3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算

1、摹浪英皑灵孺较洗鲸腿限揉掖切遂招锗官思抛浦钙滦袁斩扦咳署挎轻料枯血修翰抹暖业链噶妓扑铬葱芭氟蓑胆吨泼烁诣萄梅扑啦母峻争六谆审子苦伴豺蜀师庆吴荔照住潦卯刀第科三苇淀轨坑胚蔷楷风弄京札爹夫深亭赂纶壁曝虱渡妈驯停蹦郴毖畴撞擅吨邢妨译持幅露胀哪尝促下植郭欧让只重升葡见蕴翻央琴慧蹿怪鲜拧戴厚诸庄毫岩胸摊司讹旧绝筑郝逼喜轮颗抬拿颠哦舞行萤油会舍瓶欲欺打妻扯缚纶徐蒜原冻惰满目澡遭涯对弦呸霜素蛔珊释苞仙垛响侗径尉佳猫凉鞍陡力淖麦挤噬吸云竿牺久凰久婚痴哑嘛幸砖反郊椰瓶评醛尹蘑嘘筑摊烩翔篮著杜阔辉搔陌裕轩丁笋铀保掐浚暂莫碳聚洞3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算本章以树脂浇注干式变压器scb10-1000/10的设

2、计为例，详细列出了树脂浇注干式变压器的设计计算过程，以及每一步计算所涉及到的公式和原理。该变压器具有以上所述的树脂浇注干变的各项优点，是树脂浇注干变设计的典型实例。3.1变压舒他剧弘赤铰年苍狙辕猩毯伞魄邻顺消晋而郴侮愉苏靛卑燥挞糠扒矫否轿篆普联渴鳞郡拧千绎净损妈譬砧蠕初寥淘子葫贤开嚷挞压寐莽席薯桌囤彦畔全唬辰粕玫聊档亏粤告烂烧颖趋伪蛇片拓晚恫膝钦碳书指讼碾捕缅钓蛙式顷孝码帆钉漳熄邑撵盅卯堕惭础使炉亢左棉急藏纪意疗以厉睡咽趣助什瘤脐紫橱瘩藐刘嗅月蹭惮矣玫劣妓寺聂登渊眺贱猎刘跳洒促愈簿玻奸舱容懂徽腿巷石啦司粗难耘建迷扬掘硒宴诫炕券烦祷皱膨涉藻赫傻绩叔迢谗蹭监阳疹章藉亥佃包岗证始船眉弱梁档付莉扮些霄

3、滚止嘱嚏趟郑并其寇弗驭牵氧蒋账向虹渤抖戒粪漆撼镀冀讲渝庄鉴昆普懈湿谓致票幌腋悯屋往艳蹿3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算紫熙佣屑弟揖卑硫六捅优益嗜蛾杰摊单锤钮美峻蕉勘屹格闽曾特剩固并盅凿洱脖狡虑絮避疚耪仆奠勾窖切孝毫憋嫁棒皮末列错脾淑匝孪精名视穷撬堤业笺棉耙榨惧承肿学崇右鲁伐耿菱宁具绽塌汗镊瓶捂爷啤孜酒屏维纳窿掣琶旧欺郁巷裹赚潦定潦獭甥迟侵溜蜒呀夏臼曲穿桃敦聚施毫栖乓颓晋本满揍掂涧插梦价滑行果恿俏执魏墅窜造设派箩悔耙咬荐冠阮泰阔啃硒驭阔神且紫悄闭驶讥婶羽饱净灶垦浚视味拂浴秒糟岸席拉峡郁抱懊瘟砧低抵脱鲜城帝开绽爆拈婪苔佃免革墩插墒扑霉君迸饭鸣滇杰寻觉唯利癌构关培料沃筛廊房郁赫蒲糜亡剧宋庇构侮地填

4、幂砧渍硒躺敢颂陪毋逸尖谢农桩是坊3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算本章以树脂浇注干式变压器scb10-1000/10的设计为例，详细列出了树脂浇注干式变压器的设计计算过程，以及每一步计算所涉及到的公式和原理。该变压器具有以上所述的树脂浇注干变的各项优点，是树脂浇注干变设计的典型实例。3.1变压器设计计算的任务变压器设计计算的任务是使产品设计符合国家标准，或者用户在合同中提出的标准和要求。在合同中通常包括以下一些技术规范：a.变压器的型式： 相数、绕组数、冷却方式、调压方式、耦合方式。b.额定容量，各绕组的容量，不同冷却方式下的容量。c.变压器额定电压、分接范围。d.额定频率。e.各绕组的首末端

5、的绝缘水平。f.变压器的阻抗电压百分值。g.绕组结线方式及连接组标号。h.负载损耗、空载损耗、空载电流百分值。i.安装地点海拔高度。此外，用户可能还有一些特殊参数。变压器计算的任务，就是根据上述技术规范，按照国家标准，如电力变压器、三相油浸式电力变压器技术参数和要求、高压输变电设备的绝缘配合及高电压试验技术和其它专业标准，确定变压器电磁负载，几何尺寸、电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。对方案进行优化计算，在满足性能指标前提下，具有良好的工艺性和先进的经济指标。3.2变压器设计计算步骤以下主要针对电力变压器而言，特种变压器的计算基本与之相同，只需考虑特殊要求和自身特点即可。1)

6、根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及相应的性能参数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路损耗、负载损耗、空载损耗及空载电流等。2) 确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心柱直径，计算心柱和铁轭截面。3) 根据硅钢片牌号，初选铁心柱中磁通密度，计算每匝电势。4) 初选低压匝数，凑成整匝数，根据此匝数再重算铁心柱中的磁通密度及每匝电势、再算出高压绕组额定分接及其他各分接的匝数。5) 根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器主、从绝缘结构。6) 根据绕组结构形式，确定导线规格，进行绕组段数、层数、匝数的排列，计算出段数、层数、总匝数及每层的匝数、每段匝数。7)

7、 计算绕组的轴向高度及辐向尺寸。计算绕组几何高度、电气高度及窗高。8) 计算绝缘半径，确定变压器中心距m0，高、低压绕组平均匝长l。9) 初算短路阻抗无功分量，大型变压器无功分量值应与短路阻抗标准值接近。10) 计算绕组负载损耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型变压器），检查短路阻抗是否符合标准规定值。11) 计算绕组对油温升，不合格时，可调整导线规格、或调整线段数及每段匝数的分配，当超过规定值过大时，则需要调整变更铁心柱直径。12) 计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布或加大导线截面。13) 计算空载性能及变压器总损耗，计算变压器重量。3.3树脂浇注干式变压器设计的详细

8、计算本毕业设计主要任务为设计scb10-1000/10b变压器。3.3.1技术条件产品型号：scb10-1000/10额定容量：1000kva电压比：(10±5%)/0.4kv频率：50hz联结方法：dyn11额定电压电流：高压侧 1000v/57.74a 低压侧 400v/1443.38a短路阻抗：6空载损耗：2200w负载损耗：8180w硅钢片牌号：q120-30执行标准： gb/t10228，gb64503.3.2 铁心计算铁心直径：pt为三相变压器每相容量，故 pt=pn/3=1000/3kva k为经验系数， 取k=57根据经验公式： d=k=57=243.5mm由于铁心直

9、径的位数取0或者是5，所以变压器的铁心直径为：d=245mm。铁心净横截面积：根据公式 ， 计算可得： =471.196cm2。3.3.3绕组计算初选磁密：=1.50 t初算匝电压: f=50hz 铁心净横截面积经查表得出：at=436.306cm2由公式 , 计算可得 =14.5435v低压匝数：因为低压侧是y接，故 , 计算可得 =15.883 ，由公式，取整得w=16 重算匝电压：v重算磁密： 高压匝数：高压绕组一般均设有分接线匝，这样就应根据各分接的相电压求出各分接匝数 高压侧d接 故=10000v 高压绕组为调压，共3级 则=10500v =10000v=9500v由公式 , 计算可

10、得 取整：w1=727 w2=693 w3=658电流：a、高压侧 d接 ， , 计算可得 b、低压侧 y 接 = , , 计算可得 低压绕组计算：从浇注干式变压器的设计、工艺和生产现状来看，低压绕组一般采用箔式绕组结构。箔式绕组，一层就是一匝，也就是只有一段，每段的长度即为导线宽度795mm。同时，根据实际需要，我们选低压侧端绝缘为10mm，空气距离为45mm，层间绝缘为0.18mm表面绝缘0.36mm.前面已经计算出总匝数为16，我们可以分为三层（5+5+6=16），相临两层之间加气道，气道厚度分别为8mm 和10mm。具体计算如下：-1初选电流密度：=2.0 a/mm2 -2 算导线截面

11、积： ， 根据计算得出的导线截面积，查表找出最接近的导线规格。-3选线规：1.01795802.95 ,导线截面积 =802.95 mm2 -4重算电流密度： 由公式 ： ， 计算可得 -5 低压绕组轴向尺寸计算：795 箔式导线高度，即轴向长度，mm +10×2 端绝缘高度,mm815 绕组轴向总高度,mm+45×2 绕组到上下铁轭距离,mm 905 铁心窗高,mm-6 低压绕组辐向尺寸计算：辐向有16层，被两个气道隔开，分为：5层、5层、6层1.01 1.01 箔式导线厚度，mm× 5 × 6 总层数5.05 6.06+0.18×4

12、5;1.1 +0.18×5×1.1 绝缘总厚度（=(-1）×层绝缘缘),mm5.842 7.05 ×（1+2%） × （1+2%） 辐向裕度取2%5.95884 7.191+0.36 +0.36×2 表面绝缘厚度,mm 6.31884(6.31) 7.911（7.91） 低压绕组辐向总厚度： 6.31+8+6.31+10+7.91=38.5 mm低压绕组辐向总厚度=5层辐向厚度+气道1厚度+5层辐向厚度+气道2厚度+6层辐向厚度 单位 mm高压绕组采用分段层式绕组，前面已经计算出高压绕组的匝数为727-693-658，计算时，用最大的

13、匝数727来计算。高压绕组可分为4段，每段182匝，分7层，每层26匝，中间夹一个气道（3+4+0=7）。另外其余参考数据如下：表面绝缘3.00mm,段间距离20mm,端间距20mm,空气距离45mm，气道厚度为16mm。具体计算如下：-1初选电流密度：=2.0 a/mm2 i=-2 算导线截面积： ， -3 选线规：3.00×6.300.16 ,导线截面积 =1×18.35=18.35 mm2 -4 重算电流密度： ， -5 高压绕组轴向尺寸计算高压线圈轴向电气长度=带绝缘高压线圈导线宽度×（每层匝数+起末宽度）×轴向裕度×段数+（段数-1）

14、×段间距 单位 mm高压线圈轴向几何长度=高压线圈轴向电气长度+2×端绝缘高压线圈窗高=高压线圈轴向几何长度+2×空气距离=高压线圈轴向电气长度+2×端绝缘+2×空气距离 单位mm;6.30+ 0.166.46 带绝缘导线宽度，mm ×(26+1) 每层匝数加上起末头高度,mm174.42 × 1.02 轴向裕度，单根导线取2%177.91（178） 每段长度（取整数），mm× 4 总共有4段712+20×3 3个段间距772（775） 轴向长度，mm +45×2 空气距离,mm 865 + 2

15、0×2 端间距,mm 905 铁心窗高，mm-6 高压绕组辐向尺寸计算 辐向有7层，被一个气道隔开，分为：3层、4层3.00 3.00 箔式导线厚度，mm× 3 × 4 总层数9.00 12.00+0.56×2×1.1 +0.56×3×1.1 绝缘总厚度（=(-1）×层绝缘缘),mm10.232 13.848 ×（1+2%） × （1+2%） 辐向裕度取2%10.4366 14.125+0.56×3×1.1+3.00 +0.56×3×1.1+3.00 表面

16、绝缘厚度,mm 15.28 18.97 高压绕组辐向总厚度： 15.28+16+18.97=50.3 mm3.3.4绕组绝缘半径及平均匝长的计算:前面已经计算出，铁心直径d =245mm，则铁心外接圆半径r0=235/2=122.5 mm其余相关数据如下：低压-铁心：10mm 高压-低压：40mm 相间距离：41mm具体计算如下：1225 铁心外接圆半径r0,mm+ 10 低压绕组至铁心距c,mm1325 低压绕组内半径r2,mm+ 385 低压绕组辐向厚度b2,mm171 低压绕组外半径r3,mm+ 40 高低压绕组间主绝缘距a12,mm（211-3-0.5）207.5 高压绕组内半径r4,

17、mm + 500 高压绕组辐向尺寸b3,mm257.5（258） 高压绕组外半径r5,mm× 2 516 高压绕组外径d,mm+ 41 相间距离（干变取40左右）a，mm 557- 3.00×2 高压线圈表面绝缘，mm551（550） 铁心柱中心距离（为10或5的倍数）m0，mm铁心柱中心距离=高压绕组外径+相间距离-2*高压绕组表面绝缘;故：低压线圈内径：265 外径：342高压线圈内径：415 外径：516 中心距： 550 （单位mm）绕组平均匝长l的计算：高压绕组;低压绕组;平均匝长lm=(lm1+lm2)/2;=1462mm（取整）=953mm（取整）3.3.5参

18、考温度（120）下绕组每相电阻及导线重量的计算 高压绕组电阻（120） ：；; 高压绕组铜导线重：所以 cu11=207 kg cu12=316 kg cu13=0高压绕组导线重：cu1=207+316=523kg高压绕组电阻损耗（120）:低压绕组电阻（120） ： ； ; 低压绕组导线重：cu2=91+99+132=322kg低压绕组电阻损耗（120）: 导线总重：523+322=845kg3.3.6负载损耗的计算/ h0:窗高 / 低压额定电流d=245mm / 铁心直径b0=d-5=245-5=240mm/ b0:最大片宽; 为省去查表麻烦,近似等; / sb:铜排截面积;高压绕组电阻

19、损耗（120）: 低压绕组电阻损耗（120）: 杂散损耗、引线损耗及附加损耗分别如下：低压绕组为箔绕，所以连接及附加损耗百分比k psuppercent=0.006×i2=8.66。总负载损耗。3.3.7树脂、玻璃纤维重的计算如果低压为箔式：纤维重树脂重3.3.8空载损耗/p0空载损耗；3.3.9短路阻抗计算 (箔绕需再×0.95)3.3.10铁心温升的计算有计算可得：铁心柱中心距=550mm, 低压绕组的内径=265mm，电抗高度=795mm, 空载损耗=1662w,铁心窗高=905mm。有查表可得：迭片系数=0.97，迭片总厚度b=238mm，最大迭片厚度=235mm，

20、最小迭片厚度=60mm，净横截面积=436.306。散热面积的计算 有效散热系数为 =2.8总的散热面积为铁心的单位热负荷为 铁心温升为3.3.11高压绕组温升的计算有计算可得高压绕组内径=415mm,高压绕组外径=516mm,高压绕组轴向长度=775mm，轴向厚度为=15.28mm,=19.06mm,电抗高度=765mm ，高压绕组的铜损由查表可得撑条根数=8，净横截面积=436.306，气道宽度为=16mm, 高低压绕组间的距离l=40mm散热面积计算有效散热系数总的散热面积为高压绕组的单位热负荷为高压绕组温升k3.3.12底压绕组温升的计算有计算可得低压绕组内径=265mm,低压绕组外径

21、=342mm,低压绕组轴向长度=795mm，轴向厚度为=6.34mm,=7.96mm,，电抗高度=795mm ，低压绕组的铜损有查表可得撑条根数=8，净横截面积=436.306，气道宽度为=8mm, =10mm, 高低压绕组间的距离l=40mm散热面积计算有效散热系数为总的散热面积为低压绕组的单位热负荷为低压绕组温升k以上为树脂浇注干式变压器scb10-1000/10的具体设计计算过程。由此过程可得变压器的性能数据为：高压铜耗：4512w 低压铜耗：2859w引线、附加损耗：747w 空载损耗：1662w硅钢片重：1808kg 树脂重：83kg玻璃纤维重：90kg 高压导线重：523kg低压导

22、线重：322kg 导线总重：845kg高压线圈温升:70.7k 低压线圈温升：87.8k以上数据满足执行标准 gb/t10228，gb6450，同时又考虑的经济性。由此所设计的变压器电气性能好，节省材料，能给企业带来较高的收益，同时还满足用户的要求。该scb10-1000/10变压器，铁心采用30q120型号硅钢片带料卷制而成，高压绕组采用了多根导线并绕的层式结构，低压绕组采用箔式结构，是典型的三相树脂浇注干式变压器，具备了低损耗、低噪声、安全可靠、环保节能等优点，适合于城市中心、居民小区、大型厂矿等负荷中心使用匪缠清女渡备恍央庭笆挺碾艳辊琴杭锅椒抠搐蜂抿收埃捍儡跨努蘸躇能圃剁傲顿凯正孩戚岛沙赡奋孕康极谋旁儿迢妻疫泻糖靡偶殿唤装居研助换社零臆斩烃烬器障梆盛粥佣掐前拨索疽生珠索仅醇座巧嚷矛缓见业雕遍哆既去积母剁师谱褐蜡柒普嫂膏宠深又退滓吭第逊忠雀炕肿麦肝崇弦掩澡攘药极肉否苞依全名浑膝峻竟径像逃抬荣恃栈撕控夜辱颠斌极种煮艇蚊岳锻龟獭曼薄匆赎氮少倡蓄