變壓器線圈的基本要求

變壓器線圈的基本要求第1頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1對(duì)變壓器線圈的基本要求

線圈是構(gòu)成變壓器電路部分的核心，要保證變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，變壓器的線圈必須滿足以下三點(diǎn)基本要求。第2頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1.1電氣強(qiáng)度

在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行中，其絕緣必須能可靠地承受住以下四種電壓的作用，即大氣過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、暫態(tài)過(guò)電壓和長(zhǎng)期工作電壓。操作過(guò)電壓與暫態(tài)過(guò)電壓統(tǒng)稱為內(nèi)部過(guò)電壓。第3頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)大氣過(guò)電壓也叫雷電過(guò)電壓。自然界的雷電一閃即逝，作用的時(shí)間很短，只有幾至幾十微秒，但電壓很高，可達(dá)1000kv以上，電流也很大，大到100kA以上。如果雷電直接擊在變壓器上，變壓器就會(huì)立即毀壞。因此，變壓器是不能直接承受雷擊的。第4頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)操作過(guò)電壓就是電力系統(tǒng)中正常操作中出現(xiàn)的過(guò)電壓，如空載變壓器的投入與切除運(yùn)行等。這種過(guò)電壓是一種衰減振蕩波，持續(xù)時(shí)間較短。

第5頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)暫態(tài)過(guò)電壓系統(tǒng)突然失去負(fù)載或單相故障接地、電弧接地、鐵磁諧振等情況突然出現(xiàn)的過(guò)電壓，通?？蛇_(dá)額定電壓的1.3~1.5倍，作用時(shí)間不足一秒至數(shù)十秒。第6頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4)

長(zhǎng)期工作電壓，變壓器在長(zhǎng)期工作電壓作用下，其絕緣不得有游離現(xiàn)象，更不得有局部放電或擊穿發(fā)生。因此，電壓較高的線圈出頭，引線直徑不得過(guò)細(xì)，并有一定厚度的絕緣覆蓋；線圈內(nèi)外表面電力線集中的地方，尤其是高電壓產(chǎn)品，往往都有隔板、角環(huán)，端部有靜電板等。第7頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月匝絕緣

線圈的匝間也有一定的工作電壓，導(dǎo)線的匝絕緣必須在工作電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，不得有游離。導(dǎo)線匝絕緣的游離電壓一般值如下表：第8頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月匝絕緣游離電壓一般值（kv,有效值）

匝絕緣厚度（mm)0.450.951.351.952.95工藝過(guò)程真空干燥，一般浸油

22.53____真空干燥，真空浸油

3456__第9頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意!!!從確保安全運(yùn)行角度出發(fā)，匝絕緣的長(zhǎng)期過(guò)電壓，建議至少應(yīng)比表中值低10~15%。

第10頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2.耐熱強(qiáng)度線圈的耐熱強(qiáng)度包含兩方面：其一，在長(zhǎng)期工作電流產(chǎn)生的熱作用下，線圈絕緣的使用壽命應(yīng)不少于二十年；其二，變壓器在運(yùn)行條件下，在任意線端發(fā)生突然短路，線圈應(yīng)能承受住此電流所產(chǎn)生的熱作用而無(wú)損傷。

第11頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2.1.線圈絕緣的使用壽命

根據(jù)長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)，由于變壓器的電壓較高、電場(chǎng)作用較強(qiáng)等因素，要保證變壓器的使用壽命不低于20年，其所用絕緣材料的長(zhǎng)期使用的極限溫度，實(shí)際比上表的數(shù)值略低，例如油浸式變壓器的絕緣（A級(jí)）長(zhǎng)期使用的極限溫度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)為98℃。顯然，絕緣長(zhǎng)期運(yùn)行的溫度越低，絕緣老化慢，使用壽命長(zhǎng)，相反，長(zhǎng)期運(yùn)行的溫度高，絕緣老化快，使用壽命短。

第12頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

絕緣材料的耐熱分級(jí)

耐熱分級(jí)

AEB

F

H

極限溫度（℃）105

120130

155

180第13頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6度定則(1)

當(dāng)t=98℃時(shí)，使用壽命A=20年(正好是經(jīng)濟(jì)使用壽命)；A=20*298/6*2-98/6=20*20=20(2)當(dāng)t=104℃時(shí)，使用壽命A=10

年；

A=20*298/6*2-104/6=20*2-1=10(3)當(dāng)t=92℃時(shí)，使用壽命A=40年。A=20*298/6*2-92/6=20*21=40

即，溫度每升高（或降低）6℃,絕緣老化壽命降低一半（或提高一半），這被稱為“6度定則”。第14頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2.2.線圈的熱穩(wěn)定

變壓器在運(yùn)行中，由于事故、網(wǎng)絡(luò)或變壓器端子會(huì)發(fā)生突然短路，在線圈中會(huì)流過(guò)超過(guò)正常工作電流數(shù)倍至數(shù)十倍的短路電流，短時(shí)內(nèi)線圈損耗加大，溫度很快上升，即瞬變過(guò)熱。這個(gè)溫度可達(dá)250℃~300℃,這種瞬間溫度是允許的，但作用時(shí)間不得超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。第15頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2.3機(jī)械強(qiáng)度

根據(jù)電磁原理可知，放在磁場(chǎng)里的載流導(dǎo)體，在電流和磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力。正常情況下，線圈的電動(dòng)力不大，但當(dāng)變壓器受到短路電流的沖擊，其電流可為正常額定電流的數(shù)倍至數(shù)十倍。電動(dòng)力與電流的平方成正比，因此線圈所受到的電動(dòng)力可為正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)十至數(shù)百倍，甚至更高。正常情況下，線圈的電動(dòng)力不大，但是，如果線圈制造過(guò)程中，線段松動(dòng)、導(dǎo)線彎曲、導(dǎo)線表面有裂紋、起皮、毛刺，導(dǎo)線焊接不好及導(dǎo)線絕緣破損等缺陷，由于電動(dòng)力引起的長(zhǎng)期振動(dòng)，會(huì)使這些缺陷擴(kuò)大，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間長(zhǎng)期互相摩擦致使絕緣損壞而放電，這就會(huì)造成正常運(yùn)行中的線圈突然損壞。

第16頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈橫向受力情況

當(dāng)突發(fā)短路時(shí)，對(duì)外線圈來(lái)說(shuō)，橫向電動(dòng)力使導(dǎo)線受拉應(yīng)力。拉應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)線被拉長(zhǎng)，線圈直徑擴(kuò)大，發(fā)生永久變形，導(dǎo)線匝絕緣也同時(shí)被拉長(zhǎng)，最后以致匝絕緣破裂，形成匝間短路，將線圈燒壞。對(duì)內(nèi)線圈來(lái)說(shuō)，橫向電動(dòng)力使導(dǎo)線受壓應(yīng)力。內(nèi)線圈內(nèi)壁是由撐條支撐的，壓應(yīng)力過(guò)大，兩撐條間的導(dǎo)線作為受壓力的梁因彎矩過(guò)大而發(fā)生永久變形。

第17頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈橫向受力情況第18頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈縱向受力情況沿圓周由T形墊塊支撐的餅式線圈，縱向電動(dòng)力過(guò)大時(shí)，而墊塊間的導(dǎo)線作為受力的梁，因彎矩過(guò)大而產(chǎn)生永久變形?？v向電動(dòng)力還可以使線圈縱向位移，如一個(gè)線圈整個(gè)向上提升，或一個(gè)線圈中部某處撐開。這種損壞，往往是線圈制造或裝配不良，高、低壓線圈間原始狀態(tài)就有位移引起安匝不平衡所致。

第19頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈縱向受力情況第20頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈受綜合力的影響在線圈端部主要是由縱向漏磁的縱向和橫向分量所產(chǎn)生的縱向和橫向電動(dòng)力綜和作用所引起。在線圈中部主要是由縱向磁場(chǎng)縱向分量所產(chǎn)生的橫向電動(dòng)力。主要損壞現(xiàn)象為線圈發(fā)生扭轉(zhuǎn)，端部出頭（尤其是多根并繞的圓筒式或螺旋式線圈的出頭）沿圓周位移，線圈導(dǎo)線歪斜甚至倒塌。第21頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線圈受綜合力的影響第22頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要求!!!為了保證變壓器能承受住突發(fā)短路的電動(dòng)力的作用，除設(shè)計(jì)上要保證以外，在工藝上的保證尤為重要。線圈繞制要緊實(shí)，必須滿足工藝規(guī)定的繞線時(shí)導(dǎo)線的張緊力。導(dǎo)線排列要整齊，線圈的撐條墊塊的位置必須準(zhǔn)確，符合工藝的公差范圍。換位、出頭包扎，焊頭的處理必須按規(guī)定進(jìn)行。線圈的整形和軸向壓緊力應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行線圈套裝與加壓的各項(xiàng)規(guī)定。第23頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要求!!!第24頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2線圈的結(jié)構(gòu)型式變壓器的線圈大致可分為層式和餅式兩種。線圈的線匝沿其軸向按層依次排列的稱為層式線圈；線圈的線匝在輻向形成線餅（線段）后，再沿軸向排列的稱為餅式線圈。

第25頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月層式線圈圓筒式——單層圓筒式.、雙層圓筒式、多層圓筒式和分段圓筒式箔式—一般箔式、分段箔式第26頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月餅式線圈連續(xù)式—一般連續(xù)式、半連續(xù)式糾結(jié)式—糾結(jié)連續(xù)式、普通糾結(jié)式和插花糾結(jié)式內(nèi)屏蔽式（內(nèi)屏蔽連續(xù)式）螺旋式—單螺旋式（單半螺旋式）、雙螺旋式（雙半螺旋式）和四螺旋式交錯(cuò)式—由連續(xù)式或螺旋式線段交錯(cuò)排列而成

第27頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3線圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

因變壓器容量和電壓等級(jí)的不同，線圈所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也各不相同。這些特點(diǎn)是匝數(shù)、導(dǎo)線截面、并聯(lián)導(dǎo)線換位、繞向、線圈的連接方式和形式等。

第28頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1線圈的匝數(shù)

在變壓器的鐵心截面確定后，線圈的每匝電壓就確定了。那么，根據(jù)線圈的電壓等級(jí)的不同，線圈的匝數(shù)為：

W=U/et,（匝）式中

U——變壓器的相電壓（V）;et——每匝電勢(shì)（V/匝）。第29頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2導(dǎo)線的電流密度

目前，漆包圓銅線的直徑為Φ0.1~2.5；紙包圓銅線徑為0.985~5.55。直徑在1.0~2.0時(shí)優(yōu)先采用漆包線。因紙包線在直徑較小時(shí)絕緣包得不緊實(shí)，所以在直徑>2.0時(shí)，一般才選擇紙包線。扁導(dǎo)線的窄邊a=1.12~5.6mm,寬邊b=3.0~16.0mm。寬窄比1.4<b/a<8,一般情況b/a=1.5~5,層式線圈取大值。太厚的扁線使線餅不易繞制，太薄的扁線不易平彎，且焊接困難。導(dǎo)線的電流密度為j=I/A,(A/mm2)

式中I——變壓器相電流（A）;

A——導(dǎo)線總截面(mm2)。由于有變壓器的負(fù)載損耗、溫升的限制和動(dòng)、熱穩(wěn)定性的要求，導(dǎo)線的電流密度不易過(guò)大。一般銅導(dǎo)線j=3.0~4.0A/mm2。變壓器線圈設(shè)計(jì)合理，可以取大值。為了得到足夠大