电力变压器结构设计结构设计.doc

特变电工沈阳变压器集团有限公司核电培训教材电力变压器结构设计结构设计一、简介 1.为什么要应用变压器电力系统中发电机输出的电能要经过升压才能远距离输电、网络的连接、配电都需要变压器，因此可以说变压器是电力系统中重要的设备之一，对电力系统的安全运行至关重要。电力变压器简介电力变压器按用途可分为以下几种： a.发电机出口或电力网的前端称为升压变压器 b.网络之间联结用称为联络变压器 c.网络末端用于将高压电能降压用称为降压变压器 d.直接连接用户的变压器称为配电变压器2.变压器的基本概念和基本原理2.1基本概念：变压器是基于电磁感应原理，通过改变电压来传输电能的一种静止电机。2.2基本原理：法拉第电磁感应定律 e=-d/dt=msint 则E1=-dm/dtN1=-N1mcost=-N1msin（90-t）即:E1=N1msin（90-t）（E1落后m90）E1m=N1mE1(rms)= N1m/2同理E2(rms)= N1m/2，即N1/N2=E1/E2电力变压器简介3.变压器的分类从大类上，分为电力变压器和特种变压器。特种变压器大致有：整流变压器、调相变压器、矿用变压器、试验变压器等。电力变压器又可分为油浸式电力变压器和干式电力变压器。我们重点学习油浸式电力变压器。油浸式电力变压器的分类及型号中各符号代表的意义。电力变压器简介a.耦合方式：自耦用“O”表示，其余不标b.相数：“D”表示单相，“S”表示三相c.冷却方式：冷却介质为风，即油浸风冷用“F”，水冷用“S”表示d.循环方式：“P”表示强迫油循环、自然油循环不标e.绕组数：“S”表示三绕组，双绕组不标，“F”表示双分裂绕组f.导线材质：铜导线不标，“L”表示铝导线g.调压方式：“Z”表示有载调压，无载调压不标h.设计序号：1、2、3 目前变压器执行的大部分为“9”“10”型产品i.额定容量：国家规定了R10系列优先容量j.额定电压：高压绕组额定电压等级k.防护等级：TH、TA、等。4.变压器基本参数4.1 阻抗电压（Zk）：由漏磁引起的变压器内部电压降，一侧绕组短路，另一侧施加电压，当加压侧电流达到额定电流时，所施加电压占该侧额定电压的百分数称为短路阻抗用“%”表示。阻抗电压是变压器订货及设计中最重要的参数之一。（Zk=Zkr+Zkx） 供电质量方面要求Zk小 从安全运行方面要求Zk大些4.2电压调整率（）：（U2NU2）/U2N100%表示的是变压器带负载后的电压变化 4.3额定容量：100/100/100 100/50/100 或 100/100/50等，额定容量即为绕组中容量最大的一个。4.4电压组合：各绕组的额定电压，指空载电压而非负载条件下的电压组合 4.5联结组别：各绕组之间的相位关系，用时钟表示法。例如：YNd11、YZn11、YNd1等。4.6绝缘水平：各端子及中点端子的耐受电压水平，国家标准对此有规定。该项指标对变压器的其他参数成本有较大影响 SI：操作冲击LI：雷电冲击AC：交流耐压4.7冷却方式及温升限值:冷却方式：ODAF、ONAN、ONAF、OFAF、ODWF、OFWF等。温升限值 ：根据国家标准或技术协议要求 4.8空载损耗：P0铁心损耗（忽略激磁绕组中的铜耗）含磁滞损耗和涡流损耗；目前大多数的变压器制造厂均选用冷轧硅钢片，因此P0大幅度降低4.9负载损耗：Pk短路损耗。主要由电阻损耗I R、涡流损耗%、环流耗及结构损耗构成。其中结构损耗即为漏磁在金属结构件上产生的损耗 。4.10空载电流：I0%由两部分组成I0r、I0x，其中I0r占较小比重I0x较大。用户之所以关心I0主要是考虑空载合闸的涌流问题。4.11使用条件：海拔高度的影响: a.外绝缘 b.试验电压温度：当最低温度低于-25时需采用45#变压器油污秽等级：对外绝缘爬距有影响抗震能力4.12效率= 输出功率/(输出功率+P0+Pf)100%二、核电用变压器主变：将发电机发出的电升至电网电压等级；起动备用变压器，简称起备变，是在电厂建设期间通过升压站供给厂用电的，所以叫启动；所谓备用变，就是在电厂正式运行期间，厂用电是由高压厂用变供应的，起备变作为厂用变的备用电源；起备变分为幅向分裂和轴向分裂；高厂变：将发电机输出的电变为厂用高压变；高厂变分为幅向分裂和轴向分裂；三、变压器设计中的主要问题1.电气强度：变压器运行中要承受四种电压：正常工作电压、大气过电压、操作过电压和谐振过电压，因此绝缘问题是变压器安全可靠运行的关键。变压器设计中的主要问题2.机械强度：变压器运行中可能要经受短路，要保证变压器在短路状态下不损坏，因此变压器的抗短路能力是变压器安全运行的另一个重要指标。3.耐热强度：热特性可以引起绝缘老化发生热击穿或影响变压器的使用寿命。6度法则：温度每升高6绝缘老化速度加快一倍四、变压器的设计计算1.电压计算：三角形接法：线电压等于相电压星形接法：线电压为相电压的 3倍2.电流计算2.1单相变压器：I=SN/UN2.2三相变压器：三角形接法：I=SN/UN3(线端)I=SN/3UN(绕组中)星形接法：I=SN/UN3(线端电流与绕组中电流相同)3.铁心选取：D=KP柱根据阻抗电压数值及其它情况适当调整。 4.线圈计算：由E=Nm/3公式，确定低压匝数及每匝电势由每匝电势及其余绕组电压确定各绕组匝数选择各绕组形式，主要考虑绝缘问题及散热线规选取，确定电流密度，预估负载损耗确定主绝缘尺寸，确定心柱中心距及窗高，预估空载损耗5.阻抗计算：根据各绕组尺寸，计算阻抗电压6.铁心重量及空载损耗和空载电流计算G铁心=G柱+G轭+G 7.负载损耗计算：7.1基本电阻耗计算：P=PR1+PR2其中PR1=I1*I1*NR1PR1低压绕组电阻耗，I1N低压侧额定电流，R1 低压侧电阻PR2=I2NR2PR2高压绕组电阻耗，I2N高压侧额定电流，R2 高压侧电阻7.2涡流耗计算：P（%）纵向漏磁 B=1.78IW/HkP1(%)=2.99(Ba/)PR1/100(单位：W)P2(%)=2.99(Ba/)PR2/100(单位：W) 8.组件选取原则：8.1开关：电压等级、额定容量、级电压、电流8.2套管：额定电流、额定电压、爬距8.3冷却装置：总损耗以及温升要求8.4储油柜：总油量及用户要求铁心结构设计1.铁心的作用：在原理上：铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又由自己的磁能转化为二次电路的电能，是能量转化的媒介。在结构上：铁心的结构件不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上几乎安装了变压器内部的所有部件。相当于变压器的骨架。2.铁心的型式：2.1壳式：铁心包围线圈的壳式铁心。2.2心式：除壳式外，其余为心式铁心。心式铁心的优点：a.工艺性较好，线圈为圆形，易于绕制。b.经济性好，充分利用空间，节省原材料。c.机械强度好。结论：大多数变压器公司均用心式铁心。三菱，保定的某些产品采用壳式铁心。3.铁心的构成:铁心是电力变压器的基本部件，由铁心叠片、绝缘件和铁心结构件等组成。而铁心结构件又由夹件垫脚、撑板、拉板、压钉等组成。结构件保证叠片的充分夹紧，形成完整而牢固的铁心结构。叠片与夹件、垫脚、撑板、拉带和拉板之间均有绝缘件。铁心叠片及夹件接地引出线通过油箱到外部可靠接地，铁心不允许多点接地。4.铁心截面的选取原则：充分利用空间考虑工艺性经济性:铜铁比问题铁心结构设计5.铁心截面各级片宽、叠厚的优化求解理论计算即为求极值的过程，单工程上最后确定参数应注意一下两点： a. 片宽尾数取0或5 b.考虑夹紧问题，最小级片应加宽各制造厂均有结合本厂工艺水平的优化铁心截面6.铁心叠片：6.1.大型油浸式电力变压器多为叠铁心，且为搭接形式，各接缝错开压住，这样做有两个好处： a.绝缘问题：避免了可能发生的片间短路问题 b.易于夹紧：机械强度好铁心结构设计6.2接缝6.2.1接缝数量 a.二级，四级 b.三级，五级6.2.2确定接缝数量的因素： a.损耗：多一级接缝P0下降2%2.5% b.噪音 c.铁心利用率 d.工艺性 e.空载电流 I06.2.3角度目前国内的制造厂均为45，因为冷轧电工钢片是取向的， 45 斜接缝利用磁通沿轧制方向流通，磁阻小。6.2.4硅钢片材质和铁心叠片系数硅钢片性能参数：1.单位重量损耗W/kg 2.单位重量激磁容量VA/kg；硅钢片牌号及叠片系数按下表选取： 牌号 叠片系数(fd) 30ZH120 0.97 30ZH110 0.97 27ZH100 0.965 23ZH90 0.955 原则上优先选用0.3mm硅钢片；6.5叠积图（见附图）6.6铁心的夹紧方式a.主柱粘带绑扎，旁柱钢带绑扎b.上下轭夹件夹紧c.上下梁、侧梁形成框架结构d.刚拉带拉紧e.粘块顶紧6.7铁心的绝缘与接地形式夹件与拉板处有绝缘，串联接地，一点接地。6.8器身的压紧装置及引线的支持件6.9起吊装置：吊拌6.10铁心的降噪措施：加橡胶垫。线圈结构设计由电力变压器基本原理可知，线圈（亦称绕组）是变压器的核心部件之一，即电气回路，由铜或铝的圆或扁线绕制而成，另外考虑绝缘问题再加上绝缘材料制成。由于电力变压器的容量不同，绝缘等级不同，所以线圈也具有多种不同形式，线圈结构设计必须重点考虑以下三个方面：电气强度、温升、机械强度，另外考虑附加损耗小。线圈结构设计一、参数的确定1.线圈匝数：U=Net，其中N为匝数， et为每匝电势，单位为V/匝， U为相电压单位是V。E=4.44N mf在电磁计算中档考虑到阻抗电压、损耗等参数而确定铁心直径后磁通密度选为合理的值后就可以确定每匝电势，这样就可以确定各绕组匝数，确定匝数时应考虑其电压误差比国标规定5，计算时应小于3为宜。线圈结构设计2.电流密度的确定=I/S，其中电流密度（A/mm），I 相电流（A），S 导线截面（ mm）考虑损耗、温升、短路机械强度的要求后电流密度一般选为：铝导线 1.6-2.1， 铜导线 3.0-4.03.导线规格的选用3.1层式绕组：漆包线（圆截面）纸包线（圆截面）3.2饼式绕组：纸包扁线 宽高比在25为宜 二、线圈绕向代表导线缠绕方向，分为左绕，右绕两种线圈结构设计规定：从起头端看，导线逆时针缠绕为左绕向，反之为右绕向。通常操作者位于线轮侧，从右手端绕起为左绕向，左手端绕起为右绕向绕向对于绕组的串并联连接及连成规定的联结组是有用的，因此在进行线圈设计前因弄清绕向 注：在设计单相双柱式变压器时应注意绕组的方向，避免磁通“顶牛”或电压方向不对 三、冷却与散热由于变压器运行时要有损耗，因而会发热，结构设计应考虑散热，油道垫块和档油隔板为散热主要结构。四、并联导线的换位当变压器容量较大时，电流较大，因而导线可能为多根并联绕制，为确保并联导线间电流分布均匀；长度相等且与漏磁场相交链的漏磁链相同，则导线在幅向上就必须换位，以避免上述问题的发生。另外考虑到端部漏磁场的弯曲，如双螺旋或单螺旋式换位常采用不等距换位。 1.两根导线并绕时，在线圈1/2处进行一次标准换位。（对于500kV发电机变压器，高压线圈中部进线结构，低压线圈需要在1/4和3/4处进行一次标准换位）线圈结构设计线圈结构设计3.八根导线并绕时，在线圈的1/4、 2/4和3/4处进行一次“424”换位。4.对于12根以上导线并绕的线圈，由于工艺原因不能采用“424” 换位方法，采用“242”换位。注意：两根导线并绕一次标准换位能够完全；四根导线并绕“212”换位能够完全；八根导线并绕“424”换位能够完全；其他根数导线并绕的螺旋式线圈，采用以上四种换位都是不完全的。但有时线圈容量电流较小，环流影响不大时，仍可采取以上换位方法。以一次标准换位为例，底位是“先换下后换上”、明位是“先换上后换下”（如图所示）,这样换位目的是避免线圈绕制时出现“爬坡”现象。五、主绝缘问题1.变压器绝缘分为主绝缘和纵绝缘1.1主绝缘：各绕组之间，相间，各绕组对地绝缘1.2总绝缘：绕组匝间，饼间的绝缘 变压器电磁计算时要经过电场和波过程计算验证其主纵绝缘，主绝缘主要为放置小角环，内外垫条，纵绝缘主要调整提高纵绝缘强度的办法和调整油隙保证。 六、线圈的型式 线圈基本上分为层式和饼式 1.层式线圈：绕组的线匝沿其轴向依次排列连续绕制而成的称为层式线圈。层式线圈又分为圆筒式和箔式，筒式线圈又可分为单层筒式和多层筒式 2.饼式线圈：绕组的线匝沿其辐向连续绕制而成一饼(段)，再由许多饼沿轴向排列组成的绕组称为饼式线圈饼式线圈又分为连续式、纠结式、内屏连续式和螺旋式，螺旋式又可分为单、双、三、四螺旋式 七、匝绝缘厚度的确定匝绝缘工作强度控制在2000V/mm以内 线圈结构设计八、线圈设计的一般规定1.线圈导线的标注形式（导线线规的计算方法）1.1纸包铜扁线K表材料栏中的标注形式：ab纸包铜扁线 （R）或（BY） ZB纸包铜扁线； t导线绝缘（两边）厚度，mm； a裸铜线的厚度，mm；b 裸铜线的宽度，mm；At包绝缘后的导线总厚度，mm，；Bt包绝缘后的导线总宽度，mm，；R软状态； BY半硬状态。线圈结构设计1.2组合导线K表材料栏中的标注形式：ab（n）组合导线 ZB-0.3/ t （R）或（BY） ab（n）组合导线 ZB-0/ t （R）或（BY）ZB纸包铜扁线； t导线绝缘（两边）厚度，mm；n组合导线的组合根数； a裸铜线的厚度，mm； b裸铜线的宽度，mm； At包绝缘后的导线总厚度，mm， At（a+ 1）n1+ t1单根导线（两边）绝缘厚度，mm，一般取 10.4，裸组合时 10Bt包绝缘后的导线总宽度，mm， Btb+tR软状态； BY半硬状态。 线圈结构设计1.3换位导线 自粘性换位导线 K表材料栏中的标注形式： ab（n）换位导线 HQQ t （R）或（BY） ab（n）换位导线 HQQN t （R）或（BY）HQQ缩醛漆包铜扁线的换位导线；HQQN自粘性缩醛漆包铜扁线的换位导线； t导线绝缘（两边）厚度，mm；n换位漆包扁铜线的根数； a裸铜线的厚度，mm； b裸铜线的宽度，mm； At包绝缘后的导线总厚度，mm， At（a+Ka）（n1）/2+ t Bt包绝缘后的导线总宽度，mm， Bt 2（b+Kb）+Cz+ t Ka单根漆包铜扁线径向（窄边）的两边标称漆膜厚度及制造偏差的修正系数，普通换位导线Ka0.16 ，自粘性换位导线 Ka0.19Kb单根漆包铜扁线轴向（宽边）的两边标称漆膜厚度及制造偏差的修正系数，普通换位导线 Kb0.17，自粘性换位导线 Kb0.2Cz中间衬纸厚度，mm； 当（a+Ka）（n1）/2 （a+Ka）10时， Cz0当（a+Ka）（n1）/2 （a+Ka） 10时， Cz0.13R软状态； BY半硬状态。 导线换位需要一定的距离，即两撑条的间距（按导线内径计算）减去垫块宽后的距离需要满足导线换位所需要的间距，若达不到换位所需要的间距，则需跨撑条换位。下图为导线换位示意图。 纸包铜扁线和组合导线“S”弯的最小间距与导线宽度的关系见下图。 换位导线“S”弯的最小间距与导线宽度的关系见下图。 线圈结构设计楔形垫放置的一般规定：对线圈底位，导线厚度在8及以上，换位处需放置楔形垫，导线厚度在8以下，不放置楔形垫。对线圈明位，导线厚度在10及以上时，换位处需放置楔形垫，导线厚度在10以下，不用放置楔形垫。2.匝电势的计算：et=U/W=4.44fBSet 线圈匝电势U低压线圈相电压W低压线圈匝数f频率B磁通密度S铁心截面积线圈结构设计3.电压比偏差的计算V(etWU)/U100V 电压比偏差百分数et 线圈匝电势W每相线圈匝数U线圈相电压线圈结构设计4.线圈电流密度的计算 JI/SzJ线圈导线电流密度I 线圈电流（一般为额定相电流）Sz线圈导线总截面积 线圈结构设计5.线圈导线总截面积的计算SzmnnSSz 线圈导线总截面积 m 导线沿 线圈径向的并联根数 n 导线沿 线圈轴向的并联根数 n 每根组合导线或换位导线内的单根数S 单根导线的截面积线圈结构设计6.线圈尺寸的基本计算6.1线圈辐向尺寸的计算B=k(A+0.05)mW+(Ap+0.05) Wp+Bc+ByA包绝缘后的导线厚度，计算时加0.05裕度m导线沿径向的并联根数W每饼线段的匝数，分数匝进为整数匝Ap包绝缘后的屏线厚度，计算时加0.05裕度Wp每饼线段屏线的匝数Bc线段中垫纸垫条的厚度By线段中的轴向油道厚度线圈结构设计6.2线圈轴向尺寸的计算H=(B+0.05)n+ hn(1kd) （ +0.05 ）n kzB包绝缘后的导线宽度，计算时加0.05裕度n线圈每种线宽对应的轴向导线根数h段间油道高度n段间每种油道高度对应的油道数， n n1kd段间油道 压缩系数导线绝缘（两边）厚度kz导线绝缘压缩系数，一般kz0.1。线圈结构设计7.电抗高度的计算7.1连续式、内屏连续式、纠结连续式线圈电抗高度即为线圈高度。7.2螺旋式线圈的电抗高度HkHq(B+0.05) ( +0.05) kz nh (1 kd)Hq 线圈轴向高度B包绝缘后的导线宽度，计算时加0.05裕度导线绝缘（两边）厚度kz导线绝缘压缩系数，一般kz0.1。n线圈出头一匝的轴向导线根数h 线圈出头一匝内段间油道高度的总和kd 段间油道绝缘压缩系数线圈结构设计8.线圈压紧力的计算：F=9.8PnAjBj10exp(-5)F 线圈压紧力, kN P每平方厘米的压紧力，kg/cm2，一般取P=30 kg/cm2n线圈的撑条数 Aj线圈的幅向尺寸，mm Bj线圈的垫块宽度，mm 线圈结构设计九、变压器线圈设计应满足的基本要求1、电气强度2、耐热强度3、机械强度 线圈结构设计1、电气强度：雷电冲击过电压（大气过电压）操作过电压暂态过电压长期工作电压 线圈结构设计2、耐热强度绕组绝缘使用寿命在长期工作电流产生的热作用下，线圈绝缘的使用寿命不少于30年A=302(98-t)/6) 式中 t-绝缘运行温度C，不超过140 C6 C定则98 C-30年绕组的热稳定事故时，线圈的电流增大，线圈的损耗增大，线圈温度升高，线圈应经受住瞬时的高温，一般为250 C线圈结构设计3、机械强度绕制、起吊、搬运承受正常运行时的电动力承受短路时的电动力辐向力轴向力辐向力和轴向力的同时作用 线圈结构设计十、变压器线圈设计的注意事项1.与绝缘配合，分配端部绝缘时原则是不宜出现超过15mm的大油道2.油路畅通，导油结构要与绝缘图配合，大变压器要控制流速3.绕向正确，出头位置正确4.安匝分布正确，匝数准确绝缘结构设计一、概述 1. 绝缘设计的基本要求1.1 绝缘设计要有足够的电气强度（考虑工频试验电压、冲击试验电压以及按长期工作电压下无局部放电）；1.2 考虑长期运行及短路时的温升和机械稳定性；1.3 油路畅通,油速控制在规定范围内；1.4 绝缘材料选取：原则上，500kV产品选用纸板T4，如合同有特殊要求时，按合同；2.绝缘结构的电气强度还与制造过程中采用的真空干燥处理和真空注油等工艺条件有关。二、油浸式变压器绝缘分类及结构形式1.分类内部绝缘、外部空气的绝缘、套管的内部绝缘内部绝缘：绕组的绝缘（纵绝缘）、绕组间的绝缘、绕组对地的绝缘、引线的绝缘、2.结构形式纯油间隙绝缘、全固体绝缘、油-固体复合绝缘（覆盖、绝缘层、隔板）三.主要绝缘材料变压器油：作用：绝缘、散热、熄弧。耐热等级：A级。环烷基。油纸绝缘：植物纤维纸。油浸变压器主要绝缘材料为油与绝缘纸。油与绝缘纸相结合具有很高的耐电强度，比两者分开单独的油和纸任何一种材料都高很多。绝缘纸的介电系数为45左右，油的介电系数为2.2电缆纸：0.13电缆纸DLZ-A电话纸皱纹纸：0.0525皱纹纸JW-50进口微皱纹纸：0.07525微皱纹纸带22HCC金属化皱纹纸：0.125铝金属化皱纹纸带TR11021，用作电屏蔽材料点胶绝缘纸绝缘纸板：T1、T3、T4，泰州魏德曼及进口魏德曼层压木四、变压器内部绝缘结构类型 1.变压器主绝缘结构包括下列几个类型：（1）线圈间；（2）线圈对铁心；（3）线圈对铁轭；（4）引线绝缘等。 这些部位的绝缘结构基本上有三种类型： 1）厚纸筒大油隙结构； 2）薄纸筒小油隙结构； 3）固体绝缘结构。 500kV变压器采用薄纸筒小油隙结构五、电力变压器主绝缘设计的基本问题1、绕组间绝缘结构设计薄纸筒小油隙结构薄纸筒小油隙的绝缘特点，就是油隙越小其绝缘强度反而越高。对于这种结构一般认为主绝缘的击穿主要是油隙的击穿，而油隙一但击穿，纸筒也就丧失了绝缘能力。在薄纸筒小油隙结构中，每个纸筒的厚度取决于机械强度。目前500kV变压器纸筒厚度有1.5、2.0(由2层1mm纸板组成)和3mm (由2层1.5mm纸板组成) 。最小为1.5mm，最大为3mm。靠近线圈的纸筒为3mm，由2张1.5mm厚的纸板组成；紧靠线圈内径侧的纸筒（在线圈图纸中给出）由5mm的硬纸板滚压而成，纸板先在两端磨成斜梢，然后沿斜梢粘合成纸筒，线圈直接绕在纸筒上。设置线圈间隔板时应注意：将出现最低击穿场强的油隙放在中间，使靠近线圈的油隙尺寸小，而绝缘筒之间的油隙尺寸稍大。2、绕组端部绝缘设计端部电场极不均匀，铁轭是辐向不对称的，电场也是不对称的。设计的方向是设法减小端部最大场强值。影响端部绝缘的主要因素1）端部绝缘距离与绕组间主绝缘距离2）静电板设计3）角环六、各种形式变压器结构特点及出头方式1、单相自耦旁柱调压变压器结构特点 1.冷却方式不同，绝缘结构的差异 2.旁柱为中压激磁或低压激磁时，绝缘结构的差异2、单相发电机变压器结构特点 1.单相两柱 2.单柱高低高： 1）中性点35kV 2）中性点60kV3、三相发电机变压器结构特点4、各种电压等级线圈出头方式七、绝缘结构中的主要组部件端圈纸筒围屏撑条角环出头绝缘件地屏压钉压钉绝缘副压板旁柱支撑件引线结构设计一、设计原则1.联结组别正确 YNd11、YNd1、YNa0d11等，是引线设计的基础。2.电气强度方面，各引线间及引线对地、电极间的绝缘距离足够，确保足够额绝缘强度。引线结构设计3.机械强度4.热性能、温升要符合要求5.外形美观 引线结构设计二.使用材料1.导体：电缆、铜管、铜棒、铜排2.绝缘体：层压木、纸板件3.连接件：接线套筒、接线端子、接线片等（导电用）螺栓、螺母（导体用）非导电用螺栓螺母绝缘用螺栓螺母引线结构设计三.一般规定1.圆形引线油中绝缘距离1）出说明含公差以外，其余应加公差10-30mm，容量大，公差也大2）引线对地距离不为纯油距时可折合到纯油距，方法：木件0.4，纸0.63）决定引线到各点的绝缘距离不完全取决于各引线的电压级次而是工频和冲击试验时引线对该点的电位差 引线结构设计2.铜排至线圈及铜排间距离确保足够的机械距离，电压等级低往往机械距离成为主要矛盾3.紧固件木件等绝缘件到各处的最小机械距离，原则上不小于50mm，极其特殊情况不小于30mm 引线结构设计4.线圈到油箱的最小机械距离110kV 150mm220kV 230-250mm330kV 280mm500kV 约320mm220kV 330kV 500kV有18mm围屏 引线结构设计5.器身至油箱、底的距离1）顶部由上梁尺寸及定位结构决定2）底部由垫脚及导油结构及其它因素（减震垫、绝缘垫等）而定6.旁轭至油箱壁尺寸的确定，约100120mm考虑到定位7.均压球尺寸110kV 尖角200mm平面170mm220kV尖角760mm平面400mm引线结构设计8.开关距离各处距离无励磁分接开关有载分接开关 9.套管中电缆电流密度选取约为2.0A/mm（穿缆式套管）10.铜电缆油中许用电流的规定3mm绝缘=2.5-3.0 A/mm 截面与r成比例6mm绝缘=2.2-2.7 A/mm 散热面积与R成正比8mm绝缘=2.2-2.7 A/mm 引线结构设计11.铜排可按3.54 A/mm选取，但应注意三相电阻不平衡问题12.开关固定无载开关用木件夹持有载开关（或MR公司的无载开关）采用托架固定13.引线的排列（线号）原则上尽量位差小 引线结构设计14.绝缘电缆包绝缘厚度的规定。2、3、6、8、10、15、20、30共8种。15.引线的排列要注意对外磁场效应，尤其是大电流引线更应注意。16.弯折半径的要求，电缆一般4-5D=R，铜排棒RD或（为铜排厚）17.开孔、木件、绝缘纸板一般为14.5用M12连接 引线结构设计18.引线夹持的相关规定1）强力支持用，尤其对特大型变压器突出。（引线较重，可达几顿重）。大电流铜管除夹持外，底部要加支撑。（顶油箱底部）2）确保各处设计的绝缘距离3）放松螺母或涂胶4）夹持距离约500mm 引线结构设计19.层压木选用规格，常用20、50、60、70等.立木:5070 横木6050 其余件505020.220kV、500kV中部出线夹持 21.角板的应用 引线结构设计四、引线设计中应注意的问题1、联结组别正确；2、绝缘距离应足够，如有不足之处应加强绝缘；3、机械强度足够；4、三相电阻不平衡问题。应加以计算，通过结构设计加以控制，原则上计算值0.5%；5、线圈绕向要与引线配合；6、大电流引线的排线要注意由磁场引起的结构件发热；7、引线至各处的机械距离不宜太小，易发生碰撞之处要躲开；油箱结构设计（一）变压器的油箱既是保护变压器器身的外壳和盛油的容器，又是装配变压器外部组件的骨架，同时通过变压器油将器身损耗产生的热量以对流和辐射方式散至大气中。 作为盛油容器，油箱要保证密封不漏油、不渗油。作为外壳和骨架，油箱应具备一定的机械强度。作为散热元件，油箱的结构随容量的增大而有所变化。油箱的力学性能，除了考虑在各种受力条件下的机械强度外，还必须充分考虑到在真空压力条件下，油箱作为“薄壳”结构的稳定性问题。1.密封要求：应能承受储油柜的油面上施加0.03MPa静压，至少持续24h无渗漏及损伤；2.油箱的强度试验 首先对油箱进行打泵试漏，对于500kV产品试漏气压为0.073MP之后进行强度试验， 油箱一般应能承受真空度为13.3Pa和正压为0.1MPa的机械强度试验； 不管是何种结构的油箱都必须满足“内不集气”、“外不集水”的要求3.大容量的变压器的油箱壁的损耗是相当大的，为减少这部分损耗，消除油箱壁的局部过热，在油箱的内部常采用磁屏蔽和电屏蔽。31：磁屏蔽的原理是利用硅钢片的高导磁性能构成具有较低磁阻的磁分路，使变压器漏磁通的绝大部分不再经油箱而闭合，可以说是基于“疏”的原理。32：电屏蔽是利用屏蔽材料（一般为铜板）的高电导率所产生的涡流反磁场来阻止变压器漏磁通进入油箱壁，它的立足点是基于“堵”。（二）、油箱的分类 （1）钟罩式、桶式 （2）波纹式、折弯加强铁式、板式加强铁式 （3）箱沿焊死、不焊死 （三）油箱组件的选用(1)变压器应装有气体继电器和速动油压继电器；(2)变压器应装有压力释放阀；(3)带有套管式电流互感器的变压器应供给信号测量和保护装置辅助回路用端子箱；(4)有载调压变压器的有载分接开关应有自己的保护装置；(5)变压器所有管道最高处或容易窝气处应设有放气塞；(6)变压器应有供温度计用的管座，管座应设在油箱的顶部，并伸入油内120mm10mm；(7)变压器须设户外测温装置，对于强油循环变压器设两个测温装置；(8)变压器应装有远距离测温用的测温原件，对于强油循环变压器应装有两个远距离测温原件，且应放于油箱长轴的两端；(9)变压器一般不供给小车，如箱底焊有支架，其支架焊接位置，应符合轨距的要求；注：根据需要也可提供小车 纵向轨距1435。横向轨距1435，2000，2x2000,3x2000(10)额定容量大于63000kVA的变压器，在油箱中部和 下部均应有油样活门， 63000kVA以下的变压器，油箱下部壁上应装有油样活门，对于自然循环变压器，在油箱上部也应装有油样活门，变压器底部均有排油装置；(11)变压器油箱下部应有供千斤顶顶起装置，90000kVA及以上的变压器油箱下部应设置水平牵引装置；(12)为了便于取油样及观察气体继电器，应在油箱上设置适当高度的梯子；(13)变压器铁芯和金属结构零件均应通过油箱可靠接地，变压器油箱应保证两点接地（分别位于油箱长轴或短轴两侧）接地处应有明显的接地标志或字样；(14)变压器上下部应装有滤油阀（成对角线放置），下部还应装有放油阀；(15)变压器须具有承受变压器总重的起吊装置； (16)变压器在运输中应装三维冲撞计录仪。（三）油箱屏蔽的选用原则1、油箱屏蔽的分类 油箱磁屏蔽、油箱电屏蔽2、油箱磁屏蔽定义磁屏蔽是利用电工钢带的高导磁性能构成具有较低磁阻的磁分路，使变压器磁通的绝大部分，不再经油箱等金属件闭合，是立足“疏导”的原理。 种类板式、卷式（饼式）放置位置3、油箱电屏蔽定义电屏蔽主要用于大电流引线漏磁场的屏蔽，是利用屏蔽材料（一般为铜板或铝板）的高电导率所产生的涡流反磁场来阻止变压器漏磁通进入油箱壁，产生杂散损耗。它立足点基于“堵截”的原理。电屏蔽对损耗的影响电屏蔽的种类和对比种类铜板、铝板铜铝屏蔽的对比4、屏蔽的注意事项油箱屏蔽必须与夹件屏蔽措施磁路配合使用；电屏蔽屏蔽效果不确定，因转移磁通作用，可能导致没有被屏蔽的其它结构件中损耗增加；电屏蔽还需注意，四周边缘满焊不留缝隙，屏蔽与油箱壁紧贴，屏蔽宽度为距离的两倍较好，高度必须完全超过引线，不同屏蔽部件必须完全无缝连接；油箱壁沿着引线方向镶入低磁钢板时，其宽度的选取与电屏蔽相同。总装结构设计一、用途1.企业内部的产品总体装配需要各部件由相应的工序和配套公司生产完毕后运至总装工序，进行最后的产品装配。2.指导现场安装的技术文件，设计院设计用的技术文件CW图中含外型图，运输图，二次接线等。3.技术条件包含JT（主要参数、试验参数和方法、自然条件）、试制鉴定大纲等。二、设计原则1.按比例绘图，图形美观，三视图关系正确。2.能正确指导生产及现场安装。3.满足合同及技术条件中的相关要求。4.便于产品的安装运输及维护。5.外绝缘距离要求足够。三、总装结构设计图中的主要内容1.总装图（外型图）2.运输图3.拆卸表及备件表4.技术条件及出厂文件5.冷却器安装、风扇接线图及二次线保护等。四、总装配图图样画法的规定1.按计算单、布置图、订货合同、技术协议等内容的要求下进行的。2.按比例画图、布置合理、图样美观清晰。3.给出变压器的外限尺寸、地基的安装尺寸等重要尺寸。4.各组件的相关尺寸。5.各出线端子的相关尺寸及绝缘距离。6.起吊及吊高尺寸。7.技术要求及重量表，注明器身压紧力。8.项号排列整齐。五、运输的一般规定1.变压器的运输分为充氮运输和带油运输带油运输一般将变压器油放至箱盖下150mm左右，充氮气。充氮运输要求将油放净，充氮气，20-30kPa，密封良好。2.运输图中的具体要求标明运输方式（充氮气或带油）充氮压力、纯度和露点（充氮产品），油面高度。主体运输长度，主题与运输车接触长度角度及运输速度重量表3.铁路运输尺寸的规定，运输车运重及车面高的规定。六、拆卸件及备件拆卸件分为油、易损件、铁件（不易损）备件根据合同提供七、技术条件及出厂文件（CW）1.参数（JT），标准，合同中要求的内容及设计参数。2.试验方案（感应耐压试验）。举例：某台三相变压器电压组合为24222.5%/13.8 242000/3=139720，取K=1.88则 139.721.881.5=394kV UA-G=394kVUO-G=3941/3=131kV Ua-c=13.81.5=20.7kV八、主要组件选择1.套管：爬距，电流等参数2.开关：电流、电压等级等参数3.CT4.储油柜5.测温表计6.冷却器（散热器）7.控制箱和端子箱8.气体继电器9.压力释放阀10.速动油压继电器第二部分：电力变压器工艺流程介绍变压器绝缘件部件制造1层压纸板的制造 绝缘纸板层压件是粘合件，一般先将单张纸板用剪床或圆剪床进行下料，纸板上涂酚醛树脂胶或在纸板间放双面上胶纸叠积达到要求厚度，在油压机上热压粘合压制层压纸板，进行各种层压件的加工。工艺流程图如下： 工艺过程 工艺要求剪床下料上胶叠积热压成型成品加工1.保养调试设备2.按图纸尺寸加留量3.计算配制厚度4.按派工件数进行加工。1.胶槽注胶及测量比重；2.调试上胶机；3.按配制厚度进行上胶叠积。1.保养调试油压机；2.按工件的面积厚度计算压力及时间1. 保养调试相应机械设备2.按图纸尺寸进行机械加工3.采用相应工具整形加工4.要求成品尺寸符合相关标准、无尖角毛刺、清洁无污迹。 2 绝缘端圈的制造绝缘端圈是由纸板圈与垫块粘合组成的端部绝缘。一般绝缘纸板圈制作是先将纸板在剪床上剪切成比纸圈外径大一些留有加工余量的方料，再用圆剪床划制加工，纸圈剪切后在专用设备上去掉内外径上的毛刺。纸圈与垫块用胶粘接固定。工艺流程：选择划线样板纸圈定位纸圈与垫块粘接固化工艺过程 工艺要求选择划线样板纸圈定位纸圈垫块粘接固化按工件图纸的直径大小及垫块等分数选择适合的工作台、等分划线样板。保证纸圈到样板的圆心距离相等，使两者的中心完全重合。将垫块的一面涂胶，垫块放在纸圈的相应位置上，垫块全部放完后，要测量垫块之间的距离。垫块粘在纸板圈上，粘合后压上压铁，使其自然固化，粘接牢固。 3 静电板的制造静电板一般放在线圈端部，为了改善高电压绕组端部或入口线段附近的电场分布，在绕组上放置静电板，并将静电板的引线与绕组的引线连接在一起。静电板由层压纸板圈作为骨架，将短路环（铜带）固定在层压圈上，短路环与引出线焊接及屏蔽，外缠绕金属化皱纹纸，进行绝缘包扎。工艺流程：工艺过程 工艺要求层压件加工1.按图纸加工内外径2.按图纸要求加工R面；3.加工后必须表面光滑无棱角毛刺。静电板圈加工1.按图纸尺寸、工艺要求画出引线首末端加工线；2.按线加工静电板圈各种几何尺寸；3.加工处保证光滑无棱角毛刺。1.加工圆弧短路带；2.放置短路带、焊接引线断头加工圆滑、引线焊接牢固、屏蔽填充平整；3.均匀半叠紧实包绕金属化皱纹纸。屏蔽层加工1.检查包绕屏蔽层的质量2.在屏蔽层上半叠包绕一层皱纹纸保护层 3.保养调试包扎机将静电板安放在机床台面上4.开动设备包扎绝缘,要求半叠紧实5.包扎引线绝缘、防尘层整形送检。绝缘包扎成品4 地屏的制造地屏包括心柱地屏与铁轭地屏，铁轭地屏又分上、下轭地屏与旁轭地屏，但他们的作用都一样，屏蔽铁心尖角，改善铁心附近电场分布，提高绕组或其它电极部位对铁心的击穿电压。工艺流程如下：工艺过程 工艺要求纸板铜箔下料1.按图纸、加工留量剪切纸板；2. 按图纸加工纸槽铜箔；3.加工后的纸板、铜箔不得有尖角毛刺。铜箔纸板粘合1.绝缘铜箔开纸槽口；2.按图纸画线纸板上胶；3.按要求均匀排布铜箔；4.槽口铺铜皮、铜箔上铺电缆纸。1.保养调试油压机；2.地屏热压温度、时间、压力按工艺规定3.冷却至室温出炉。热压粘合1.按工艺要求焊接引线铜带及引出线焊接；2.要求焊接牢固饱满无尖角毛刺；3.清理焊区焊渣及污物；4.按要求包扎引出线绝缘、交检。铜带与引线焊接、成品5 纸板筒的制造 厚纸板筒主要在大型变压器中作为线圈支撑骨架，其电器性能要比酚醛纸筒好得多，可广泛的用于超高压、特高压产品中，并且相对于加工使用酚醛纸筒，可以节省大量的管芯子，有利于降低成本。工艺流程图如下：工艺过程 工艺要求1.保养调试下料锯；2.按图纸尺寸、收缩系数、加工留量计算下料尺寸；3.要求下料尺寸符合相应标准。厚纸板下料搭接斜面加工1.保养调试铣斜边机；2.加工时逐步调整吃刀量避免纸板破损；1.每张纸板两面均匀涂水；2. 按要求涂蒸馏水；3.涂水后用塑料布封存保潮。潮湿、保潮1. 保养调试辊板机；2.往复滚制逐步调小R值；3.固定两端中部绑扎收缩带；4.立放干燥炉平车上，按工艺要求实施干燥定型。滚圆、干燥处理1.调试、加热粘合机；2.按图纸计算周长并画出粘合线；3.粘合面均匀涂胶先将两端粘合固定；4.按规定时间、压力、温度在热压粘合机上粘合。封口粘合1高度加工，纸板筒表面均匀、平整。2计算出撑条间距，按等份线粘撑条，检查。整形、粘撑条变压器铁心制造1、 铁心硅钢片的剪切采用乔格纵剪线和横剪线剪切，严格控制铁心毛刺，对卷料进行加工，毛刺应小于0.02mm。在剪切过程中采用步进剪切，保证铁心片实现自动理料，无需选片，减少了铁心片受任何外力的作用的因素。对降低铁心损耗起着非常重要的作用。2、 铁心立体仓库，开卷后的硅钢片卷料均放入立体仓库内存放，立式存放是硅钢片卷料存放的最佳方式它能保证硅钢片卷料在自然状态不受任何外力作用，乔格横剪线由立体仓库专用的上料小车直接上料，避免卷料因吊运产生变形，确保硅钢片卷料的损耗不变。3、 铁心片的传递使用专用的放料拍和电动平车，保证铁心在运输过程中平稳不受任何外力的影响。铁心吊运全部采用合成纤维吊绳，避免铁心片端