sfsz10-31500／110电力变压器的电磁方案计算及减小局部放电措施的研究(优秀毕业设计)

SFSZ1031500/110电力变压器的电磁方案计算及减小局部放电措施的研究摘要本文完成了SFSZ1031500/110电力变压器电磁方案的计算，文中较为详细地阐述了电力变压器计算的基本公式和计算方法。SFSZ1031500/110电力变压器电磁方案计算，主要包括变压器铁心的选择及几何尺寸计算、变压器线圈材料、型式选择、高度确定、电压电流计算及线圈几何尺寸计算、短路阻抗计算、线圈损耗、引线损耗、杂散损耗、负载损耗计算、变压器温升计算、短路电动力计算、变压器重量（总油量、器身重量、油箱重量、附件重量、运输重量计算）等，并进行了绝缘校核，得出SFSZ1031500/110电力变压器的电磁计算方案。本文同时对高电压变压器局部放电产生的原因进行了分析综述，在查阅文献的基础上，对减小变压器的局部放电在设计、制造、装配等方面提出了一些改进措施。关键词电力变压器；电磁计算；局部放电SFSZ1031500/110POWERTRANSFORMERELECTROMAGNETISMPROJECTCALCULATIONABSTRACTTHISTEXTINTRODUCEDTHESFSZ1031500/110POWERTRANSFORMERCALCULATINGANDBASICKNOWLEDGEINPROJECTINELECTROMAGNETISMPRIMARILY,THANCLARIFIEDTHECALCULATINGANDBASICFORMULAINTRANSFORMERINPOWERDETAILEDWITHCOMPUTETHEMETHODAMONGTHEMINCLUDEDCHOICEANDCALCULATIONSOFTHETRANSFORMERCORE,TRANSFORMERCOILMATERIAL,PATTERNCHOICE,HIGHCERTAIN,THEVOLTAGEANDCURRENTCOMPUTESANDTHECOILCOMPUTES,THESHORTCIRCUITRESISTANCECOMPUTES,THECOILEXHAUSTS,THEFUSEEXHAUSTS,MISCELLANEOUSSPREADTOEXHAUST,LOADTOEXHAUSTTHECALCULATION,THETRANSFORMERTEMPERATURERISESTHECALCULATION,SHORTCIRCUITELECTRICITYTHEMOTIVECOMPUTES,TOTALOILINTRANSFORMERMEASURE,TOTALWEIGHT,CONVEYANCETHEWEIGHTCOMPUTES,THETRANSFORMERINSULATESTHESCHOOLCHECKUPSYNTHESIZETHEDESIGNCALCULATIONPROCESSTHATINTRODUCEDTHESFSZ1031500/110POWERTRANSFORMERBECAUSEITISMAINREASONPARTIALDISCHARGETHATNEXTEMERGENCETROUBLEINNORMALWORKINPOWERTRANSFORMERELECTRICVOLTAGEWITHSTOPTOCARRYTHOUGHATAFFECTTHEDEGREETOP,ACTUALLYISPARTIALDISCHARGETHESIZEOFTHEDEAL、FREQUENCYNUMBEROFTIMES,TAKEPLACESTILLTHEPARTWHICHINFLUENCEISBIGSTILLNEEDSTHERESEARCHINQUIRIESINTO,BUTREDUCEITISTARGETTHATEVERYBODYPURSUETOGETHERTHATPARTIALDISCHARGETHEFORTHISREASONATEXTRETURNEDTOTURNONELECTRICITYTHEPROCEEDINGTHERESEARCHTOTHEPARTOFTHETRANSFORMER,EXPLAININGTHEPRINCIPLETHATPARTIALDISCHARGEANDAFFECTINGTHEFACTORTHATPARTIALDISCHARGE,THEREASONSWHICHCAUSEDTHEPARTIALDISCHARGEIN110KVANDABOVEEXTRALARGEPOWERTRANSFORMERAREANALYSISFROMTHERESPECTOFDESIGNANDTECHNOLOGY,THEMEASURESFORDECREASINGTHEPARTIALDISCHARGEAREEXPOUNDEDKEYWORDSPOWERTRANSFORMER；ELECTROMAGNETISMCALCULATION；PARTIALDISCHARGE目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111课题背景112论文研究的内容1第2章电力变压器电磁计算方案2本设计的技术条件221额定电压电流计算2211线圈相电压2212线圈电流322铁芯的确定523线圈匝数计算524电压比校核625线段排列及计算726线圈绝缘半径及导线长度计算1127短路阻抗计算1228负载损耗计算1429温升计算16210空载特性计算19211短路电动力计算20212变压器重量计算26213绝缘校核28第3章局部放电的减小措施2931局部放电机理2932减小局部放电的措施31结论37致谢38参考文献39第1章绪论11课题背景电力变压器是电力系统中的重要设备之一。随着我国社会主义现代化建设的发展，特别是随着电力网向超高压、大容量方向的发展，对电力变压器提出了新的更高的要求。近年来，我国在变压器的理论研究和生产实践方面取得了可喜的成就。随着国民经济建设的发展，特别是随着电力工业的大规模发展而不断发展。电力变压器单台容量和安装容量迅速增长，电压等级也相继提高。50年代发展到110KV级；60年代发展到220KV级；70年代发展到330KV级；80年代已发展到500KV级电力变压器。建国前我国只能生产单台容量为300KVA的小型配电变压器，建国后50年代中期已能仿制31500KVA的电力变压器，电压等级已发展到110KV。60年代初我国由仿制阶段过渡到自行设计和制造阶段，60年代中期已发展到制造220KV、120000KVA电力变压器。到60年代末期，电力变压器的容量已经发展到260000KVA。70年代初期已达到生产330KV级、360000KVA电力变压器的水平我国西北地区的刘关线330KV系统中所用的升、降压电力变压器、联络用自耦变压器，全部为国产品，到80年代国内变压器的最高电压等级为500KV、最大容量为400000KVA，1995年制造出了容量为450000KVA电力变压器，本世纪初我国已能够生产740MVA/500KV的电力变压器和900MVA/500KV的自耦变压器。近年来随着我国经济建设的不断发展，电网的电压等级不断提高，2005年9月西北750KV线路已经投入运行，线路中的变压器、电抗器等主要设备均为国内生产。现在我国正在进行交流1000KV直流800KV输电线路的研究与输变电设备的研制工作，在不久的将来我国的输电网络将会以交流1000KV直流800KV作为主要框架，使我国的输变电技术走在世界的前列。12论文研究的内容本论文对目前电力网中经常使用的SFSZ1031500/110电力变压器进行了电磁方案计算，计算出了该变压器的各项技术指标及各部分的几何尺寸，计算结果满足国家标准规定值。在进行SFSZ1031500/110电力变压器电磁方案计算的同时，本文还对变压器局部放电的产生原因及减小局部放电的措施等进行了讨论。第2章电力变压器电磁计算方案变压器的电磁的方案计算，就是在保证满足国家和行业以及用户所提出的技术要求的基础上，在符合现行工艺条件的前提下，计算出变压器的各项主要经济技术指标、各部分的几何尺寸等。变压器的电磁计算决定了变压器的经济特性和运行特性，因此电磁计算是变压器生产制造的重要环节之一。本设计的技术条件本设计的基本技术条件如下，其他技术性能指标均应满足国家和行业相关标准的要求。额定容量S31500NKVA电压组合110/35/1052518联结组标号NYYD空载损耗P3060W负载损耗P149FZ短路阻抗Z105,Z65,Z171812D23D13D21额定电压电流计算211线圈相电压一、高压线圈相电压高压线圈为Y联结69860V325181U3069070V79668270V32516138067480VU666680V325141U3065890V465110V3251137064300VU863510V31062710V251386061920V31U72561270V25130860340V341459540V251U3058750V3617557950V27130857160V3581U9二、中压线圈相电压中压线圈为Y联结，故其相电压为35000/20210V2AU3三、低压线圈相电压低压线圈为D联结，故其相电压为10500V3212线圈电流一、高压线圈电流高压线圈为Y联结，其线电流等于相电流1503A1I30USN251803SN1520A711538A256303SN1556A1U1575A2543013SN1594A1613A251303USN1633A11653A30SN1674A251U1696A3013SN1718A251740A14303USN1764A2511787A6303SN1812A2517U1837A2518303USN二、中压线圈电流高压线圈为Y联结，故其相电流等于线电流5196A2I310SN503二、低压线圈电流低压线圈线电流17321A3I13USN850163低压线圈相电流1000A07222铁芯的确定变压器铁心的计算关系到整台变压器的技术经济特性，也关系到变压器的运行特性。合理的铁心尺寸可以提高变压器制造厂的经济效益，同时还可减少变压器在中的损耗，以创造良好的社会效益。一、硅钢片的选用铁心采用DQ13035冷轧硅钢片。在50HZ15T时，单位损耗为089W/KG。二、铁心直径计算5824MM,取580MM4DZDKSD其中K为经验系数，取K52；S为三相双线圈变压器每柱容量，SZ31500/215750KVA。Z三、铁心柱截面积铁心级数为15级，撑条数为20，迭片系数为096，净截面为2375CM。铁轭截面积与铁心柱截面积相同。2根据电力变压器计算附表1查得。23线圈匝数计算一、每匝电势初选值91833V/匝ZE45CAB23751二、低压线圈匝数计算W3114338匝取W3115匝890三、每匝电势准确值91391V/匝ZE3WUA150四、磁通密度T7341294CZB五、磁通041WB510ZE六、中压线圈匝数计算22214匝取221匝2WZAU392W七、高压线圈匝数计算额定匝数6949匝取694匝3916501ZAE1调压线圈匝数868匝取9匝224电压比校核额定电压及各分接电压的偏差，按下式计算2501XU为各分接位置的标准相电压（V）；X为各分接位置实际计算电压（V）；（为计算分接匝数）。XZEWX0210合格69803170160合格50130合格2740086合格6803910053合格0044合格6589031720061合格10081合格430130合格651091700合格2782300合格932100合格6100036合格340075合格591300合格8701621700合格32300合格5169425线段排列及计算为了减少调压时对漏抗的影响，将调压线匝单独做成一个调压线圈，把额定电压下的高压基本线圈匝数做成高压基本线圈，线圈的布置为铁心低压线圈中压基本线圈高压基本线圈调压线圈，通过具有选择转换器的三相Y联结的有载分接开关，连接调压线圈和高压基本线圈，由于转换选择器可将调压线圈与高压基本线圈正，反相连，故可减少一半的调压匝数。一、高压基本线圈高压基本线圈的匝数为694匝，采用纠结连续式，端部出线，20根撑条并用宽度50M的垫块，每只高压线圈的段数是2A2B66E70段各段匝数8，9，10各种线段总匝数7272866694匝导线规格选用ZB135，导线绝缘厚度为135M的纸包铜线，导线尺寸为（28125）/（42139），采用2根并联，即2线圈导线的面积2324648M电流密度2552A高压线圈每匝平均长度为35高压线圈导线总长度为242975时高压线圈电阻为08三个线圈净铜线总重量为4203KG三个线圈纸包铜线总重量为5205高压线圈三相负载损耗为587W高压线圈尺寸计算E线段辐向尺寸为2104210588MA线段辐向尺寸为2942105799（垫条）88MB线段辐向尺寸为28421057018（垫条）88高压线圈轴向尺寸9632导线高度284油道高度1247272压缩系数124026静电板和油道高度126695上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度二、中压线圈中压线圈匝数为221匝连续式线圈，20根撑条并用40宽垫块，线段数2M73N75段M每个线段匝数为1962,0每种线段总匝数为732221匝19206导线规格ZB06，导线绝缘厚度为06M的纸包铜线，导线尺寸为（25125）/（3151315），采用6根导线并联，即6导线总截面积为630718422电流密度为282MA中压线圈每匝平均长度为28中压线圈导线总长度为618875时中压线圈电阻为0072三个线圈净铜线总重为3043KG三个纸包铜线总重为3150KG中压线圈三相负载损耗为583W中压线圈尺寸计算正常线段辐向尺寸为6315103575M92加强线段辐向尺寸为6315103545310M（垫条）575M中压线圈轴向尺寸978导线高度296油道高度12748压缩系数126695上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度三、低压线圈低压线圈匝数为115匝单螺旋式线圈，20根撑条并用宽度为30M宽的垫块导线规格ZB045，导线绝缘厚度为045厚的纸包铜线，导线尺寸为（36）/（3565），采用20根导线并联，即20导线总截面积为1625203252导线电流密度为312A低压线圈导线平均匝长为223M低压线圈导线总长度为2654575时中低压线圈电阻为0017低压线圈三相导线净铜线总重为23035KG低压线圈三相导线纸包铜线总重为3200低压线圈三相负载损耗为51KW低压线圈尺寸计算低压线圈辐向尺寸为352070M低压线圈轴向尺寸65（1154）“424”换位7735导线总高度513油道高度12865185压缩系数126695上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度四、调压线圈一有载分接开关的选择有载分接开关必须满足下列技术要求高压线圈的最大通过电流1837A高压线圈联结组及调压方式YN联结,中性点调压有载分接开关对地绝缘水平工频85KV,冲击时,线圈最大电压不大开关绝缘水平调压范围20调压级数及级电压8125,共17级调压,级电压为780V开关寿命电气寿命不低于2万次,机械寿命不低于20万次有载分接开关的安全保护装置按上述要求,选择带有转换选择器的M500110/D10193W型有载分接开关,其规格为三相中性点有载分接开关最大额定电流500A三秒钟热稳定电流8KA动稳定电流20KA级电压3000V每级容量1500KVA总重280KG高度2383级数19级对地绝缘水M平110KV最大工作电压125KV本开关具有安全保护装置,可满足技术要求。二调压线圈尺寸计算为了保证结构的稳定性，此变压器的调压线圈采用双螺旋式线圈结构，共8级调压调压线圈匝数8匝，串联后调压线圈匝数为64匝双螺旋不换位，20根撑条，宽度为50M垫块，线圈段数16段导线规格导线采用ZB135，绝缘厚度为135的纸包铜线，导线尺寸为（28125）/（42139），采用两根并联，即24线圈导线截面积68925电流密度，最大分接时为22；额定分接时为0；最小分2A接时为262MA6调压线圈每匝平均长度41M7调压线圈导线总长2624875时调压线圈导线串联电阻0089调压线圈净铜线总重483KG10调压线圈纸包铜线总重53011调压线圈三相负载损耗最大分接时为81；最小分接时为KW54KW12调压线圈尺寸计算调压线圈的辐向尺寸为2242103175M调压线圈的轴向尺寸（162）1392502导线高度（161）17612油道高度8622162压缩系数846调压线圈电抗高度26线圈绝缘半径及导线长度计算一、线圈绝缘半径铁心柱直径为580；M铁心柱直径放大为594MR297铁芯柱半径23筒和撑条总厚度320低压线圈内半径（）3R70低压线圈辐向厚度（）B390低压线圈外半径26主空道厚度（）23A416中压线圈内半径（）R575中压线圈辐向厚度（）2B4735中压线圈外半径40主空道厚度（）12A5135高压线圈内半径（）R88高压线圈辐向厚度（）1B6015高压线圈外半径40纸筒和撑条厚度6415调压线圈内半径175调压线圈辐向厚度659调压线圈外半径21318线圈总外径40相间绝缘距离1358相间铁芯柱中心线距离27短路阻抗计算线圈平均电抗高度1253125312XHMC1253125313XHMC126612662漏磁总宽度211A5187408M518C332223653漏磁空道总面积1212123DARR44618857475932CM131313RR80428122C232323DARR2728634065747512CM洛氏系数6183212XHU查电力变压器计算表62得9530124513X查电力变压器计算表62得13285623XHU查电力变压器计算表62得96203短路阻抗的电抗分量61212049XZXEDFIWU6103511842954561313XZXHFI62909718623231049XZXHEDFIWU65987050644式中，为频率（HZ）；为额定匝数；为额定电流（）；FIA102，是估算的横向电抗系数。短路阻抗的电阻分量31295040FZRNPUS式中，为高压低压运行时的负载损耗（）12FZW33480715RN式中，为高压中压运行时的负载损耗（）13FZP3296400RNUS式中，为中压低压运行时的负载损耗（）23FZW短路阻抗百分值（标准植105）合格212159ZKRXUU（标准植1718）合格3387（标准植65）合格264ZKRX28负载损耗计算一、电阻损耗高压线圈7580316221RMIPRKW中压线圈35922R低压线圈51071323IRK式中，为相数；为额定相电流,A。I3二、涡流损耗高压线圈102217738508340112WXKFMNASH15RPKW中压线圈636222773850530701126WXFNAS256RKK低压线圈2231773850357401126WXFMNASH383154RPKW低压线圈为单螺旋结构，线圈采用“424”换位，不完全换位损耗为22325031650738129447WBMXFASKC32514RPK38247231WW三、引线损耗高压引线采用50铜电缆，每相长度约为4，则2M0021350001711YR4503000171014P26K中压线圈引线采用50铜电缆，每相长度约为3，则2M0021350001282Y50400012812196KW低压线圈引线采用95，每相长度约为5，则2M00213500011233YR53000112334P210K四、杂散损耗高压中压运行时2230122150ZSXZSKXPBNKUAHFSPLR2324791895864KW高压低压运行时230132150ZSXZSKXPBNKUAFSPLHR23247895647K中压低压运行时230232150ZSXZSKXPBNKUAFSPLR232194676584KW五、负载损耗高压中压运行时1395149合格12212121FZRYWZSPPPKK高压低压运行时14831149合格3333FZRYZS中压低压运行时149合格2222196FZRYWZSKWK29温升计算一、线圈对油的温差计算高压线圈根据国家标准规定，有载调压变压器的高压线圈表面单位热负荷按其在10的分接位置计算。在10分接位置时26，1837A12MA1I0341KLWIKQ75552183702610054392/MW式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，1K1K2；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系23C4K数，；为线饼的周长（）。4线饼的平均匝长垫块宽度沿圆周垫块数1L正常线段导线杂绝缘厚度的校正温升207K1103540350475Q线段油道宽度得校正温升K2179DDQ式中，为校正温度（），由电力变压器计算图812查得。C线圈对油的温升19K12701159中压线圈中压线圈表面单位热负荷034212KLWIQ51962816397210582/MW式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，112K；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系2K3C4数；为线饼的周长（）。4线饼的平均匝长垫块宽度沿圆周垫块数1L导线杂绝缘厚度的校正温升K212035403560497204Q线段油道宽度得校正温升187K29671DDQ式中，为校正温度（），由电力变压器计算图812查得。C线圈对油的温升21866K217022159低压线圈低压线圈表面单位热负荷1323410KIWQL12635056232/MW式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，1K1K2；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系23C4K数，；为线饼的周长（）。4线饼的平均匝长垫块宽度沿圆周垫块数1L导线杂绝缘厚度的校正温升0K3130540540635Q线段油道宽度得校正温升158K2361DDQ式中，为校正温度（），由电力变压器计算图812查得。C线圈对油的温升158K073313259二、油箱尺寸油箱高度窗高2倍铁轭高垫脚高度铁芯至箱盖距离BH149258012786M油箱宽度调压线圈外径线圈到箱壁间距离B箱长度调压线圈外径间隙02MLB1358403M三、油箱有效散热面拱顶箱盖几何面积1A226198521035R2M箱壁几何面积26498107HL2散热器有效散热面积选用120管散热器5只，联管中心距为2885散热面积为37918GAM2M带散热器的拱顶油箱总散热面积210381230515071895AA2M四、油对空气的平均温升油箱单位热负荷042367108FZTPQ2W油对空气的平均温升K0819795765YT油面对空气的最高温升温升修正值按油箱发热中心12806193HM与散热中心之比，2580HM207电力变压器计算图819查得CK55K合格1421534YMYM五、线圈的平均温升高压线圈K1359Y中压线圈K2872507Y低压线圈K3151Y210空载特性计算一、空载损耗铁心柱重量44103376521908126FCGHAKG铁轭重量2395EM总重量12816926518204FFKG式中，为硅钢片比重，冷轧硅钢片73DMKG空载损耗30700543PFPKGW式中，为空载损耗附加系数，115；为硅钢片单位损耗。0PK0空载损耗的标准值为306，因此合格；KW二、空载电流有功分量300037110975YNNPISS无功分量3103150768242010NJFWQAGKI式中，为励磁电流附加系数；为铁芯中总的接缝数；为接缝JA处的净截面积；为铁芯接缝处单位面积的励磁容量。2CMJ2CMV211短路电动力计算变压器在正常运行时，铁心中的磁通密度及线圈中的电流均为或接近于额定值，但这种运行情况不是永远不变的。当系统中出现线路短路或由于误操作及保护装置出现故障等时，因断路器跳闸需要一定时间，就会使变压器的正常运行遭到较大的扰动。另外变压器也难免受到短路电流的冲击，例如，当变压器第二次侧发生突然短路故障时，变压器中会出现大电流，产生较大的电动力和过热。根据长期实践经验和短路强度试验情况可知，变压器在突发短路中，其线圈损坏主要是由于短路时的辐向力和轴向力作用的结果。沿线圈的轴向力使线圈承受压力或拉力的作用。当此力大于结构件的机械强度时，可使线圈、压板及夹件等零部件产生变形，严重时可将上铁轭顶起，破坏整个线圈结构。沿线圈径向的辐向力，使内线圈受到压力，外线圈受到拉力作用。当拉力大于导线抗张应力时，则线圈变形，匝绝缘断裂，破坏整个主、纵绝缘结构，严重时甚至拉断导线。因此，在变压器计算时必须计算其短路时的电动力，核算变压器结构件的强度。此外，由于短路时线圈中流过的电流比额定电流大几十倍，因此负载损耗比额定运行时大几百倍，并使线圈温度迅速上升，因此若不能在短时间内排除故障，则变压器就有被烧坏的可能。一、不平衡安匝分布图根据上面的电磁计算可将各线圈的安匝分布列于表21，根据表21中的数据可以作出在10，额定及10时的安匝分布图，如图21所示。在图21中，不平衡安匝百分数的各点计算如下在10时；170A2170356A额定分接时；95920在10时；121表21A区域划分高压（220）KV中压（35）KV低压（105）K区域匝数高度（）M匝数高度（）M匝数高度（）M451985509769520651306445440939610391786261101010010段匝20461962013段匝744124809432131513170952141520匝20段206954580360093246581526524510282748449段匝448192091728491396811853919305251段匝045020009180511315670658506581匝81段8505451776509410400936139526885651811731110110段匝188919206411段匝410400936111315144651806519匝19段18585图21不平衡安匝分布图表21B安匝分布计算高压安匝（）区域10额定10中压安匝（）低压安匝（）11291441A161731B1681C2729697266468268123142159317614731513总和100100100100100不平衡安匝（）平均高度（）CM区域10额定1011700951BA015120965PH223507520983730650231054P总和00012453625H平均安匝（）区域10额定1011595163251PC167252692756847526765314775152003P15625总和100100100二、漏磁计算根据图21可知，在10时具有最大漏磁组，计算如下（按表21）。漏磁组高度2090625185751212DPHA1785306横向洛氏系数；735832407S015；0026；查电力变压器算图DHUDH629所示曲线可得035。S漏磁总安匝（）PMCA1112PAC177635840658295一、路电流稳定值倍数461321082785DZU2174倍046IZKU式中，为变压器阻抗电压（）；为内线圈阻抗1DU（）；为中线圈阻抗（）；为外线圈阻抗（）2D3D负荷分配系数3063107815DU6943四、不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力PMMNPSIDACAWRKF12120482703546058954635T式中，为由于直流电流分量而使轴向力增大的倍数。DK五、线圈导线应力计算1高压线圈导线应力的计算由轴向力引起的拉应力132108SHNMRIWKDBPNID2286746594165370953121941852CKG式中，为每个线圈并联分支数；为线段中导线并BBN联根数；为线圈有效高度（）；为单根导线截面积（DHCM1S）；为短路电流冲击系数，16。2CMKDK由轴向力引起的导线弯曲应力2210118DINMAAWRABNZ2222107465369435651901801292252CKG式中，为导线轴向宽度（）；为线圈辐向厚度（AMB）；为被计算线圈的外半径（）；Z为沿圆周分布的CMR垫块数；为垫块宽度（）；为最大漏磁组的不平衡安ACA匝百分数。线圈受的总应力1941600221036194852A2CMKGCMKG2低压内线圈导线应力的计算由轴向力引起的导线弯曲应力2210118DINMAKAWRABNZ2222107403539658190632CMKG式中，为导线轴向宽度（）；为线圈辐向厚度（ACB）；为被计算线圈的外半径（）；Z为沿圆周分布的CMR垫块数；为垫块宽度（）；为最大漏磁组的不平衡安AMA匝百分数。由辐向力引起的导线压缩应力2821180DINPBKWRMNHS222874153091067673CKG由辐向力引起的导线弯曲应力2813640DINBKWLMMNHA28218745938150642CKG线圈受的总应力130716222309413764A2CMKG00CMKG由以上计算可知，各线圈的导线应力均小于许用应力，因此计算合格。212变压器重量计算一、总油重量计算1器身排油量计算20194520875763763FECUPYGKG式中，为硅钢片重量（）；为带绝缘的铜导线重量EKGCUG（）。KG2油箱装油重量油箱断面积2BSRL716642916548592DM油箱装油重量3220KYBGHSRLH389159165247926174879KG式中，为拱顶油箱的直线高度（）；H、B、L为油2DM箱下节槽高、宽、长（）。DM3油箱内油量1748951729NYKPYGKG4散热器中油重523EYEYGKG式中，为散热器数目；为每只散热器中油重量（）。EYKG5总油重GGJYGEYNY1729567130514040K（储油柜；静油器，中心距2285）92053M式中，为储油柜油重量；为净油器中油重量；其他GYJYG杂类重量。二、器身总量371403415209451208GFECUGKKG三、油箱重量1箱盖重量6142227857865964GGRL3K式中，为油箱平均半径（）；为箱盖厚度（）；DMGDM为油箱直线部分长度（）。2LDM2箱底重量301447850126DDGAKG式中，为箱底厚度（）；为箱底面积（）。DA2DM3槽壁4259727BBLHK式中，为槽壁厚度（）；为槽长度（）；为槽高度MLH（）。DM4油箱壁27857850628592645BBGRLH123325KG式中，为油箱壁厚度（）；为油箱壁高度（）。BDMDM5油箱总重156423014259713XGDBKG296112K式中，为杂类系数，115。K四、附件重量计算FJGCTCHFG665356807134061580KG式中，为储油柜重量；为净油器重量；为散CHJGSG热器重量；散热器电动机重量；为小车重量；为套FCT管总重量。五、变压器总重量YFXGG14037429615360794KG六、变压器运输重量1拱顶形顶盖下200油重M48929081DYGLRAK式中，为拱顶下200的弓形面积（）；为拱G2DML顶顶油箱总长度（）。DM2运输时箱内装油重量17294812ZNYDGKG式中，为油箱内总油重量；为箱盖下空袭部分的油重DYG量。3加添油重量140279TYZKG4拆卸零件重量4613CSTCHFJGG5运输重量53382507952ZMTCKG213绝缘校核一、工频耐压核算变压器的工频耐压裕度核算，首先由参考文献图2521查取不同匝绝缘厚度、不同油隙情况下的最小允许场强，再与高低压线圈内外表面的场强进行比较，从而计算出绝缘裕度。低压线圈外表面因为，则45。2450SMINXECKV高压线圈内表面因为，则50。13综合修正系数，则低压线圈外表面K250MIN1IN6852YXZEUDK裕度250高压线圈内表面2778MIN1IN4516832YXZEDKKV裕度278390工频试验电压的裕度大于125是足够的。二、高压线圈冲击耐压核算当端部出线时，全波冲击系数为2。对于三线圈变压器主绝缘结构，根据冲击测量结果，内外两个线圈全波电位差为112。折算成为工频电压376，裕度大于125时足29501GUKV7813640够的。第3章局部放电的减小措施31局部放电机理一、产生局部放电的原因在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，既整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。发生在绝缘体内的称为内部局部放电；发生在绝缘体表面的称为表面局部放电；发生在导体边缘而周围都是气体的，可称之为电晕。造成电场不均匀的因素很多，主要包括电气设备的电极系统不对称，如针对板、圆柱体等。在电机线棒离开铁心的部位、变压器的高压出线端，电缆的末端等部位电场比较集中，不采取特殊的措施就容易在这些部位首先产生放电。介质不均匀，如果各种复合介质气体固体组合、液体固体组合、不同固体组合等。在交变电场下，介质中的电场强度是反比于介电常数的，因此介电常数小的介质中的电场强度就高于介电常数大的。绝缘体中含有气泡或其他杂质。气体的相对介电常数接近于1，各种固体、液体介质的相对介电常数都要比它大1倍以上，而固体、液体介质的击穿场强一般要比气体介质的大几倍到几十倍，因此绝缘体中有气泡存在是产生局部放电的最普遍原因。绝缘体内的气泡可能是产品制造过程残留下的，也可能是在产品运行中由于热胀冷缩在不同材料的界面上出现了裂缝，或者因绝缘材料老化而分解出气体。此外，在高场强中若有点为悬浮的金属体存在，也会在其边缘感应出很强的场强；在电气设备的各连接处，如果接触不好，也会在距离很微小的两个接点间产生高场强；这些都可能造成局部放电。局部放电会逐渐腐蚀、损坏绝缘材料，使放电区域不断扩大，最终导致整个绝缘体击穿。因此，必需把局部放电限制在一定水平之下。高电压电工设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。二、影响局部放电特性的诸因素局部放电的各表征参数与很多因素有关，除了介质特性和气泡状态之外，还与施加电压的幅值、波形、作用的时间，以及环境条件等有关。电压的幅值随着电压升高，放电量和放电次数一般都趋向于增加，这是由于在电工产品中，往往存在多个气泡，随着电压升高，更多更大的气泡开始放电。在有液体的组合绝缘中，电压愈高，放电愈剧烈，产生的气泡愈多，放电量和放电次数都增大。即使是单个气泡，在较低电压下，只是气泡中很小的部分面积出现放电，随着电压升高，放电的面积增大，而且有更多的部位出现放电，于是放电量和放电次数都增加。在表面放电中，随着电压升高，放电沿表面扩展，即放电的面积增大，放电的部位增多。由于气体经电离后击穿电压要降低，本来在某一电压下没有局部放电的试品，一旦在更高的电压下发生放电，即使再将电压降到原来的水平，放电还可能继续出现。对于含有液体的绝缘系统，如果液体的吸气性能不好，在较高的电压下放电所产生的气体，也会使放电熄灭电压降低。因此在局部放电测量中，在进行第二次重复试验时，必须让试品有足够的“休息”时间。电压的波形和频率当工频交流电压中含有高次谐波时，会使正弦波的顶部变为尖顶或平顶，这决定于谐波与基波的相位差。当正弦波畸变为尖顶波时，其幅值增大，于是放电起始电压降低，放电量和放电次数都明显增加。若畸变为平顶波，只有当高次谐波分量较大时，如对于三次谐波而言要大于20时，由于峰值被拉宽，放电次数有较明显增加，放电量略有增加，起始电压略有升高。提高电压频率，将明显增大放电重复率，但只要测试系统有足够的分辨能力，对于测得的放电量不会有明显影响。电压作用时间气体放电有一定的随机性，电压作用的时间长，如升压的速度慢或用逐级升压法升压，测得的起始放电电压要偏低。在电压的长期作用下，局部放电会使绝缘材料发生各种物理和化学效应，如试品中气泡的含量、气泡中气体的压力、气体的成分、气泡壁上的电导率、介电系数等都可能发生变化，这些变化都将导致局部放电状态的变化。在一般情况下，随着电压作用时间的增加，局部放电会变得更加剧烈。如在液体和固体的组合绝缘中，如果液体的吸气性不是很好，气泡会愈来愈多。在固体材料中会产生新的裂纹，产生低分子分解物和增塑剂挥发物，这些都会形成新的气泡。在放电部位出现树枝状的放电，也会加剧局部放电。绝缘体表面放电中，由于放电的范围扩大也会时放电加剧。在有些情况下，随着电压作用时间的增加，在一定时间内放电反而衰减，甚至观察不到。出现这种“自衰”现象的原因可能有以下几点在封闭气隙中，由于放电放出的气体增加，使气泡中的气压增高，这时气泡的击穿电压可能提高，放电就熄灭了。另一种情况是放电产生的气体少于放电时消耗掉的气隙中的氧气，这样气隙中的气压可能降低，当气压低到一定程度后，放电从脉冲型转变为非脉冲型，于是在脉冲型的检测仪器上，就观察不到这种放电。气隙壁上介质的特性发生变化，如许多有机材料，在局部放电长时间作用下，材料被炭化，可能把放电气泡短路或者使放电点电场均匀化，从而使放电暂时变弱。随着时间加长，被腐蚀炭化点的周围，由于电场集中又可能出现新的放电，使放电出现起伏。有些放电源可能消失，如在导体边上的小毛刺在放电过程可能会被烧掉。有些联接点接触不好产生放电，时间长了可能烧结在一起，就不会再放电了。环境条件环境的温度、湿度、气压都会对局部放电产生影响。温度升高，气泡中的压力增加，液体的吸气性能改善，这将有利于减弱局部放电。另一方面温度高会加速高聚物的分解，挥发低分子物质，这有可能加剧局部放电的发展。湿度对表面放电有很大影响。在极不均匀的电场中，由于湿度大，增加了电导和介电常数，改善了那里的电场分布，从而改善了那里的局部放电。但对某些憎水性材料，在湿度较大时，表面会形成水柱，在水柱附近的电场集中而形成新的放电点。对于层压制品和纤维材料，在湿度大时，吸进的水分汽化，也会加剧局部放电。大气压力会明显影响外部的局部放电，在高原地区气压低，起始放电电压降低，因此，局部放电问题就显得更严重。许多充以氮气或六氟化硫等气体为绝缘的电工设备，如果气压降低就容易发生局部放电而导致击穿。从以上各种因素的影响中，可以看出两种本质上的区别，一种只是在不同的条件下，测量的结果发生了变化；另一种却是使试品本身放电特性发生变化。前者在试验方法上应给以规定，使试验结果的可比性提高；后者还应考虑通过试验后的产品性能可能发生变化，在设计试验时应注意试品可能承受的能力。由于影响因素很多，再加上气体放电本身是随机性的，因此，测量结果的分散性往往是比较大的。32减小局部放电的措施一、局部放电产生的关键因素产生局部放电的环节，一般是在电场集中和绝缘薄弱的部位。影响局部放电的因素很多，综合起来主要有三点绝缘材料的材质。产品设计的绝缘结构。生产加工制造工艺。从产生局部放电的原因和部位分析，引起局部放电的关键因素有四个方面导电体和非导电体的尖角毛刺。固体绝缘的空穴和缝隙中的空气及油中的微量气泡。在高电场下产生悬浮电位的金属物。绝缘体表面的灰尘和脏污。二、局部放电的危害导致电击穿放电点直接轰击所在位置的绝缘，这种放电连续地、长期地发生，必将导致此处绝缘的击穿。导致热击穿局部放电产生热量，或许有腐蚀性气体，使临近绝缘热老化或腐蚀变质。连续放电日积月累的结果，将导致绝缘烧损或失效，造成击穿。三、减少局部放电量的技术措施绝缘件制造绝缘件要选择性能好、质量高的绝缘板材。有的生产厂家因生产质量不高,在绝缘板材中常混有金属异物,应严格检验。如沈变厂在检验加工购入的40MM厚的层压纸板时,曾发现过裁纸刀和钢钉。在购入的1030MM厚的绝缘纸板上,也时常发现金属亮点和米粒大小的金属物。这些金属物在高电场作用下最容易产生树枝状放电。目前,沈变厂已在500KV变压器产品上全部采用优质进口纸板。绝缘件制造应无楞角和飞边毛刺。所有的绝缘板或绝缘块的楞角应倒圆。燕尾垫块倒楞后如图31所示。图31燕尾垫块楞角倒圆外形目前,绝缘装配用的绝缘压板和铁轭垫块均采用电工层压木板和层压纸板制作。层压木板的层间有拼接缝隙,真空干燥时层间时有开裂或起鼓现象,在层间形成空穴,如图32所示。设计时,最好选用绝缘层压纸板。为便于器身真空处理时水蒸气的逸出,在电气性能允许的情况下,应在较厚、较大的绝缘压板和铁轭垫块上设置810MM的排气孔及815MM宽、510MM深的油路通道,如图33所示。所有加工的绝缘件应清洁,无金属粉尘和灰尘,并用绝缘纸包扎好存放。静电板及引线制作静电板时其引出线的焊点必须牢固可靠,以防开焊引起悬浮电位。焊点的表面要处理光滑,屏蔽包扎要紧实。此部位是场强过高处,必须圆滑处理。直径过大的静电板搬运时要采取防护措施,以防变形损伤