电力变压器设计原则

1、电力变压器设计原则（此资料不得随意翻印复制）1铁心设计11 铁心空载损耗计算： P0=kp ? p0 ? GW其中： kp铁心损耗工艺系数，见表2；p0电工钢带单位损耗（查材料曲线） ，W/kg ；G铁心重量， kg。12 铁心空载电流计算空载电流计算中一般忽略有功部分。（ 1）三相容量 6300 kVA 时：I 0(G1 G2 G3 ? k) ? qt2 ? S ? n ? q f%10 ?SN其中： G1、G2、G3分别为心柱重量、铁轭重量、角重，kg；k铁心转角部分励磁电流增加系数，全斜接缝k=4；qf铁心单位磁化容量（查材料曲线） ， VA/ kg ；S心柱净截面积， cm2；SN变压

2、器额定容量， k VA；n铁心接缝总数，三相三柱结构n=8；qj接缝磁化容量， VA/ cm2，根据 Bm /2 按表 1 进行计算。表 1接缝磁化容量磁通密度（ T）1.001.011.021.031.041.051.061.071.081.09磁化容量（VA/cm 2 ） 0.1250.1350.1450.1550.1650.1750.1870.2000.2140.229磁通密度（ T）1.101.111.121.131.141.151.161.171.181.19磁化容量（VA/cm 2 ） 0.2450.2610.2780.2960.3150.3350.3570.3810.4070.4

3、35磁通密度（ T）1.201.211.221.231.241.251.261.271.281.29磁化容量（VA/cm 2 ） 0.4650.4960.5280.5610.5950.6300.6700.7100.7550.800磁通密度（ T）1.301.311.321.331.341.351.361.371.381.39磁化容量（VA/cm 2 ） 0.8500.9000.9501.0001.0501.1001.1501.2001.2501.300（2）三相容量 6300 kVA ： I 0ki? G ? qt%10?SNki空载电流工艺系数，见表2；G铁心重量， kg；qt铁心单位磁化容

4、量（查材料曲线） ，VA/ kg ； SN 变压器额定容量， k VA。表 2铁心性能计算系数（全斜接缝）铁心形式三 相三柱结构三相五柱（ 1）单相10063020008000等轭不等轭二、三、变压器容量500160063006300063000100四柱损耗系数 kp 1.301.251.201.181.151.201.351.05电流系数 ki1.601.401.401.601.30注（ 1）等轭表示铁心主轭与旁轭的截面相等。13 铁心圆与纸筒之间的间隙见表3表 3铁心圆与纸筒间隙铁心直径20020026050065580510101210255490650800100012001600间

5、隙34567891014 铁心直径与撑条数量关系见表4表 4铁心直径与撑条数量关系铁心直径95100205260340480640700780200255335470630690770900撑条数量688或 1010或 1212162020或 2424或 28续表 4铁心直径与撑条数量关系铁心直径9101000101011401150130013101600撑条数量28或 323232或 404015 铁心直径与夹件绝缘厚度关系见表5表 5铁心直径与夹件绝缘厚度关系铁心直径70205260340460560660810101020025533045055065080010001600夹件绝缘2

6、6101216192329322绝缘结构21 10kV 级变压器211 纵绝缘结构（ 1）高压绕组（ LI75 AC35 ）1）饼式结构导线匝绝缘 0.45 ，绕组不直接绕在纸筒上，所有线段均垫内径垫条1.0mm；各线饼轴向油道宽度见表 15；分接段位于绕组中部。中断点油道 4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间） 油道 2.0mm，正常段之间 0.5mm纸圈。整个绕组增加 9.0mm调整油道。2）层式结构层式绝缘：首层加强 0.08 ×2，第 2 层与末层加强 0.08 ×1。当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段均垫内径垫条 1.0mm。（2）低压绕组（ AC5）当

7、绕组不直接绕在纸筒上时， 所有线段垫内径垫条 1.0mm，所有线段之间垫 0.5mm纸圈。当高压绕组为饼式结构时，对应高压分接段处应注意安匝平衡。212 主绝缘结构（ 1）铁心圆与纸筒之间的间隙见表 3；低压绕组内纸筒厚 2.0mm。当低压绕组需要内部散热面时要相应留出辐向间隙。（ 2）主空道如下：1）当高压绕组直接绕在厚 2.0mm纸筒上时，主空道为 10.0mm：低压绕组 8.0 油隙 （包括 1.5mm套装裕量，注意低压换位影响） 2.0 纸筒 高压绕组。2）当高压绕组为饼式结构但内径侧不需要轴向油隙时，主空道为12.0mm：低压绕组 6.5 油隙（包括 1.5mm套装裕量，注意低压换位

8、影响）2.0 纸筒 2.5 油隙 1.0 垫条 高压绕组。3）当高压绕组内径侧需要轴向油隙时，主空道为14.0mm：低压绕组6.5 油隙（包括 1.5mm套装裕量，注意低压换位影响） 2.0 纸筒 4.5 油隙 1.0 垫条 高压绕组。213 端绝缘： 54mm下部（ 15 端圈 +10 下铁轭绝缘 ）mm；上部（ 15 端劝+10 上铁轭绝缘 +4 调整 ）mm。当铁窗侧有拉带时，铁轭垫块需分相制作，此时端绝缘要增加厚 20 mm 的压板。214 相间：高压 D接： 12（10+2 隔板） mm。高压 Y 接： 8mm。22 35kV 级变压器221 纵绝缘结构（ 1）高压绕组（ LI200

9、 AC85 ）1）饼式结构导线匝绝缘 0.45 。当绕组不直接绕在纸筒上时， 首、末端各两段垫内径垫条 4mm，所有其他线段垫内径垫条 1.0mm。各线饼轴向油道宽度见表 15。分接 12 段位于绕组中部，中断点两侧各两段为纠结式结构。中断点油道 4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间） 油道 2.0mm，正常段之间 1.0mm纸圈。整个绕组增加 9mm调整油道。2）层式结构Y 接结构 ：首、末层加强 0.08 ×1。静电屏 0.3mm铝板包绝缘 0.08 ×6，总厚度按 1.5mm考虑。D接结构 ：两段层式。（2）低压绕组（ AC5）当绕组不直接绕在纸筒上时， 所

10、有线段垫内径垫条 1.0mm。当低压绕组为饼式结构时，所有线段之间垫 0.5mm纸圈。当高压绕组为饼式结构时，低压绕组上对应高压分接段的位置应注意安匝平衡。222 主绝缘结构（1）铁心圆与纸筒之间的间隙见表3，内纸筒厚3.0mm。从绝缘角度考虑的绝缘距离如表6：表 6低压绕组与铁心圆（不包括套装间隙）之间绝缘距离低压绕组电压等级到纸筒内表面距离0.43.0 、6.310.015.008.5当低压绕组内表面需要轴向油道时，要相应增大绝缘距离。当低压绕组为饼式结构时，要考虑低压线饼的1.0mm内径垫条和内径处 2.5mm的轴向撑条。（ 2）主空道 20mm：低压绕组 8.0 mm 油隙 （包括 3

11、.0mm套装裕量，注意低压换位影响） 3.0mm 纸筒 8.0 mm油隙 1.0mm内径垫条 高压绕组或屏蔽。当高压绕组为饼式结构时，高压绕组内径侧应该有厚3.0mm轴向撑条。223 端绝缘结构（ 1）绕组导线为纸包电磁线时，端绝缘 94mm：下部：（8 油隙 +15 端圈 +2 角环 +1 纸圈 +19 下铁轭绝缘 ）mm；上部：（8 油隙 +10 端圈 +2 角环 +1 纸圈 +24 上铁轭绝缘 +4 裕量 ）mm。当铁窗侧有拉带而要求铁轭垫块分相制作时，上铁轭绝缘改为29，其中包括 20mm厚压板和 9mm端圈）。（ 2）绕组导线为漆包电磁线时，端绝缘 104mm：下部：（8 油隙 +1

12、5 端圈 +2 角环 +1 纸圈 +24 下铁轭绝缘 ）mm；上部：（8 油隙 +10 端圈 +2 角环 +1 纸圈 +29 上铁轭绝缘 +4 裕量 ）mm。当铁窗侧有拉带而要求铁轭垫块分相制作时，上铁轭绝缘中包括20 mm厚压板和 9mm端圈）。224 相间（ 1）饼式绕组：高压 Y 或 D接 27 mm（包括 3 mm隔板）。（ 2）层式绕组：高压 Y 接 15mm无隔板；高压 D接 27mm（包括 3 mm隔板）。3绕组材料31 高强度缩醛漆包圆铜线表示方法：缩醛漆包圆铜线标称直径QQ232 纸包圆铜线表示方法：纸包圆铜线 Z 导线两边绝缘厚度 标称直径绝缘厚度： 0.30 ，0.45

13、，0.80 ，1.20 ，1.80 ，4.25 等33 纸包铜扁线表示方法：纸包铜扁线ZB 绝缘两边厚度裸线厚×裸线宽ZAB绝缘两边厚度裸线厚×裸线宽其中： ZB 表示电缆纸或电话纸， ZAB表示高密度电缆纸（ 500kV）。绝缘厚度： 0.45 ，0.60 ，0.95 ，1.35 ，1.60 ，1.95 ，2.45 ，2.95 等。34 组合导线（ 1）组合导线根数与单根裸线厚度的关系见表 7表 7 组合导线根数与单根裸线厚度关系导线组合根数234单根裸线最大厚度2.52.01.6（2）统包绝缘后组合导线的宽厚比 1.4（3）表示方法：组合导线ZB 1/ ta ×

14、;b×n（4）尺寸计算：宽度 = 单根导线带绝缘宽度 + 统包绝缘厚度厚度 = 单根导线带绝缘厚度×导线组合根数 +导线间夹垫绝缘厚度（ 0.1mm）+ 统包绝缘厚度35 换位导线（ 1）表示方法：换位导线 HQQ绝缘厚度 a ×b×n自粘换位导线 HQQN绝缘厚度 a ×b×n（ 2）尺寸计算：径向尺寸 =（a + k a）（n + 1 ）/2 +t轴向尺寸 = 2 （b + k b）+ t + c其中：c两摞导线之间加垫绝缘的厚度。当两摞导线接触尺寸10时 c=0；当两摞导线接触尺寸 10 时 c=0.13 。ka径向修正系数。k

15、b轴向修正系数，如表 8表 8换位导线尺寸计算的修正系数换位导线种类径向修正系数 ka轴向修正系数 kb普通换位导线0.16=0.11+0.050.17=0.11+0.06自粘换位导线0.19=0.14+0.050.20=0.14+0.064阻抗与负载损耗计算系数41 10kV 变压器阻抗与负载损耗的计算系数如表9：表 9 10kV变压器阻抗与负载损耗计算系数容量（ kVA）4006301000125016002000阻抗计算系数1.001.021.051.071.111.20负载损耗计算系数1.101.151.181.201.221.2542 35kV 变压器阻抗与负载损耗的计算系数如表10

16、：表 10 35kV变压器阻抗与负载损耗计算系数容量（ kVA）500630800100016003500阻抗计算系数1.031.041.051.061.071.08负载损耗计算系数1.121.151.161.171.191.205绕组结构51 层式绕组511 不满匝的位置（ 1）无内部油道的情况：不满匝位于最外层。若最外层由于分接出头需要满匝时，不满匝应在次外层，并用纸条进行填充。（ 2）带内部油道的情况：不满匝位于油道内侧最外层（稀绕不填充纸条）。（ 3）四层圆筒式：不满匝位于中间的第二层或第三层， 且要填充纸条。（ 4）双层圆筒式：不满匝位于外层，且要填充纸条。512 导线换位当导线沿辐

17、向并联时需要要增加换位高度，并用纸条填充。513 轴向油道尺寸（ 1）油道位置当绕组内外径侧均为散热面时，中部油道位于绕组辐向的1/2 处；当内径侧无散热面时， 中部油道位于（从内径侧起） 绕组辐向的 1/3 2/5 处。（ 2）油道尺寸如表 11：表 11 层式绕组轴向油道尺寸绕组高度 380381461541621701781861 940460540620700780860940油道厚度3.03.54.04.55.05.56.06.57.0（ 3）层间绝缘厚度如表 12:表 12 层式绕组层间绝缘厚度层间电压5005018011201160120012401280132013501380

18、18001200160020002400280032003500380041000.08 总张数345678910111213长张数34344556677短张数22334455652 螺旋式绕组图 1521 单螺旋绕组的“ 242”不等距换位（ 1）导线并联根数必须为 4 的倍数；（ 2）当导线并联根数小于撑条数时，轴向导线的根数 =绕组匝数 +4；（ 3）“242”不等距换位端部区的匝数系数见图 1。522 双螺旋绕组的一次“均匀”交叉换位（ 1）轴向导线根数 =（绕组匝数 +1）× 2；（ 2）在绕组换位处辐向超高一根导线的厚度；（ 3）一次完全换位原则：1）换位次数等于双饼并联

19、导线总根数；2）换位间隔以绕组匝数的一半处为基准上下对称；3）首、末两个“半换位间隔”要不小于正常换位间隔的一半；4）位于绕组端部位置的换位间隔大于绕组中部位置的换位间隔。（4）当变压器容量较大时，应采用3 次“均匀”交叉换位。53 连续式绕组531 连续式绕组线饼的分数部分连续式绕组各线饼少绕的撑条间隔数见表13表 13连续式绕组各线饼少绕的撑条间隔数线段名称辐 向并 联根 数普通导线组合导线或不跨撑条换位换位导线跨撑条换位首、末端出头段正常段12345671231234123233434532 对于组合导线绕制的绕组，在每一个线段“单元”的中间位置必须进行一次股间换位，且股间换位尽量在线饼

20、的外部连线处进行。一个线段“单元”指的是相邻两个导线焊接点之间的所有线段。54 纠结式绕组541 纠结式绕组的分数部分（ 1）采用普通扁线绕制时， 纠结式绕组各线饼少绕的撑条间隔数如下：1）当并联根数为 12 时，线饼少绕 2 个撑条间隔；2）当并联根数为 3 时（一般不用），线饼少绕 3 个撑条间隔；（ 2）采用组合导线时，线饼少绕的撑条间隔数应适当增大；当需要跨撑条换位时，线饼少绕的撑条间隔数还应再增大。542 纠结方式（1）改变低部换位纠结方式1）当反段、正段均为奇数匝时：反段和正段上的连线均为外径侧第一根线，纠线为外径侧第二根线。2）当反段为奇数匝，正段为偶数匝时：反段上的连线为外径侧第一根线，纠线为外径侧第二根线；正段上的连线为外径侧第二根线，纠线为外径侧第一根线。3）当反段