畢業(yè)論文-干式變壓器計(jì)算

1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文PAGE 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 干式變壓器 院、 系：哈爾濱理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化 姓 名： 指導(dǎo)教師： 系 主 任： 2012年 6哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文PAGE IV干式變壓器計(jì)算摘要樹(shù)脂澆注干式變壓器是一種最為廣泛應(yīng)用的干式變壓器。其繞組表面由高質(zhì)量的防護(hù)材料組成，形成了覆蓋層。對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)且超銘牌額定值運(yùn)行能力強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)便。本文在介紹了干式絕緣變壓器知識(shí)的基礎(chǔ)上，概述了樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器的技術(shù)規(guī)范及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。并簡(jiǎn)單介紹了其設(shè)計(jì)理論及主要工藝流程，并且以SCB10-500/35為例，列出了樹(shù)脂澆注干式變壓器如何進(jìn)行材料

2、的選取以及設(shè)計(jì)的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，包括從變壓器鐵心、繞組、絕緣、損耗、短路阻抗到樹(shù)脂等絕緣材料的重量等。由于電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為科學(xué)研究領(lǐng)域中一個(gè)不可缺少的工具，在變壓器制造業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。并簡(jiǎn)要地使用AutoCAD繪圖軟件，繪制干式變壓器尺寸圖。通過(guò)對(duì)比設(shè)計(jì)結(jié)果和技術(shù)參數(shù)要求，處理在設(shè)計(jì)過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題，最后得出一個(gè)較優(yōu)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：干式變壓器，樹(shù)脂澆注，電磁計(jì)算，AutoCADDry-type transformer calculationAbstractThe cast resin dry-type transformer is one of the most widely used d

3、ry-type transformers. The winding surface of high-quality protective material, forming a cover layer. Environmental adaptation ability and super nameplate rating of ability to run, easy to maintain.After the introduction of dry insulation transformer of knowledge on the basis of an overview of the t

4、echnical specifications and structural characteristics of cast resin insulation dry-type transformer. And briefly describes the design theory and process to the SCB10-500/35 for example, listing the cast resin dry-type transformers material selection and design of the detailed calculation process, i

5、ncluding from the transformer core, the winding insulation the weight loss, short-circuit impedance to the resin insulating material.Electronic computer has become an indispensable tool in the area of scientific research in the transformer manufacturing industry has also been widely used. And a brie

6、f use of the AutoCAD software, drawing the dry-type transformer size chart.To deal with the problems arising in the design process by comparing the design results and technical parameters, in the end arrive at an optimal design.Key words：Dry - type transformer, Castresin, Electromagnetic calculation

7、,AutoCAD 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327907266 摘要 PAGEREF _Toc327907266 h I HYPERLINK l _Toc327907267 Abstract PAGEREF _Toc327907267 h II HYPERLINK l _Toc327907268 第1章 緒論 PAGEREF _Toc327907268 h 1 HYPERLINK l _Toc327907269 1.1 干式電力變壓器概況 PAGEREF _Toc327907269 h 1 HYPERLINK l _Toc327907270 1.2

8、干式變壓器分類(lèi) PAGEREF _Toc327907270 h 2 HYPERLINK l _Toc327907271 1.2.1 浸漬空氣絕緣 PAGEREF _Toc327907271 h 2 HYPERLINK l _Toc327907272 1.2.2 環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式電力變壓器 PAGEREF _Toc327907272 h 3 HYPERLINK l _Toc327907273 1.2.3 繞包絕緣干式電力變壓器 PAGEREF _Toc327907273 h 4 HYPERLINK l _Toc327907274 1.2.4 復(fù)合式絕緣干式電力變壓器 PAGEREF _Toc

9、327907274 h 5 HYPERLINK l _Toc327907275 1.3 樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器 PAGEREF _Toc327907275 h 5 HYPERLINK l _Toc327907276 1.3.1 產(chǎn)品狀況及其特點(diǎn) PAGEREF _Toc327907276 h 5 HYPERLINK l _Toc327907277 1.3.2 技術(shù)水平及質(zhì)量狀況 PAGEREF _Toc327907277 h 6 HYPERLINK l _Toc327907278 1.4 本文研究的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc327907278 h 7 HYPERLINK l _Toc3

10、27907279 第2章 樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器材料選擇及其生產(chǎn)工藝 PAGEREF _Toc327907279 h 8 HYPERLINK l _Toc327907280 2.1 工藝流程概述 PAGEREF _Toc327907280 h 8 HYPERLINK l _Toc327907281 2.2 絕緣、鐵心與繞組的選擇 PAGEREF _Toc327907281 h 8 HYPERLINK l _Toc327907282 2.2.1 絕緣用材料的選擇 PAGEREF _Toc327907282 h 8 HYPERLINK l _Toc327907283 2.2.2 鐵心的選擇 PAG

11、EREF _Toc327907283 h 9 HYPERLINK l _Toc327907284 2.2.3 繞組用材料的選擇 PAGEREF _Toc327907284 h 10 HYPERLINK l _Toc327907285 2.2.4 繞組型式的選擇 PAGEREF _Toc327907285 h 10 HYPERLINK l _Toc327907286 2.3 環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝特點(diǎn) PAGEREF _Toc327907286 h 10 HYPERLINK l _Toc327907287 2.3.1無(wú)填料樹(shù)脂澆注 PAGEREF _Toc327907287 h 10 HYPERLIN

12、K l _Toc327907288 2.3.2 有填料樹(shù)脂澆注 PAGEREF _Toc327907288 h 11 HYPERLINK l _Toc327907289 2.3.3 環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝設(shè)備及特點(diǎn) PAGEREF _Toc327907289 h 12 HYPERLINK l _Toc327907290 第3章 樹(shù)脂澆注干式變壓器的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907290 h 14 HYPERLINK l _Toc327907291 3.1 干式變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù) PAGEREF _Toc327907291 h 14 HYPERLINK l _Toc327907292 3.

13、1.1 表3-1中一些參數(shù)的介紹 PAGEREF _Toc327907292 h 15 HYPERLINK l _Toc327907293 3.1.2 電力干式變壓器執(zhí)行國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc327907293 h 15 HYPERLINK l _Toc327907294 3.2 樹(shù)脂澆注干式變壓器的計(jì)算過(guò)程 PAGEREF _Toc327907294 h 16 HYPERLINK l _Toc327907295 3.2.1基本的計(jì)算過(guò)程 PAGEREF _Toc327907295 h 16 HYPERLINK l _Toc327907296 3.2.2鐵心計(jì)算 PAGEREF _

14、Toc327907296 h 17 HYPERLINK l _Toc327907297 3.2.3 繞組計(jì)算 PAGEREF _Toc327907297 h 17 HYPERLINK l _Toc327907298 3.2.4 繞組絕緣半徑及平均匝長(zhǎng)的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907298 h 22 HYPERLINK l _Toc327907299 3.2.5 參考溫度（120）下繞組每相電阻及導(dǎo)線重量的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907299 h 23 HYPERLINK l _Toc327907300 3.2.6 負(fù)載損耗的計(jì)算 PAGEREF _Toc32790730

15、0 h 24 HYPERLINK l _Toc327907301 3.2.7 樹(shù)脂、玻璃纖維重量的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907301 h 24 HYPERLINK l _Toc327907302 3.2.8 空載損耗 PAGEREF _Toc327907302 h 24 HYPERLINK l _Toc327907303 3.2.9 短路阻抗的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907303 h 25 HYPERLINK l _Toc327907304 3.2.10 鐵心溫升的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907304 h 27 HYPERLINK l _Toc327907

16、305 3.2.11 高壓繞組溫升的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907305 h 28 HYPERLINK l _Toc327907306 3.2.12 低壓繞組溫升的計(jì)算 PAGEREF _Toc327907306 h 28 HYPERLINK l _Toc327907307 3.3 本章總結(jié) PAGEREF _Toc327907307 h 30 HYPERLINK l _Toc327907308 第4章 干式電力變壓器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖 PAGEREF _Toc327907308 h 31 HYPERLINK l _Toc327907309 4.1 計(jì)算機(jī)在干式電力變壓器輔助設(shè)計(jì)中

17、的概況 PAGEREF _Toc327907309 h 31 HYPERLINK l _Toc327907310 4.2 干式變壓器計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件(AutoCAD)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc327907310 h 31 HYPERLINK l _Toc327907311 4.3 干式電力變壓器尺寸圖 PAGEREF _Toc327907311 h 32 HYPERLINK l _Toc327907312 結(jié)論 PAGEREF _Toc327907312 h 34 HYPERLINK l _Toc327907313 致謝 PAGEREF _Toc327907313 h 35 HYPERL

18、INK l _Toc327907314 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc327907314 h 36 HYPERLINK l _Toc327907315 附錄A 英文原文 PAGEREF _Toc327907315 h 37 HYPERLINK l _Toc327907316 附錄B 英文翻譯 PAGEREF _Toc327907316 h 49- PAGE 54 -第1章 緒論1.1 干式電力變壓器概況19世紀(jì)初英國(guó)法拉第(17911867)確定了電磁感應(yīng)原理后，在19世紀(jì)中期，應(yīng)用感應(yīng)原理制成了世界上第一臺(tái)配電變壓器1。最初制成的配電變壓器以及其后的一段時(shí)間內(nèi)制造的變壓器，均是以空氣為絕

19、緣介質(zhì)的干式變壓器。為了滿足遠(yuǎn)距離電力輸送的需要，就必須提高輸電電壓等級(jí)這樣勢(shì)必尋找提高電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)耐電強(qiáng)度的途徑，于是礦物油作為電力變壓器的絕緣介質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于電力變壓器中，從而產(chǎn)生了油浸式變壓器。無(wú)論是電力變壓器還是特種變壓器，油浸式變壓器幾乎成為傳統(tǒng)的、惟一的結(jié)構(gòu)形式。隨著現(xiàn)代社會(huì)日新月異地快速發(fā)展，要求防火的場(chǎng)所大增加，如高層建筑、地鐵、火車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、石油化工企業(yè)及礦井內(nèi)部等場(chǎng)合日益增多，人們對(duì)變壓器的安全性能提出了越來(lái)越高的要求。由于礦物油易燃、易爆炸，因而油浸式變壓器不宜安裝于防火要求高的場(chǎng)所，而且在運(yùn)行中變壓器的滲漏油也會(huì)污染環(huán)境。為了滿足防火要求，各國(guó)的變壓器制造

20、廠家都在尋求礦物油的代用品，而這些代用品不但有毒，而且還不能降解，如多氯聯(lián)苯(PCB)(我國(guó)已明令禁止使用)。而合成方法制成的變壓器油代用品，如硅油等也因價(jià)格較高，除在電機(jī)車(chē)變壓器和高層建筑物變壓器中少量應(yīng)用外其它場(chǎng)合基本不用。近年來(lái)，干式電力變壓器應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如歐美等國(guó)，戶內(nèi)安裝的變壓器已明文規(guī)定不準(zhǔn)采用油浸式變壓器，一律采用防火型變壓器。干式變壓器同油浸式變壓器相比較具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1) 干式電力變壓器避免了由于運(yùn)行中發(fā)生故障而導(dǎo)致變壓器油發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。由于干式變壓器絕緣均為難燃材料，即使運(yùn)行中變壓器發(fā)生故障而引發(fā)火災(zāi)或有外來(lái)火源，也不會(huì)使火災(zāi)的災(zāi)情擴(kuò)大。2)

21、 干式電力變壓器不會(huì)像油浸式變壓器那樣存在滲漏油問(wèn)題，更無(wú)變壓器油老化等問(wèn)題，通常干式電力變壓器運(yùn)行維護(hù)和檢修工作大為減少，甚至可以免維修。3) 干式電力變壓器一般為戶內(nèi)式裝置，對(duì)特殊需要的場(chǎng)所亦可制成為戶外式。對(duì)戶內(nèi)式而言，它可以和開(kāi)關(guān)柜安裝于同一室內(nèi)，并可以和開(kāi)關(guān)柜共用一個(gè)外殼，從而可減少安裝面積。4) 干式電力變壓器由于無(wú)油,故其所屬附件也少,無(wú)儲(chǔ)油柜安全氣道和油門(mén)等部件,當(dāng)然也無(wú)密封等問(wèn)題。由于干式電力變壓器具有以上優(yōu)點(diǎn)，需求量迅猛增加。在美、日和德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家干式電力變壓器產(chǎn)已占配電變壓器產(chǎn)的20%以上,有的國(guó)家甚至占50%左右,而干變的成套變電站已占成套變電站的80%90%。我

22、國(guó)干式變壓器產(chǎn)量已占配電變壓器的10%以上。隨著城市電網(wǎng)智能化改造工程的加快，我國(guó)由于引進(jìn)了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，不但干式電力變壓器生產(chǎn)能力有了較大增長(zhǎng), 而且干變的技術(shù)水平也有了大幅度提高。目前 ,國(guó)內(nèi)外變壓器生產(chǎn)廠家主要根據(jù)絕緣材料的供應(yīng)情況，多數(shù)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了絕緣材料耐熱等級(jí)為B、F級(jí)的干式變壓器，而國(guó)外有的廠家，如日本的日立公司已生產(chǎn)了耐熱等級(jí)為H級(jí)的澆注絕緣和繞包絕緣干式電力變壓器。國(guó)內(nèi)也有廠家生產(chǎn)了H級(jí)絕緣干式電力變壓器。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的干式電力變壓器單臺(tái)最大容量為30000kVA/35，最高電壓等級(jí)為110kV，主要以3150kVA及以下，電壓等級(jí)多數(shù)為35/10kV為主。國(guó)產(chǎn)干式電力

23、變壓器己能滿足要求防火場(chǎng)合的需要，且部分產(chǎn)品已出口國(guó)外?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,要求防火的場(chǎng)合還將不斷增加，智能電網(wǎng)建設(shè)中的大量需求，因而干式電力變壓器還將有較大發(fā)展。1.2 干式變壓器分類(lèi)我國(guó)生產(chǎn)的干式電力變壓器, 按其制造工藝可分為浸漬空氣絕緣或普通干式電力變壓器、澆注絕緣干式電力變壓器和繞包絕緣干式電力變壓器，后兩者均為樹(shù)脂絕緣干式電力變壓器2。1.2.1 浸漬空氣絕緣到目前為止，浸漬空氣絕緣或普通干式電力變壓器已有60余年生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。浸漬式干變的繞組型式與繞制工藝基本上與油浸式變壓器繞組相同，區(qū)別在于繞組的導(dǎo)線絕緣、絕緣結(jié)構(gòu)材料、根據(jù)需要選用不同耐熱等級(jí)的絕緣材料制成B級(jí)、F級(jí)

24、和H級(jí)絕緣干式電力變壓器，如選用B級(jí)(耐熱等級(jí)為130)的QZ2/130聚脂漆包圓銅線、SBEB/130雙玻璃絲包銅扁線，SBEB/155雙玻璃絲包銅扁線，SBEQB/155雙玻璃絲包漆包扁銅線SBMB/155雙玻璃絲包薄膜包扁銅線等。H級(jí)的有QZY目前，我國(guó)生產(chǎn)此種變壓器的廠家除沈陽(yáng)變壓器有限責(zé)任公司、沈陽(yáng)第二變壓器廠外，還有不少變壓器廠家均可生產(chǎn)浸潰空氣絕緣干式電力變壓器。在全世界范圍內(nèi), 浸漬式干式電力變壓器同環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器一樣，是平行發(fā)展的,而且需求量也基本相同。 我國(guó)由于相當(dāng)多的變壓器 生產(chǎn)廠家引進(jìn)了樹(shù)脂澆注技術(shù), 從而造成了目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)干式變壓器的單一性, 但由于環(huán)保問(wèn)題

25、日益受到重視, 浸漬式干式電力變壓器將有較大發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外能與樹(shù)脂絕緣變壓器相抗衡的是新型的浸漬式干式變壓器。這種產(chǎn)品的特點(diǎn)如下：1) 絕緣耐熱等級(jí)高 ,據(jù)分析其在相同容量、相同損耗等技術(shù)參數(shù)的條件下，當(dāng)由原B級(jí)絕緣提高到H級(jí)時(shí)，則產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以提高。2) 防潮問(wèn)題可以得到較好解決。3) 真空浸漬工藝比澆注工藝簡(jiǎn)單。4) 防火性能比澆注變壓器好。5) 在高溫中燃燒不產(chǎn)生大量煙霧，更適用于對(duì)環(huán)保和安全有特殊要求的場(chǎng)合。對(duì)于浸漬式干式電力變壓器而言，浸漬工藝有壓力浸漬(VPI)工藝及真空浸漬(VI)工藝。 采用壓力浸漬工藝的干式變壓器是以Nomex紙作為導(dǎo)線絕緣和以Nomex層壓紙板作為線

26、段間墊塊的。MORA干式變壓器可將可燃物含量降到很低，在800美國(guó)杜邦公司推出的Reliatran干式變壓器。其絕緣結(jié)構(gòu)中采用了Nomex紙和紙板等絕緣材料，耐熱等級(jí)為H級(jí)，超銘牌額定值運(yùn)行能力強(qiáng)、抗短路能力強(qiáng)，噪聲較低。1.2.2 環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式電力變壓器環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器是20世紀(jì) 60年代發(fā)展起來(lái)的新產(chǎn)品。 此種變壓器的電氣性能好，防潮、耐污、超銘牌額定值運(yùn)行能力強(qiáng)。由于采用金屬模具澆注繞組，因此其表面光滑，制造誤差小。1964年德國(guó) AEG公司研制了第一臺(tái)400kVA、20kV環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式電力變壓器。1965年德國(guó)TU公司制造出第一代B級(jí)絕緣鋁箔繞組Geafol干式電

27、力變壓器, 到70年代末已發(fā)展成第三代鋁箔繞組干式電力變壓器。其高壓繞組為分段式鋁箔繞組，低壓繞組也采用鋁箔繞組。繞組在真空狀態(tài)下澆注后，加熱固化成型。1.2.3 繞包絕緣干式電力變壓器繞包絕緣干式電力變壓器也是樹(shù)脂絕緣的一種，與澆注絕緣干式電力變壓器的區(qū)別是繞組制造工藝方式不同。繞包絕緣干式電力變壓器是20世紀(jì)70年代末由原瑞典ASEA公司的Leeper廠(現(xiàn)合并于ABB公司)最先研制出F級(jí)絕緣繞包絕緣干式電力變壓器。其后日本的日立公司愛(ài)知電氣公司相繼研制出H級(jí)(MI樹(shù)脂等)產(chǎn)品。我國(guó)上海變壓器廠與ABB公司合資生產(chǎn)了F級(jí)繞包絕緣干式電力變壓器。哈爾濱電工學(xué)院(現(xiàn)哈爾濱理工大學(xué)電氣學(xué)院)也研

28、究開(kāi)發(fā)了繞包絕緣干式電力變壓器。并推出近十余廠家，但多數(shù)廠家還有待于形成規(guī)模生產(chǎn)。繞包絕緣干式電力變壓器，由于不需要復(fù)雜的真空設(shè)備和澆注模具，因而是干式電力變壓器生產(chǎn)工藝發(fā)展的重大進(jìn)步。該產(chǎn)品是采用了耐熱性高、機(jī)械性能和電氣性能良好的絕緣材料和繞包絕緣技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品。繞包繞組是在特殊設(shè)計(jì)的繞包機(jī)上，繞包繞組導(dǎo)線、層間絕緣的。繞包工藝主要有：一是玻璃絲浸漬(實(shí)際是玻璃絲通過(guò)膠槽掛以絕緣膠)絕緣膠然后將繞組加熱并旋轉(zhuǎn)固化，其表面形成環(huán)氧樹(shù)脂增強(qiáng)玻璃絲層，即玻璃鋼層。二是預(yù)浸絕緣膠玻璃絲帶固化后，繞包繞組內(nèi)外包封及層間絕緣，然后加熱固化，包封與層間絕緣與導(dǎo)線互相粘結(jié)，形成玻璃鋼層。第三種是在

29、繞組的內(nèi)外包封及層間絕緣以玻璃絲帶等增強(qiáng)后，再整體浸漬環(huán)氧樹(shù)脂，后加熱固化形成玻璃鋼體。我國(guó)多采用第一種繞包絕緣型式。繞包絕緣是在長(zhǎng)玻璃絲上掛絕緣膠，經(jīng)繞制后繞組的機(jī)械強(qiáng)度可大幅度提高。繞制時(shí)將掛膠的長(zhǎng)玻璃絲束繞于層間，絕緣膠帶人層間和匝間而充分浸透。當(dāng)掛膠玻璃絲交叉繞入，固化后可以提高繞組的機(jī)械強(qiáng)度。由于玻璃絲抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500N/mm2通常在80%玻璃絲束和20%的絕緣膠結(jié)合固化后其抗拉強(qiáng)度可達(dá)600700N/mm2,超過(guò)了銅導(dǎo)線(230N/mm2)的抗拉強(qiáng)度，這種機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到的狀態(tài)，絕緣無(wú)龜裂問(wèn)題。采用此種型式生產(chǎn)的繞包絕緣干式電力變壓器基本具有澆注絕緣干式電力變壓器特點(diǎn)。繞包絕緣干式

30、電力變壓器還具有以下特點(diǎn)：制造成本低,經(jīng)濟(jì)性好；絕緣膠包封層堅(jiān)韌且有一定彈性，無(wú)論在低溫下，或溫度突變時(shí)均不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象；經(jīng)旋轉(zhuǎn)固化處理后，表面質(zhì)稍差于澆注絕緣。但在工藝合理的條件下，在垂直面上輕易不沾積灰塵。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行的變壓器，其絕緣性能和散熱性能不會(huì)下降。1.2.4 復(fù)合式絕緣干式電力變壓器混合式絕緣干式電力變壓器兼有澆注絕緣和浸漬絕緣干式電力變壓器的某些優(yōu)點(diǎn)。通常高壓繞組部分采用澆注絕緣，而低壓繞組部分采用浸漬絕緣。這種結(jié)構(gòu)方式可減少澆注設(shè)備的投資，而且在長(zhǎng)期不用后再投入運(yùn)行時(shí)不需要進(jìn)行干燥處理。另外，還有一種混合式絕緣干式電力變壓器，其高壓繞組采用絕緣澆注的繞組，而低壓繞組采用銅箔繞

31、制的箔式繞組，層間絕緣則采用環(huán)氧樹(shù)脂布，經(jīng)加熱固化形成一整體，繞組有環(huán)氧樹(shù)脂端封，天津變壓器總廠，原福州變壓器廠生產(chǎn)的1600kVA干式電力變壓器即采用此種結(jié)構(gòu)型式。除上述的各種絕緣型式的干式電力變壓器以外，氣體絕緣變壓器也是干式電力變壓器的一種類(lèi)型，特別是SF6氣體絕緣干式電力變壓器，國(guó)外生產(chǎn)廠家較多；我國(guó)北京第二變壓器廠可批量生產(chǎn)，但考慮近期狀況，目前我國(guó)還難以具備大量生產(chǎn)SF6氣體絕緣干式電力變壓器的能力。1.3 樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器1.3.1 產(chǎn)品狀況及其特點(diǎn)自20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和高層建筑的不斷增多，對(duì)干式變壓器的需求越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)個(gè)別制造廠看到

32、了干式變壓器的前景，從國(guó)外引進(jìn)了新型的環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器制造技術(shù)，取代了原有的浸漬式干式變壓器和環(huán)氧樹(shù)脂加石英粉的所謂厚絕緣干式變壓器，并且迅速地占領(lǐng)了市場(chǎng)3。90 年代初，許多制造廠都看到了環(huán)氧澆注干式變壓器的潛力及經(jīng)濟(jì)效益，紛紛上馬引進(jìn)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)環(huán)氧澆注干式變壓器。迄今為止，全國(guó)已有百余家制造廠生產(chǎn)此種產(chǎn)品，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)量已達(dá)7 000 8 000MVA。我國(guó)上海變壓器廠早在20世紀(jì)60年代就研制開(kāi)發(fā)環(huán)氧樹(shù)脂澆注變壓器。北京變壓器廠引進(jìn)日本富士電機(jī)公司技術(shù)生產(chǎn)了B絕緣鋁箔分段式繞組樹(shù)脂澆注干式電力變壓器。廣東順德特種變壓器廠、山東金曼克電氣集團(tuán)股份有限公司引進(jìn)了德國(guó)MAY&CHRIS

33、TE公司的樹(shù)脂澆注干式電力變壓器技術(shù)。金曼克電氣集團(tuán)股份有限公司已經(jīng)生產(chǎn)了110kV級(jí)澆注絕緣干式電力變壓器。經(jīng)對(duì)引進(jìn)的澆注絕緣干變技術(shù)消化吸收，此技術(shù)已逐步完善，從而使該技術(shù)產(chǎn)品在市場(chǎng)上占有較大份額。澆注絕緣干式電力變壓器通常采用的絕緣材料，有聚脂樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂，這兩種樹(shù)脂的電氣性能、機(jī)械性能相差無(wú)幾，但在固化時(shí)兩者的體積收縮率卻相差較大，聚脂樹(shù)脂收縮后的殘余應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，因而澆注絕緣干式電力變壓器多采用環(huán)氧樹(shù)脂。另外，從降低局部放電的角度考慮，由于環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)導(dǎo)線的粘著能力很強(qiáng)，在合理工藝條件下，不易產(chǎn)生空隙，從而可降低局部放電的可能性。樹(shù)脂絕緣干式變壓器按繞組包封絕緣厚度可分

34、為厚層有填料絕緣(包封絕緣在 5mm及以上)結(jié)構(gòu)和薄層有填料及薄層無(wú)填料絕緣結(jié)構(gòu)繞組(包封絕緣厚度在2mm左右)結(jié)構(gòu)。上海變壓器廠生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的和北京變壓器廠引進(jìn)的澆注絕緣干式電力變壓器均屬于厚絕緣結(jié)構(gòu)型式；廣東順德特種變壓器廠和山東金曼克電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的干式電力變壓器屬于薄絕緣結(jié)構(gòu)。樹(shù)脂澆注絕緣的特點(diǎn):1) 阻燃。環(huán)氧樹(shù)脂為基料的絕緣膠，由于其自身的難燃性，因而不會(huì)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)助燃。2) 防潮和耐塵。由于繞組表面噴涂了三防漆，形成了覆蓋層，因而在塵埃、潮濕等惡劣環(huán)境條件下，對(duì)澆注絕緣干式電力變壓器不會(huì)產(chǎn)生影響。3) 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。繞組表面包封以絕緣膠的包封層，故繞組的機(jī)械強(qiáng)度提高，因而抗短

35、路強(qiáng)度也相應(yīng)捉高，一般均能可靠地通過(guò)短路試驗(yàn)。4) 超銘牌額定值運(yùn)行能力強(qiáng)。澆注成型繞組的熱容大，因而其超銘牌額定值運(yùn)行能力也相應(yīng)提高。5) 維護(hù)簡(jiǎn)便。澆注絕緣干式電力變壓器無(wú)需像油浸式變壓器那樣，需要定期試驗(yàn)及長(zhǎng)期停運(yùn)后通電干燥處理等維護(hù)。澆注絕緣干式電力變壓器是我國(guó)目前干變生產(chǎn)廠家最多，年產(chǎn)最大的產(chǎn)品，該技術(shù)產(chǎn)品引進(jìn)的廠家也多。1.3.2 技術(shù)水平及質(zhì)量狀況目前，國(guó)內(nèi)環(huán)氧澆注干式變壓器生產(chǎn)廠家，規(guī)模較大的，年生產(chǎn)容量在2000MVA以上，其次大致在5001000MVA之間；從電壓等級(jí)來(lái)看，這些廠家都能生產(chǎn)35kV 級(jí)干式變壓器。順德特變及山東金曼克集團(tuán)已生產(chǎn)了多臺(tái)35kV級(jí)16000kVA

36、，并能保持連續(xù)運(yùn)行的大型干式變壓器，在1997 年陸續(xù)投入天津、上海及北京等電網(wǎng)運(yùn)行。最早的兩臺(tái)35kV 產(chǎn)品掛在天津市市內(nèi)公用變電站，至今運(yùn)行良好，其性能已達(dá)國(guó)際一流水平。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的絕大部分指標(biāo)已優(yōu)于ABB 公司，僅是局放量高于ABB 產(chǎn)品，但從其絕對(duì)值來(lái)看，已遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。表1-1給出了樹(shù)脂絕緣澆注環(huán)氧干式變壓器和其主要競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品繞包絕緣干式變壓器的技術(shù)特點(diǎn)比較。通過(guò)表1-1我們可以看出，環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器還存在一定的缺點(diǎn)，但就現(xiàn)今發(fā)展來(lái)看，由于真空技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助成型、設(shè)計(jì)技術(shù)的日漸成熟。環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器的缺點(diǎn)已經(jīng)被漸漸克服，其性能已經(jīng)超過(guò)繞包絕緣干式變壓器。且由于

37、工藝的成熟，成本日漸降低。繞包絕緣干式變壓器的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)不盡明顯。表1-1 繞包絕緣與澆注絕緣干式電力變壓器的比較厚薄澆注絕緣繞包絕緣需真空混料、澆注。溫度、壓力、時(shí)間等影響因素多，工藝復(fù)雜無(wú)需澆注，工藝簡(jiǎn)便澆注在真空罐內(nèi)進(jìn)行，控制較困難繞包在檢視狀態(tài)下進(jìn)行所需設(shè)備多，體積龐大，占地面積較大設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少需模具，改變產(chǎn)品規(guī)格需增加澆注模具無(wú)需模具，增加產(chǎn)量只需添加設(shè)備由于熱膨脹系統(tǒng)原因，一般低壓采用鋁箔繞制，高壓采用銅線繞制。澆注干式變壓器繞組存在開(kāi)裂可能性可制成全銅變壓器，繞包工藝絕無(wú)開(kāi)裂可能性，低壓可箔繞、線繞1.4 本文研究的主要內(nèi)容通過(guò)查閱大量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與文獻(xiàn)，了解干式變壓器的發(fā)展?fàn)顩r

38、和分類(lèi)。并在此基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)一臺(tái)樹(shù)脂絕緣干式變壓器。進(jìn)行電磁計(jì)算和優(yōu)化工作。再對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果和參數(shù)要求進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷設(shè)計(jì)的是否合理，并探討設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。利用設(shè)計(jì)結(jié)果，通過(guò)CAD制圖軟件，畫(huà)出所設(shè)計(jì)變壓器的尺寸圖。第2章 樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器材料選擇及其生產(chǎn)工藝2.1 工藝流程概述多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)在樹(shù)脂澆注干式變壓器的設(shè)計(jì)方面做了大量的研究，并積累了豐富的制造經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。隨著干式變壓器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和對(duì)性能要求的提高，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂及其輔料的技術(shù)指標(biāo)要求也隨之提高，對(duì)澆注工藝也提出了更高要求。為了滿足干式變壓器的電氣和機(jī)械性能的要求，要進(jìn)行合理地選擇干變的

39、鐵心、繞組、絕緣材料，還必須有可行的澆注工藝。圖2-1 樹(shù)脂絕緣干式變壓器生產(chǎn)工藝流程2.2 絕緣、鐵心與繞組的選擇2.2.1 絕緣用材料的選擇樹(shù)脂絕緣干式變壓器通常采用的絕緣材料，有聚脂樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂，這兩種樹(shù)脂的電氣性能和機(jī)械性能相差無(wú)幾，但在固化時(shí)兩者的體積收縮率卻相差較大，聚脂樹(shù)脂收縮后的殘余應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，因而澆注絕緣干式變壓器廣泛地采用環(huán)氧樹(shù)脂。另外，從降低局部放電的角度考慮，由于環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)導(dǎo)線的粘著力很強(qiáng)，在合理的工藝條件下，不易產(chǎn)生空隙，從而可降低局部放電的可能性。同時(shí)，它不僅是一種難燃、阻燃的材料，而且具有優(yōu)越的電氣性能。參見(jiàn)表2-1：表2-1 用于干式變壓器的環(huán)

40、氧樹(shù)脂的材料性能變形溫度,90100 線膨脹系數(shù),K-16070導(dǎo)熱系數(shù), W/(mk)0.20.3抗彎強(qiáng)度,Nmm-2130150抗張強(qiáng)度,Nmm-28090壓縮強(qiáng)度,Nmm-2130150介質(zhì)損耗角正切tan,%1介質(zhì)常數(shù)4 體積電阻率,cm10161017絕緣擊穿電壓,kVmm-11822 2.2.2 鐵心的選擇干式變壓器的鐵心由磁導(dǎo)率很高的晶粒取向冷軋硅鋼片疊裝并經(jīng)夾緊裝置構(gòu)成?，F(xiàn)代干式變壓器硅鋼片的厚度（0.27-0.35mm）很薄，因而其中渦流損耗很小。 作為變壓器的內(nèi)部骨架，其夾緊是通過(guò)鐵心的夾緊裝置將硅鋼片成為機(jī)械機(jī)構(gòu)上的整體，并在其上套有繞組，支持著引線，并安裝變壓器所有部件

41、。我國(guó)生產(chǎn)的干式變壓器中均采用心式鐵心，即繞組包圍了鐵心柱的結(jié)構(gòu)型式。鐵心的質(zhì)量約占變壓器質(zhì)量的55%，為框形閉合結(jié)構(gòu)。目前，我國(guó)在干式電力變壓器鐵心中基本上采用冷軋硅鋼片。硅鋼片在煉鋼過(guò)程中加入了3%-5%的硅，以便提高硅鋼片的導(dǎo)磁率和電阻率，減少硅鋼片中磁滯損耗和渦流損耗。不可以加過(guò)多，否則硅鋼片會(huì)變脆而使加工困難。表2-2 硅鋼片性能表牌號(hào)公稱(chēng)厚度,mm理論密度,kg/dm3最大鐵損,W/kg最小磁感,T最小彎曲次數(shù)最小疊裝系數(shù),%30Z1400.307.651.401.78195.530Z140硅鋼片的性能如表2-2所示。2.2.3 繞組用材料的選擇干式變壓器繞組的導(dǎo)電材料主要是用銅線

42、和鋁線。銅的機(jī)械強(qiáng)度比鋁高，電阻系數(shù)比鋁小。對(duì)于樹(shù)脂絕緣干式變壓器而言，鋁導(dǎo)線或箔導(dǎo)線組的包封絕緣可以減小開(kāi)裂的可能性。但由于包封絕緣尺寸和形狀不同產(chǎn)生不同的收縮量，采用鋁電磁線也不絕對(duì)避免開(kāi)裂；應(yīng)適當(dāng)調(diào)整所加填料比，增填料，或加入增韌劑，可減小膨脹系數(shù)。由于鋁箔的線膨脹系數(shù)與樹(shù)脂加石英粉的線膨脹系數(shù)比較接近，所以一般樹(shù)脂加石英粉的澆注變壓器，其導(dǎo)線多用鋁箔。而銅箔與樹(shù)脂加玻璃纖維的線膨脹系數(shù)更接近，因此用這兩種導(dǎo)體材料問(wèn)題均不大。但銅箔變壓器價(jià)格要比鋁箔的貴20%30%。在變壓器容量相同條件下，繞組為鋁導(dǎo)線的截面積比銅的要大，導(dǎo)線電流密度要小。在負(fù)載損耗和短路阻抗相同情況下，鋁線繞組變壓器的

43、鐵心直徑比銅的要小，鐵窗高度要高。這種情況下可考慮用銅導(dǎo)線。對(duì)于樹(shù)脂絕緣干式變壓器，導(dǎo)線絕緣為相應(yīng)耐熱等級(jí)的絕緣漆和玻璃絲。2.2.4 繞組型式的選擇對(duì)樹(shù)脂絕緣而言，由于工藝上的原因，均無(wú)法采用餅式繞組。樹(shù)脂絕緣干式變壓器的高壓繞組多采用層式繞組或分段層式繞組，段間距離可根據(jù)導(dǎo)線尺寸和段間電位差而采用梯形結(jié)構(gòu)。一般分段的段間高度可控制在1520 mm范圍內(nèi)。一般分四段，分段數(shù)目過(guò)多也無(wú)必要。低壓繞組采用“類(lèi)似螺旋式”即取消段間氣道的螺旋式繞組、箔式繞組。若采用箔式繞組，樹(shù)脂絕緣干式變壓器的繞組包封絕緣厚度可能受工藝因素的影響，出現(xiàn)包封絕緣層厚度不均勻的情況。因此決定包封絕緣厚度起作用的不是理論

44、計(jì)算的厚度，而是實(shí)際絕緣厚度，該厚度滿足機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度要求。當(dāng)采用薄絕緣條件下，包封厚度為2mm左右。2.3 環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝特點(diǎn)2.3.1無(wú)填料樹(shù)脂澆注這種純樹(shù)脂澆注的干式變壓器內(nèi)外絕緣厚度一般為1.52mm，屬于薄絕緣。目前我國(guó)使用的產(chǎn)品以這種結(jié)構(gòu)最多，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：變壓器高、低壓繞組內(nèi)外層采用玻璃纖維增強(qiáng)，在真空狀態(tài)下采用環(huán)氧樹(shù)脂用模具進(jìn)行澆注，線圈導(dǎo)體外部形成富有彈性的既韌又薄的樹(shù)脂包封層，它可隨線圈一起膨脹和收縮，因而不再擔(dān)心會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。另外，由于包封絕緣層的厚度很薄，既達(dá)到了包封的效果，又減少了包封絕緣層的溫差，因而對(duì)改善澆注線圈的熱傳導(dǎo)是非常有益的。另外，薄絕緣結(jié)構(gòu)還可以在線

45、圈內(nèi)設(shè)置軸向氣道，這樣就可以增加線圈的散熱面，從而散熱能力好，給制造大容量干式變壓器提供了有利的條件。樹(shù)脂結(jié)構(gòu)產(chǎn)品與澆注圖見(jiàn)圖2-1圖2-1 樹(shù)脂結(jié)構(gòu)產(chǎn)品與澆注2.3.2 有填料樹(shù)脂澆注有填料樹(shù)脂澆注繞組，由于在樹(shù)脂中加入石英粉作為填料，可使樹(shù)脂機(jī)械強(qiáng)度增加，膨脹系數(shù)減小，導(dǎo)熱性能提高，從而可降低材料成本，且繞組外觀較好。有填料樹(shù)脂澆注又分為厚層有填料樹(shù)脂澆注和薄層有填料樹(shù) 圖2-2 加填料結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂脂澆注兩種形式。1) 厚層有填料樹(shù)脂澆注早期的環(huán)氧澆注式干變都是采用厚絕緣的澆注式線圈，其低壓繞組為鋁箔繞制的F級(jí)圓筒式繞組，繞組端部用樹(shù)脂澆注。高壓繞組采用分段圓筒式結(jié)構(gòu)，在真空狀態(tài)下采用以石英

46、粉為填料的環(huán)氧樹(shù)脂用模具進(jìn)行澆注。絕緣耐熱等級(jí)為B級(jí)，樹(shù)脂層的厚度一般為68mm。當(dāng)變壓器運(yùn)行后由于發(fā)熱極易致環(huán)氧澆注層的開(kāi)裂，并形成小的空氣隙，以致引發(fā)局部放電，這將嚴(yán)重威脅變壓器的運(yùn)行可靠性，加之由于局部放電所引起的電腐蝕還將大大縮短變壓器的使用壽命。隨著技術(shù)的進(jìn)步，厚絕緣就逐步為薄絕緣所代替。2) 薄層有填料樹(shù)脂澆注這種變壓器低壓繞組采用銅線或銅箔繞制成圓筒式，高壓繞組采用銅導(dǎo)線繞制成分段圓筒式。高低壓繞組分別裝入模具，在真空狀態(tài)下采用以超細(xì)石英粉為填料的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行澆注，但是這必須在嚴(yán)格的工藝與先進(jìn)的工裝下進(jìn)行，否則，就會(huì)出現(xiàn)攪拌不均勻或者在澆注過(guò)程中發(fā)生石英粉沉積現(xiàn)象。低壓繞組內(nèi)層樹(shù)

47、脂厚2.5mm，外層2.55mm。高壓繞組內(nèi)層樹(shù)脂厚2.5mm，外層3.55mm。絕緣等級(jí)為F級(jí)。加填料結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂產(chǎn)品與澆注見(jiàn)圖2-2。2.3.3 環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝設(shè)備及特點(diǎn)環(huán)氧樹(shù)脂澆注工藝屬于模注成型技術(shù)，是干式變壓器中澆注繞組較為成熟的一種工藝。世界許多國(guó)家都已廣泛使用。其主要特點(diǎn)是：1) 繞組被固定在金屬模內(nèi)，注入的環(huán)氧樹(shù)脂混合料滲透至繞組各層間，將其固化成型，使之與導(dǎo)線、絕緣材料牢固地結(jié)合成一體，固化成型后的繞組具有極高的機(jī)械強(qiáng)度。2) 由于繞組和樹(shù)脂混合料均在高真空狀態(tài)下脫氣，所以固化成型后，繞組的局部放電量很低。3) 在凝膠過(guò)程中，保持一定的壓力，使補(bǔ)償罐內(nèi)的樹(shù)脂流入模腔內(nèi)，以補(bǔ)償

48、因樹(shù)脂固化收縮引起的缺料，防止出現(xiàn)澆注缺陷。4) 在固化過(guò)程中，采用階梯固化工藝，使繞組的內(nèi)應(yīng)力降到最低，避免繞組開(kāi)裂。樹(shù)脂澆注干式變壓器繞組澆注質(zhì)量的提高，會(huì)使變壓器的局放水平和絕緣性能得到改善，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命。就環(huán)氧樹(shù)脂膠澆注工藝來(lái)講，國(guó)內(nèi)已在這方面作了大量研究工作，并積累了豐富的制造經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。隨著干式變壓器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和對(duì)性能要求的提高，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂及其輔料的技術(shù)指標(biāo)要求也隨之提高，對(duì)澆注工藝也提出了更高要求。為了滿足干式變壓器的電氣和機(jī)械性能的要求，除了合理設(shè)計(jì)環(huán)氧樹(shù)脂混合料的配方外，還必須有可行的澆注工藝及合理的工藝參數(shù)。這樣就能保證澆注品的優(yōu)良性能，而這一領(lǐng)域的

49、許多工作還有待于進(jìn)一步的探索和研究，以不斷提高澆注工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量。第3章 樹(shù)脂澆注干式變壓器的計(jì)算3.1 干式變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù)干式變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù)是使產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或者用戶在合同中提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求。在合同中通常包括以下一些技術(shù)規(guī)范：表3-1 變壓器技術(shù)條件表變壓器型式干式變壓器型號(hào)SCB10-500/35額定容量,kVA500相數(shù)3頻率,Hz50額定電壓,kV35/0.4分接范圍22.5%絕緣等級(jí)F連接組別Dyn11阻抗電壓,%6溫升限值,K100空載損耗,W1480負(fù)載損耗（75）,5180局部放電量,pC5冷卻方式AN/AF變壓器重量,kg2820變壓器外形尺寸,mm

50、長(zhǎng)寬護(hù)等級(jí)IP20變壓器防護(hù)外殼尺寸,mm長(zhǎng)寬高255017002500硅鋼片牌號(hào)30Z140執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T10228-2008，GB1094.11-20071) 變壓器的型式： 相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式、耦合方式。2) 額定容量，各繞組的容量，不同冷卻方式下的容量。3) 變壓器額定電壓、分接范圍。4) 額定頻率。5) 各繞組的首末端的絕緣水平。6) 變壓器的阻抗電壓百分值。7) 繞組結(jié)線方式及連接組標(biāo)號(hào)。8) 負(fù)載損耗、空載損耗、空載電流百分值。9) 安裝地點(diǎn)海拔高度。此外，用戶可能還有一些特殊參數(shù)。干式變壓器計(jì)算的任務(wù)，就是根據(jù)上述技術(shù)規(guī)范，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

51、，如電力變壓器、干式變壓器的技術(shù)參數(shù)和要求、高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合及高電壓試驗(yàn)技術(shù)和其它專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定變壓器電磁負(fù)載，幾何尺寸、電、熱、機(jī)械方面的性能數(shù)據(jù)，以滿足使用部門(mén)的要求。對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，在滿足性能指標(biāo)前提下，具有良好的工藝性和先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)為設(shè)計(jì)SCB10-500/35變壓器。其技術(shù)條件如上表3-1所示。3.1.1 表3-1中一些參數(shù)的介紹1) 局部放電量該參數(shù)為測(cè)量所得，所有的干式變壓器均應(yīng)進(jìn)行局部放電測(cè)量。測(cè)量應(yīng)按GB 1094.3和GB/T 7354的規(guī)定進(jìn)行。局部放電測(cè)量應(yīng)在u3.6 kV的繞組上進(jìn)行。2) 冷卻方式標(biāo)注了干式變壓器冷卻方式，其中AN代

52、表空氣自然冷卻，AF為配置風(fēng)冷系統(tǒng)。3) 防護(hù)等級(jí)標(biāo)注了干式變壓器對(duì)安裝環(huán)境的防護(hù)程度為IP20。IP為INGRESS PROTECTION的英文縮寫(xiě)。IP防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。IP20是指：防止人的手指接觸到電器內(nèi)部的零件，防止中等尺寸(直徑大于12mm)的外物侵入，對(duì)水或濕氣無(wú)特殊的防護(hù)。3.1.2 電力干式變壓器執(zhí)行國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)介1) GB/T10228-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三相干式電力變壓器的性能參數(shù)、技術(shù)要求、測(cè)試項(xiàng)目及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。標(biāo)準(zhǔn)適用于電壓等級(jí)為6 k

53、V、10 kV、20 kV及35 kV，額定頻率為50 Hz，額定容量為30 kVA20 000 kVA，繞組的絕緣耐熱等級(jí)為B級(jí)、F級(jí)和H級(jí)的戶內(nèi)使用的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓或有載調(diào)壓三相干式電力變壓器。2) GB1094.11-2007 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三相干式電力變壓器的試驗(yàn)規(guī)程，各項(xiàng)參數(shù)的允許值，運(yùn)行條件使用條件等規(guī)定。適用于設(shè)備最高電壓為40.5 kV及以下，且至少有一個(gè)繞組是在高于1.1 kV時(shí)運(yùn)行的干式電力變壓器(包括自耦變壓器)。本部分適用于各種結(jié)構(gòu)、工藝的干式變壓器。3.2 樹(shù)脂澆注干式變壓器的計(jì)算過(guò)程3.2.1基本的計(jì)算過(guò)程以下主要針對(duì)電力變壓器而言，特種變壓器的計(jì)算基本與之相同，只需考慮特

54、殊要求和自身特點(diǎn)即可4。1)根據(jù)技術(shù)合同，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，決定變壓器規(guī)格及相應(yīng)的性能參數(shù)，如額定容量、額定電壓、聯(lián)結(jié)組別、短路損耗、負(fù)載損耗、空載損耗及空載電流等。2)確定硅鋼片牌號(hào)及鐵心結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算鐵心柱直徑，計(jì)算心柱和鐵軛截面。3)根據(jù)硅鋼片牌號(hào)，初選鐵心柱中磁通密度，計(jì)算每匝電勢(shì)。4)初選低壓匝數(shù)，湊成整匝數(shù)，根據(jù)此匝數(shù)再重算鐵心柱中的磁通密度及每匝電勢(shì)、再算出高壓繞組額定分接及其他各分接的匝數(shù)。5)根據(jù)變壓器額定容量及電壓等級(jí)，計(jì)算或從設(shè)計(jì)手冊(cè)中選定變壓器主、從絕緣結(jié)構(gòu)。6)根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)形式，確定導(dǎo)線規(guī)格，進(jìn)行繞組段數(shù)、層數(shù)、匝數(shù)的排列，計(jì)算出段數(shù)、層數(shù)、總匝數(shù)及每層的匝

55、數(shù)、每段匝數(shù)。7)計(jì)算繞組的軸向高度及輻向尺寸。計(jì)算繞組幾何高度、電氣高度及窗高。8)計(jì)算絕緣半徑，確定變壓器中心距M0，高、低壓繞組平均匝長(zhǎng)L。9)初算短路阻抗無(wú)功分量，大型變壓器無(wú)功分量值應(yīng)與短路阻抗標(biāo)準(zhǔn)值接近。10)計(jì)算繞組負(fù)載損耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型變壓器），檢查短路阻抗是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。11)計(jì)算繞組溫升，不合格時(shí)，可調(diào)整導(dǎo)線規(guī)格、或調(diào)整線段數(shù)及每段匝數(shù)的分配，當(dāng)超過(guò)規(guī)定值過(guò)大時(shí)，則需要調(diào)整變更鐵心柱直徑。12)計(jì)算短路機(jī)械力及導(dǎo)線應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)調(diào)整安匝分布或加大導(dǎo)線截面。13)計(jì)算空載性能及變壓器總損耗，計(jì)算變壓器重量。3.2.2鐵心計(jì)算鐵心選用30Z1

56、40硅鋼片，全斜接縫，疊片系數(shù)k0=0.97，鐵心型式：三相三柱式25。鐵心直徑：Pt為三相變壓器每相容量，故Pt=Pn/3=500/3kVA，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取K=58根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：208.396mm (3-1)由于鐵心直徑的位數(shù)取0或者是5，所以變壓器的鐵心直徑為：D=210鐵心凈橫截面積：根據(jù)公式，計(jì)算可得：346.36cm3.2.3 繞組計(jì)算初選磁密：B=1.65T初算每匝電壓：f=50Hz鐵心凈橫截面積經(jīng)查表得出：At=314.6cm由公式，計(jì)算可得et=11.52V計(jì)算低壓繞組匝數(shù)：因?yàn)榈蛪簜?cè)是y接，故231V，計(jì)算可得W(繞組匝數(shù))=231/11.52=20.05取整得W=21重新

57、計(jì)算每匝電壓：10.997V重新計(jì)算鐵心磁密：=1.622T計(jì)算高壓繞組匝數(shù)：高壓繞組一般均設(shè)有分接線匝，這樣就應(yīng)根據(jù)各分接的相電壓求出各分接匝數(shù)；因?yàn)楦邏簜?cè)是D接，故35kV。高壓繞組為5級(jí)調(diào)壓即為調(diào)壓，共5級(jí)，則每級(jí)電壓的計(jì)算如下：36750V；35875V； 35000V； 34125V；33250V。由公式，可得每級(jí)調(diào)壓所對(duì)應(yīng)的繞組匝數(shù)計(jì)算如下：36750/10.997=3341.820；35875/10.997=3262.253；35000/10.997=3182.686；34125/10.997=3103.119；33250/10.997=3023.552；取整，得：W1=3342

58、；W2=3262；W3=3183；W4=3103；W5=3024即高壓繞組分接匝數(shù)及電壓比校核如表2-2所示表3-2 高壓繞組匝數(shù)及電壓校核調(diào)壓范圍+22.5%+2.5%0%-2.5%-22.5%匝數(shù)33423262318331033024電壓,V36751.97435872.21435003.45134123.69133254.928電壓比校核+0.005%-0.001%+0.001%-0.003%+0.002%電流的計(jì)算：高壓側(cè)為D接，故：，PN=500kVA，35kV計(jì)算可得8.2A低壓側(cè)為y接，故：，PN=500kVA，UL=0.4kV計(jì)算可得721.7A低壓繞組的計(jì)算：從澆注干式變壓

59、器的設(shè)計(jì)、工藝和生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)看，低壓繞組一般采用箔式繞組結(jié)構(gòu)。箔式繞組，一層就是一匝，也就是只有一段，每段的長(zhǎng)度即為導(dǎo)線寬度950mm。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，我們選低壓側(cè)端絕緣為20mm，空氣距離為45mm，層間絕緣為表面絕緣0.36mm.前面已經(jīng)計(jì)算出總匝數(shù)為20，我們可以分為三層（7+7+7=21），相臨兩層之間加氣道，氣道厚度均為8mm。具體計(jì)算如下：初選電流密度：2.3A/mm計(jì)算導(dǎo)線截面積：721.7/2.3=313.78mm2根據(jù)計(jì)算得出的導(dǎo)線截面積，查表找出最接近的導(dǎo)線規(guī)格。選線規(guī)：0.35950/332.5，導(dǎo)線截面積S=332.5mm重新計(jì)算電流密度：由公式，計(jì)算可得：721.7

60、/332.5=2.17A/mm2 (3-3)計(jì)算低壓繞組軸向尺寸：950 箔式導(dǎo)線高度，即軸向長(zhǎng)度，mm +202 端絕緣高度，mm990繞組軸向總高度,，mm +452繞組到上下鐵軛距離，mm1080鐵心窗高（Hw），mm計(jì)算低壓繞組輻向尺寸：輻向有21層，被2個(gè)氣道隔開(kāi)，分為：7層、7層、7層0.35 箔式導(dǎo)線厚度，mm 7 總層數(shù)2.45 +0.186 絕緣總厚度(Nm-1)每層絕緣厚度，mm3.53 （1+3%）輻向裕度取3%3.6359 +0.36 表面絕緣厚度，mm3.9959 (4.00) 由于低壓繞組輻向總厚度=6層輻向厚度+氣道1厚度+6層輻向厚度+氣道2厚度+7層輻向厚度