互感器设计其它知识.doc

电压互感器的设计1、铁芯截面积计算铁心截面积（S）=铁芯切面的长宽 图1该铁芯截面积为6025+5016+4010+306=28.8cm22、匝数计算 首先要知道二次电压是多少，一般有100V和100/3V，100/3就是57.73672V，约58V，剩余绕组为100/3V，就是33.3V，我们在设计时只考虑主绕组的100V和100/3V，同时要考虑铁芯的磁通密度，一般二次输出100V的电压互感器磁通密度定在1.1-1.15特斯拉，100/3V的电压互感器磁通密度定在0.7-0.8特斯拉之间，如磁通密度过高铁芯容易发热，严重时会发生爆炸，影响供电。根据公式可知： 匝数=二次电压（100或58V）10000/222/0.96（叠片系数）/磁通密度/铁芯截面积2.1 如果二次输出为100V，按照图1举例说明： 匝数=10010000/222/0.96（叠片系数）/1.1/28.8匝数=1482.2 如果二次输出为100/3V，按照图1举例说明：匝数=5810000/222/0.96（叠片系数）/0.75/28.8匝数=1232.3 不管你设计的是10KV还是35KV产品，给你一个切面的铁芯，那就决定了这台互感的二次匝数，（根据设计思路的不同，所取的磁通密度也会因人而异，二次匝数偏差一般不会超出10%）其它部分的几何尺寸设计就要按照理论计算来确定，或者借助于计算机用制图软件来虚拟描绘，确定最终铁芯规格。2.4 二次匝数得出后怎么计算一次匝数呢？根据公式得出： 一次匝数/二次匝数= 一次电压/二次电压 即 一次匝数=二次匝数一次电压/二次电压 但是在实际制造过程中由于铁芯有磁滞损耗特性，所以要考虑误差补偿，一般采用一次匝数补偿法，就是在一次线圈上增减数匝到数十匝来补偿误差成绩。3、剩余绕组的计算3.1 压变在实际使用中线路上如出现单相接地故障，而为了保护其它电器设备的安全，及时反馈故障到保护电路，所以在电压互感器上设计有剩余绕组也称之为保护绕组。如中性点有效接地系统其剩余绕组电压一般为100V，如中性点非有效接地系统其剩余绕组电压一般为100/3V。3.2 怎样计算剩余绕组的匝数呢？按照2.2中实例可见，主绕组为123匝，那么剩余绕组就是123/3，你又要问这是为什么呢?你看，100/3是123匝，100/3的剩余绕组要主绕组成3倍的关系，所以就是123/3，约71匝。4、场强的计算 4.1 层间绝缘与产品的局放和使用寿命起着相对决定性作用，场强越大其局放也越大。 4.2 场强=2匝间电压每层匝数/层间绝缘厚度 如：JDZ9-10Q电压互感器的匝间电压为0.6V，每层约有150匝，层间绝缘0.1的PMP纸1层，那么它的场强为20.6150/0.1=1800V/mm，结果小于3000 V/mm，属于合理设计。5、内部爬距的设定 按照经验，一般在将内部爬距设定为250-300V/mm，工作场强为1800-2000V/mm的情况下其局部放电量能满足国家标准要求。6、二次线规的选取 按照经验，一般测量级线规截面积不少于2.5mm2 ，剩余绕组线规不小于1.65mm2 。如何提高电压互感器局放合格率电压互感器的局放问题一直困扰着互感器行业许多厂家，成为了行业通病，那怎么才能提高合格率，有效控制局放呢？1. 合理工艺设计，有效控制关键部位1.1一次骨架端边半导电漆的刷涂工艺一定要做的精细，必须保证骨架端边圆滑、无毛刺、无棱角，做好骨架的保护措施，自始至终能保证骨架无损伤；1.2铁芯屏蔽包扎半叠半导电纸时穿软编织线（带）于其间，与接地可靠焊接，确保屏蔽可靠；1.3均压环穿线孔与线的焊接必须可靠无虚焊，均压环穿线头必须略长于均压铜箔3mm，同时要确保无毛刺、无尖角；1.4 均压环或一次支架的焊接必须圆滑，不得有焊锡毛刺和流挂现象，焊锡膏要清理干净，1.5 捆扎一次屏蔽环时用的热缩带绝对不能用木胶粘附，确保含有封闭功能产品（B110及J30）内部不能含有水分进入（比如木胶）。2. 从结构入手进行优化2.1 加大端边的距离，加大层间绝缘性能，保证足够爬距和均匀场强；2.2产品模具设计在保证外部爬距满足要求的情况下尽量表面光滑，防止外部爬电影响局放。电流互感器的设计要领1. 一次接线板设计合理，厚度满足并接螺丝深度要求，截面满足热电流要求；2. 小变比直角板或U形弯厚度设计合理,如需接线板上用M12的嵌件，则要注意减小接线板厚度，加长直角弯高度，相应减小一次成形胎具内框约5mm；3. 小变比胎具尺寸与线圈数量高度允许值不冲突、不矛盾，确保设计距离；4. 科学合理选取安匝数；5. 铁芯内孔尺寸与一次线的距离需要反复验证和计算，确保内外径尺寸符合要求；6. 95/125*25超微晶铁芯取0.25A30mv和0.5A50mv为质量控制点，130/180*25超微晶铁芯取0.25A35mv和0.5A60mv为质量控制点，确保磁性能符合要求。7. 电流互感器二次容量要求与伏安特性的关系：当保护级设计为10P20/50VA时，因为50VA等于10V*5A，当实际一次电流为正常时的20倍时其二次输出电流误差不会超出10%，即约为90-110A。如想通过伏安特性来判定铁芯是否符合要求，由上式可知，其铁芯伏安特性饱和点应该在10V*20A=200V以上。8. 电流互感器测量级铁芯与仪表的关系：当测量、计量级设计为0.2S/30VA时，当实际一次电流超出额定一次电流时，其铁芯应该逐渐饱和，一次电流再增加，二次输出电流增长不大，误差不断增加，从而起到保护仪表的目的。9. 铁芯在做励磁试验时，必须关注拐点突变电流和电压，拐点电压必须符合图纸规定的技术要求，（国标规定电压上升50%电流上升10%时为拐点，同样在做伏安特性时，电流上升50%电压上升10%时为拐点）10. 电流互感器的伏安特性来判定铁芯的规格大小：先取0.25A时候的电压，再除以准确限制系数，再乘以5就得到该互感器保护级的二次容量，在确定铁芯几何尺寸的同时通过这个容量的来算出铁芯的高度。比如亚美尼亚产品要求10P20/25VA，0.25A时的电压为100V，那么100/20得5，用5乘以5就得到该互感器保护级的二次容量为25VA。或者用100V除以2，得到50，再分解成25（20），或10（50）。小型变压器功率计算小型变压器铁芯截面的估算公式为：S=1.25P（注：根号P）推导P=(S/1.25)2不过，你测量的尺寸有错误，测量总长没有意义。S-指E型铁芯中间舌宽a*铁芯叠厚b，单位厘米。假设a=2.5，（测量的b=2.8），则：P=(2.5*2.8/1.25)2=31.36(W）应该是30W的变压器。电源变压器是低频变压器的计算（适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.） (1) 电源变压器的铁心. 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄, 功率损耗越小, 效果越好. 整个铁心是有许多硅钢片叠成的, 每片之间要绝缘. 买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能力. (2) 电源变压器的简易设计. 设计一个电源变压器, 主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积, 计算初次级各线圈的圈数等. 所谓铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起来的总厚度b的乘积. 如果电源变压器的初级电压是U1, 次级有n个组, 各组电压分别是U21, U22, , U2n, 各组电流分别是I21, I22, , I2n, .计算步骤如下: 第一步, 计算次级的功率P2. 次级功率等于次级各组功率的和, 也就是P2 = U21*I21 + U22*I22 + + U2n*I2n. 第二步, 计算变压器的功率P. 算出P2后. 考虑到变压器的效率是, 那么初级功率P1 = P2/, 一般在0.80.9之间. 变压器的功率 等于初, 次级功率之和的一半, 也就是P = ( P1 + P2 ) / 2 第三步, 查铁心截面积S. 根据变压器功率, 由式(2.1)计算出铁心截面积S, 并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚. 第四步, 确定每伏圈数N. 根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B,由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N. 铁心的B值可以这样选取: 质量优良的硅钢片, 取11000高斯; 一般硅钢片, 取10000高斯; 铁片, 取7000高斯. 考率到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N应该比N增加5%10%, 也就是N在1.05N1.1N之间选取. 第五步, 初, 次级线圈的计算. 初级线圈N1 = N*U1. 次级线圈N21= N*U21, N22 = N*U22, , N2n = N*U2n. 第六步, 查导线直径. 根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径. 一般电源变压器的电流密度可以选用3安/毫米? 第七步, 校核. 根据计算结果, 算出线圈每层圈数和层数, 再算出线圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可以加大一号铁心,如果太空, 可以减小一号铁心. 采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽a和叠厚b的比在1:11:1.7之间, 线圈是放得下的. 各参数的计算公式如下: ln(S) = 0.498 * ln(P) + 0.228 (2.1) ln(N) = -0.494 * ln(P) - 0.317 * ln(B) + 6.439 (2.2) ln(D) = 0.503 * ln(I) - 0.221 (2.3) 变量说明: P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯(Gs) S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm? N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V) I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm)10kv/380v,1000kw干式变压器额定电流是多少?一次电压为10KV，二次电压为0.4KV的1000KVA干式变压器。该变压器的一次额定电流为：Ie=1000KVA/(1.73210KV)=57.74A;该变压器的二次额定电流为：Ie=1000KVA/(1.7320.4KV)=1443.38A;变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算一.概述供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。二.计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。具体规定: 对于335KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。1.主要参数Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定x电抗(W)其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.2.标么值计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).(1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 KV有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)3710.56.30.4因为S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.565.59.16144(2)标么值计算 容量标么值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量S* = 200/100=2.电压标么值 U*= U/UJZ ; 电流标么值 I* =I/IJZ3无限大容量系统三相短路电流计算公式短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)冲击电流有效值: IC = Id *1 2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8所以IC =1.52Id 冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC ,取1.3这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了。公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等。一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流。下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。4简化算法【1】系统电抗的计算系统电抗，百兆为一。容量增减，电抗反比。100除系统容量例：基准容量 100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为XS*=100/1001当系统容量为200MVA时，系统的电抗为XS*=100/2000.5当系统容量为无穷大时，系统的电抗为XS*=100/0系统容量单位：MVA系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为XS*=100/6920.144。【2】变压器电抗的计算110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV6KV, 4.5除变压器容量。 例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813变压器容量单位：MVA这里的系数10.5，7，4.5实际上就是变压器短路电抗的数。不同电压等级有不同的值。 【3】电抗器电抗的计算电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA