)油溫升計(jì)算 = 1 * GB3 發(fā)熱中心高度 （2-17） = 2 * GB3 散熱中心高度 （2-18） = 3 * GB3 油箱單位熱負(fù)荷 （2-19）式中 qy單位熱負(fù)荷（W/m2）； 總散熱面積（m2）； P

51、0 空載損耗（W）； Pd（75）已考慮附加損耗的75時(shí)的短路損耗（a.自冷式變壓器油對(duì)空氣的平均溫升 （2-20）b.最高油面溫升的修正溫差（見(jiàn)表2.8） （2-21）表2.7 值高壓電壓等級(jí)（Kv）容量（KVA）1050050-7050-60180630-630070-18060-803550-6300150-200140-150290表2.8 表K00.670.71-0.80.81-0.880.89-0.940.95-0.991-1.021.03-1.051.06-1.11.11-1.151.16-1.1822.533.544.55678c.油面最高溫升： （2-22）式中 油對(duì)空氣的平

52、均溫升（K）；（2） 繞組對(duì)油的平均溫升變壓器在運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，超過(guò)油溫的繞組便面溫升，一般根據(jù)下列用試驗(yàn)方法得出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 式中，n與繞組結(jié)構(gòu)、被冷卻的表面狀況、油道尺寸及油的流速有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；q繞組表面上的單位熱負(fù)荷，;油的絕對(duì)黏度,cP.若油溫超過(guò)6070時(shí)，可忽略的影響，得出簡(jiǎn)化計(jì)算公式如： 適用于自冷、風(fēng)冷及強(qiáng)油冷等情況，n值一般在0.60.85之間。對(duì)于層式繞組（內(nèi)外繞組）：（3） 繞組對(duì)空氣的平均溫升繞組對(duì)空氣的溫升: （2-23）式中 w繞組對(duì)油的溫升（K）；y油對(duì)空氣的溫升（K）。繞組對(duì)空氣的溫升標(biāo)準(zhǔn)限值為65K，計(jì)算時(shí)通常控制在63K以下。在設(shè)計(jì)時(shí)，通常將繞組對(duì)油

53、的溫升控制在23K以下，而油對(duì)空氣的溫升控制在40K以下。這樣就能保證繞組對(duì)空氣的溫升不超過(guò)63K，又能保證頂層油對(duì)空氣的溫升不超過(guò)53K。2.11 變壓器重量計(jì)算（1） 油重計(jì)算 = 1 * GB3 油箱油重： （2-24）式中油箱體積，;對(duì)平頂油箱，；器身體積油箱橫斷面積：=+2RL （2-25）式中油箱高，；油箱內(nèi)半徑，；油箱直線部分長(zhǎng)，器身體積： 式中硅鋼片總重，kg；各繞組帶絕緣銅導(dǎo)線總重，kg；雜類(lèi)系數(shù)，銅線及以下， = 2 * GB3 管式油箱油管中的油重： （2-26）式中每米長(zhǎng)油管內(nèi)油重，kg/m；油管總長(zhǎng)，m（2） 器身質(zhì)量計(jì)算（用于銅線變壓器） （2-27）式中硅鋼片總重

54、，kg各繞組帶絕緣銅導(dǎo)線總重，kg雜類(lèi)系數(shù)，對(duì)于銅 （3） 油箱重量 = 1 * GB3 箱蓋重量：（平頂油箱） （2-28）式中平頂箱蓋厚度，；油箱平均直徑，；油箱直線部分長(zhǎng)度， = 2 * GB3 箱底重量（平底） （2-29）式中箱底厚， = 3 * GB3 箱壁重量： （2-30）式中箱壁厚度,;油箱高度,;油箱周長(zhǎng), = 4 * GB3 油管重量： （2-31）式中每米長(zhǎng)油管重，油管總長(zhǎng)， 油箱重量（管式油箱） （2-32）式中雜類(lèi)系數(shù)，管式油箱表2.9 儲(chǔ)油柜重量表直徑長(zhǎng)度變壓器總油重儲(chǔ)油柜中油量?jī)?chǔ)油柜中鋼件重直徑長(zhǎng)度變壓器總油重儲(chǔ)油柜中油重儲(chǔ)油柜鋼件重18040090594408

55、001100521005001156109001230581046001377111000137065108250400176813120016407711550022011141400192090122600265131516002190103129700310161661090023701121328003531817100026301241353106004052065120031501481457004752468140036801731458005422771160042002001509006103074180047402241551000678347720005260248160

56、1100745378025006600300170（4） 附件質(zhì)量 （2-33）式中：散熱器重，散熱器只數(shù)每只散熱器重，套管重量， 高、中、低壓套管只數(shù)每只套管重，查表儲(chǔ)油柜質(zhì)量，查表可知小車(chē)質(zhì)量，查表可知風(fēng)冷散熱器裝電機(jī)重，每臺(tái)變壓器風(fēng)冷散熱器數(shù)；每個(gè)風(fēng)扇重25，每個(gè)風(fēng)冷散熱器裝有2個(gè)電機(jī)凈油器重， （5） 變壓器總重G=G+G+G+G （2-34）1600KV-11/0.4型油浸電力變壓器電磁計(jì)算3.1 變壓器設(shè)計(jì)基本參數(shù)額定容量：額定電壓：U=11KV5%, U=0.4kV聯(lián)接組號(hào)：阻抗電壓：負(fù)載損耗：空載損耗：空載電流：其它：符合GB1049，GB6451，油浸式 ，戶(hù)外用3.2 電壓

57、和電流計(jì)算（1）高、低壓線電流高壓 低壓 （2）高、低壓相電流（3）高壓側(cè)線電壓（4）高壓側(cè)相電壓（5）低壓側(cè)相電壓U=3.3 鐵心計(jì)算由鐵芯柱直徑經(jīng)驗(yàn)公式D=K取K=55,S=533.33得D=264,由查表得到毛截面500.7cm，凈截面475.66cm，角質(zhì)量為195.13.4 繞組計(jì)算(1)每匝電壓初選磁通密度每匝電壓：(2)低壓繞組匝數(shù)W=則:=B=(3)高壓繞組匝數(shù)確定W= W= W= (4) 電壓比較核額定分接處： +5%分接處： -5%分接處： 均符合要求3.5 電磁線選擇及繞組軸向、輻向尺寸計(jì)算(1) 電磁線選擇 = 1 * GB3 高壓繞組為： 取紙包扁銅線， = 2 *

58、GB3 低壓繞組為：， 低壓并繞為：輻向*軸向=33(2) 線圈排布初選繞組高度H=nD=1.8264=475.2mm = 1 * GB3 高壓繞組：N= b=10.6，k=1,m=1,H=475.2每層匝數(shù)：N=44.8取45匝總層數(shù)：N=8.3取9層 = 2 * GB3 低壓繞組：N= b=14，k=1,m=3,H=475.2每層匝數(shù)：N=11.212匝總層數(shù):N=1.08取2層（3） 繞組軸向高度mm 高壓 低壓 11.05 14.45 （4） 繞組輻向高度mm 高壓 低壓 2.81 6.05 3.6 繞組絕緣半徑及導(dǎo)線長(zhǎng)度計(jì)算（1） 絕緣半徑mm 132 = 1 * GB3 繞組平均半

59、徑計(jì)算：低壓繞組平均半徑r=R+B/2=142+36.75/2=160.37mm 高壓繞組平均半徑r=R+B/2=213.75+28.89/2=228.20mm = 2 * GB3 繞組平均匝長(zhǎng)計(jì)算：低壓繞組l=2r=23.14160.37=1.00m高壓繞組l=2r=23.14228.2=1.43m = 3 * GB3 繞組導(dǎo)線總長(zhǎng)度計(jì)算：低壓繞組導(dǎo)線L=1.0013=13.00m高壓繞道導(dǎo)線L=1.43375=536.25m3.7 繞組導(dǎo)線電阻計(jì)算，負(fù)載損耗計(jì)算（1） 75CR=0.02135=3.9310R=0.02135=0.45（2） 負(fù)載損耗計(jì)算P=mIrP=383.980.45=

60、9521(kw)P=323093.9310=6285.81(kw)P=P+P=1.005(9521+6285.81)=15806.81(kw)=9%10%,符合標(biāo)準(zhǔn)偏差要求3.7 阻抗電壓計(jì)算（1） 高壓線圈平均有效電抗高度H=（1259+1156）=1225.5mm=122.5cm（2）計(jì)算漏磁空道總面積,a=3.67cm,a=2.89cm,a=3.5cmR=R+a=14.2+3.67=16.03cmR=R+a=21.37+2.89=22.82cmR=R+a+a=14.2+3.67+3.5=19.63cm=（aR+aR）+aR=110.30cm（3） 求漏磁總寬度=a+a+a=3.67+2.