10KV电力变压器毕业设计

1、10KV电力变压器毕业设计摘 要错误！未定义书签。Abstract.错误!.未定义书签。第一章电力变压器概述11.1 课题背景1.1.2 国内外研究动态 1.1.3 变压器的工作原理 2第二章铁芯尺寸的计算52.1 基本参数确定52.1.1 已知电气数据.5.2.1.2 性能参数52.2 材料的选择52.2.1 额定电压和额定电流的计算.6.2.3 铁心直径的选择 7.2.4 铁芯温升82.5 铁芯级数确定10第三章 线圈匝数的计算1.13.1 初算每匝电压113.2 低压线圈匝数确定：113.3 校正每匝电压及磁通密度 1.1.3.4 高压线圈匝数确定 1.23.5 调压抽头匝数确定1.2第

2、四章 绝缘半径计算.134.1 绕组电磁线截面积计算及选择13.4.2 电磁线选择.134.2.1 绕组形式及布置选择 1.34.3 绕组尺寸计算15.4.3.1 低压轴向尺寸（不连端圈在内的实高、换位） 154.3.2 高压轴向高度（不换位）16.4.3.3 线圈有效高度（计算短路阻抗及散热面使用）.164.4 幅向尺寸计算.16.4.4.1 低压幅向尺寸1.7.4.5 油道17.第五章 损耗及短路阻抗21.5.1 绕组数据计算2.15.1.1 平均匝长215.1.2 导线长度计算21.5.1.3 每相电阻225.2 导线质量计算225.2.1 裸导线质量225.2.2 带绝缘时导线质量计算

3、 235.3 绕组电阻损耗、负载损耗计算245.3.1 电阻损耗245.3.2 负载损耗：24.5.4 短路阻抗计算245.4.1 计算电抗压降245.5 铁芯数据计算265.5.1 铁芯窗高275.5.2 铁腕高度275.5.3 铁腕截面275.6 铁芯质量275.6.1 芯柱质量275.6.2 铁腕质量27275.6.3 四角质量5.7 空载损耗计算285.7.1 空载电流计算29第六章油箱及热计算316.1 油箱高度316.2 油箱长度316.3 油箱宽度316.4 油箱壁面积316.5 油箱盖面积316.6 油管设计.326.7 温升计算346.7.1 发热中心高度34.6.7.2 散

4、热中心高度34.6.7.3 油箱单位散热负荷.34.6.7.4 油箱对空气平均温升346.7.5 油面最高温升35.6.8 线圈对油平均温升366.8.1 线圈校正温度计算，由线段厚度造成内温差 366.8.2 线圈对空气平均温升36第七章变压器重量计算38.7.1 油重387.1.1 变压器器身占空体积VT38.7.1.2 油箱容积387.1.3 油箱内油重.38.7.1.4 油管内油重.38.7.2 油箱重397.3 箱壁重397.4 箱盖重397.5 箱底重407.6 油管重量407.6.1 套管重量407.7 铁芯及绕组重量40.结 论42参考文献43错误!.未定义书签。第一章电力变压

5、器概述1.1 课题背景变压器是电力系统中极其重要的输变电设备，可将一种电压电能转换为另一种电压 电能，国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压 器容量都有了大幅提高。此外随着新型材料、新工艺的不断应用，我国各变压器制造企 业不断研制开发出了多种结构形式的变压器。我国在小容量变压器方面已经拥有雄厚的实力，并在国际市场中占有重要的地位， 但在高容量、超高容量变压器方面我国技术和实力还非常薄弱，造成我国无法进入欧美 发达国家的高容量、超高容量变压器市场，与此同时我国变压器供大于求价格竞争激烈 生产厂家为夺取市场份额压低产品价格，生产厂家没有足够的资金向新工艺新材料方面

6、做研究。综合导致了我国变压器行业在该方面发展缓慢。由于变压器数量众多，变压器本身消耗的电能严重，据先关数据显示，目前我国所 有变压器自身消耗的电能占全国发电总量的3%10%而且占配电网总损耗的40%60%, 在变压器节能方面有巨大的发展潜力。1.2 国内外研究动态目前变压器向两大方面发展：一、向特大型超高压方面发展。二：向节能化、小型 化、低噪声、高阻抗、防爆型发展。实现向大容量发展的目标，减少变压器在输配电系 统中对电能的消耗，降低变压器工作的噪声，减少在变压器制造中所消耗的自然资源及 人工资源。产品工艺是制造产品时的程序和过程，更是贯穿整个制造过程中一项不可缺少的基 本技术。先进的工艺是实

7、现设计目标，保证产品质量提高运行可靠性，降低消耗，节约 能源的根本保证，其中变压器运行的可靠性除结构设计合理外在很大程度上取决于制造 工艺水平。1.3 变压器的工作原理变压器是通过将高低压线圈绕在同一铁心上，当高压线圈上施加电压会产生磁 场，经过铁心形成磁路回路，在低压线圈上会感应出电动势，进而产生电流。实现了能 量的传递。其中，高低压绕组频率相同。图1.1单相变压器原理图1.2图1.3另选铁芯直径统组及葩爆结构设计试计算阻抗电压不含要求时调整统组高度另选导线估算缓蛆陨耗打算绕组对油温升不符合要求时另选与统迁不符合要求记录厚始数据： 产品王要技术参数等送定硅两片品种牌号及铁芯结构形式计算帙芯直

8、径设计铁心柱和铁匏截面选择铁芯磁通函度计茸没匝电动势计其线组匝数，凑成整 数i重新校哈漫匝电动 势及磁通密度，再计算 高压缓蛆匝数不符合要求时计算空载性能 计算短路电磁力及器身重重计簟铁芯和绕蛆的机械强度计算变压器重a绘制变压器外形尺寸图绘制变压器总体立面布置图引题及分琼开美结构设计确定丽箱尺寸及泠却装书计算短路性能计苴温升不负荷要求时 调整冷却装置数目第二章铁芯尺寸的计算2.1 基本参数确定2.1.1 已知电气数据额定容量：1600KvA一、二次侧线电压：10000± 4X2.5%/400V变压器联结组别：Dyn11变压器相数：3相额定频率：50Hz冷却方式：油浸风冷2.1.2 性

9、能参数无特殊要求是对于普通变压器可按标准查取。PK与P0设计值不超出标准值的5%, UK不超出标准值± 2.5%。负载损耗：15.2Kw空载损耗：1.8Kw阻抗电压：4.5%2.2 材料的选择硅钢片时制造变压器的关键材料之一，他的性能直接影响变压器的几何尺寸以及性 能。首先必须要明确硅钢片的性能，然后确定铁芯柱的直径、截面积和铁腕截面积，铁 芯柱具体级数等根据铁芯直径查表进行选择和计算。本次设计采用0.35mm厚新型冷轧硅钢片D330- 0.35旧硅钢片牌号含义：铁损CH'/Tig）,歌宇是歌损的10倍高导越村料口一取向钢带1片。：*一无取向钢带t片工标称厚度加m3 -数字是

10、标殍厚度的1曲柏图2.12.2.1 额定电压和额定电流的计算电压、电流及匝数的计算是在假定变压器没有电阻，没有漏磁和没有铁耗的情况下 进行的，因为这些问题对计算结果影响很小。由于三相变压器有 Y接法（或YN接法）与 D接法两种类型，因此在计算电压、电流时，必须注意线值与相信的关系，下面分别介 绍本设计用到的Dyn11接法这种情况。D（三角形）接法如下图。这种接法多用于中、低压绕组。其特点为相电压等于线电 压，但相电流为线电流的1/ 理 即图2.2三相变压器的D接法另外，对于有分接抽头的变压器，还应分别计算在不同分接下的电压和电流。上所述可知：根据已知的额定容量、额定电压（包括各分接电压）、变压

11、器绕组的接 法以及相数等，按照上述各有关公式、即可计算出所需的线、相电流可以及各分接下的 电压。额定电压和额定电流的计算过程：高压线圈为“D"接线时，其各级分接的线电压和相电压相等，即：Ul1jL =10000 1.1 =11000V512 =10000 1.075 = 10750VUlg =10000 1.05 =10500VUl=10000 1.025 = 10250V515=10000 1.0 = 10000V51=10000 0.975 =9750V51=10000 0.95 =9500V516 =10000 0.925 = 9250V52=10000 0.900 -9000

12、V l I _9低压线圈为“y”型接线时，其线、相电压分别为：Ul2 -400VUp2 =Ui2/T3=231V（式 21）高压线圈为D"型接线时，其线、相电流分别为：111 = P*103/T3*Uni =92.38A（式 22）1P广一由二539（式 2.3）低压线圈为m y"型接线时，其线电流和相电流相等，即：112 u|p2 =p*103/ 3*Ul2 =1600* 1000/ . 3* 400 U2309.4A2.3铁心直径的选择D = K4 S柱=574 533.33 = 273.92mm%（式 2.4）式中：D一铁芯直径S柱一变压器单柱容量K一经验系数对于冷轧

13、硅钢片、铜线K=57S柱=Sn 3 =16003 =533.33（式2查中小型变压器实用全书184页表5-11冷轧钢片间涂漆,叠片系数Kd=0.93 铁芯半径选择275mm净面积_ 2Sc = - R K d（式 2.6）Sc=兀 137.52X 0.93=552.4 （cm2）当铁芯直径选择过大时，铁重增加，而用铜量则会减少，变压器变成矮胖型;铁芯直径选择过小时，则会相反。若变压器铁芯直径选择合理，在符合设计要求时，可以做到节省材料、减少产品制造成本的目的。没选定一个铁芯半径是都会设计出一种或02.4 铁芯温升铁芯各级之间是否设置油道，由铁芯温升计算来确定，铁芯允许温升为80Co铁芯对油的温

14、升为:Q -Q1Q2（式 2.7）式中:Q1铁芯表面对油温升Q2铁芯内部对铁芯表面的温升铁芯直径小于500mm时按如下公式计算:式中:Qi =0.3端69（式 2.8）Q2 =28PWa2K 10-4 C（式2q0 铁芯表面热负荷 q° =PwFspw 二 pc1c100式中:30.8 a bs _a b（式 2.10）Pc硅钢片的每公斤的损耗瓦数C一校正系数建最大级的片宽b 两油道间叠厚，无油道时为总叠厚cmK 系数，K=10ba2 10b2计算如下P = 2.25wPc 一kgC =20%a = 265mm = 26.5cmb = 295mm = 29.5cmF =30.8 26

15、.5 29.5/, 二 429 g6Fs26.5 29.5 429.96K =10 29.5226.52 10 29.52 =0.925Pw =2.25 1 0.2 = 2.7w kgq0 -2.7 429.96 =1160.89Q1 =0.35 1160.890.6 : 24.15 C _ _2_ _-4_Q2 =28 2.7 26.50.925 10 =4.91 CQ =Q1 Q2 = 24.15 4.91 = 29.06 C油平均温升一般取40摄氏度，故铁心对空气温升为29.06+ 40 = 69.06<80摄氏度, 铁心中可以不设置油道。2.5 铁芯级数确定当铁芯直径为D=275

16、mm时，根据书中小型变压器实用全书铁芯级数取11 级。（式 2.11）275d = = 12.5mm2 11表2.1级序号叠厚112.5273.86225270.42337.5264.57450256.17562.5244.95675230.48787.5212.138100188.749112.5158.1110125114.561113552.2第三章线圈匝数的计算3.1 初算每匝电压根据法拉第电磁感应的原理，感应电势的有效值和主磁通的关系为:et =2.22BmSc 102（式 3.1）et=2.22X 1.65X 102 et=19.69V式中：Bm铁芯柱内磁通密度初选值，暂定为1.6

17、5TSc 铁芯柱有效截面积铁芯磁通密度幅值进行初步计算是，若磁通密度选择过高，这空载电流与空载 损耗增长很快，因为在磁通密度过高时硅钢片因为有磁饱和现象，导致磁通和产生磁通 的电流之间进入非线性区域。当电流从零开始增大时磁通开始增到，但当磁通饱和时，电流继续增到时磁通 的变化逐渐减小，因此选择此同密度时最大磁通应不超过饱和点。磁通密度的大小与 绕组匝数成反比，而绕组匝数的平方与阻抗成正比，即磁通密度与变压器阻抗电压有关 系。3.2 低压线圈匝数确定：N2Up2et23119.69= 11.73（式 3.2）取整为12匝3.3 校正每匝电压及磁通密度etUp2 231N2 一 12-19.25V

18、（式 3.3）19.25 """22.22 Sc 1019.25 22.22 552.4 10= 15697 10-4T（式 3.4）3.4 高压线圈匝数确定N1Up1 10000 "e? - 19.25（式 3.5）3.5 调压抽头匝数确定N1.111000二 571N 1-211000et= 558N1-311000et= 546N1-411000= 533etN1-511000et= 520Ni-611000二507etN 1-711000et=494当变压器匝数确定后须得保证变压器电压比值误差不超过2%,绕组尺寸与电磁线 的选择和布置等有密切的关

19、系，同时又与变压器阻抗电压、温开、损耗、和机械力等有 关，所以电磁线的选择及绕组的布置都要认真谨慎选择，应在符合变压器阻抗电压允许 的范围内保证温开、损耗不超出规定范围，做到结构合理用料最省。第四章绝缘半径计算4.1 绕组电磁线截面积计算及选择允许电流密度取3.77A/mm2高压线圈计算：pi92.38Ji3.77=24.51mm（式 4.1）低压线圈计算:Sa21 P2J22309.43.772=612.58mm绕组形式高压线圈采用层式，低压线圈采用螺旋式，高压在外，低压在内4.2 电磁线选择4.2.1 绕组形式及布置选择变压器低压侧采用6X4根进行螺旋式并绕，并进行如下图所示换位，高压侧采

20、用 层式结构，1-7层每层72匝，最外层第8层67匝，其中不满72匝的部分采用纸垫条进 行垫平。在导线选择过程中因考虑到轴向尺寸所以在选择导线尺寸中提前估算绕组的轴 向尺寸，争取在导线选择完毕后高压与低压轴向尺大致相等。表4.1低压侧1高压侧并绕根数6X21导线型号线厚线宽截面积型号线厚线宽截面积纸包扁铜线ZB-0.454.1mm6.9 mm29.52 mmZB-0.453.53 mm7.4 mm25.62 mm低压侧2并绕根数6X2导线型号线厚线宽截面积纸包扁铜线ZB-0.453.28 mm6.9 mm22.12 mm图4.1低压侧24根并绕换位方式变压器绕组中电流很大时，绕组的线匝是由多根

21、导线并联组成，并联导线通常 进行换位，器目的在于使各并联导线在运行时的电流均匀等或接近均匀等，这就称之为 换位，变压器带线换位的方式分为“完全换位” “不完全换位”像如上图所示的换位方式 为不完全换位，第一根：1+4+3+6=14第二根：2+5+2+5=14换位数不等于并联根数。平均交叉位一股总在匝数1/2处进行换位。换位的作用是 为了使并联线之间的循环电流减小，接近于零，因此有循环电流产生的损耗也将减小， 再有就是使并联导线温升相近，在漏磁场中导线的换位不因导线的长度不同而进行换 位，而是因为导线处于不同的漏磁场中而换位。图4.2低压侧导线横截面及排列方式4.3 绕组尺寸计算4.3.1 低压

22、轴向尺寸（不连端圈在内的实高、换位）（式 4.2）h n1Ncb 2.5% =6 12 7.4 2.5% =13.32查书中小型变压器实用全书200页 表5-17裕量尺寸选取为2.5%H 2 = （ N c 1） n1bb h=（12 +1卜6父7.4+13.32 =597.92mm （式 4.3）式中：b一带绝缘导线宽度n1一延轴向导体并绕根数A b一轴向绕制裕度Nc一匝数4.3.2 高压轴向高度（不换位）.：h=1 72 7.9 2.5% =14.22H1 = （Nc 1） n1b . ：h =72 1 1 7.9 1 72 7.9 2.5% = 590.92mm4.3.3 线圈有效高度（

23、计算短路阻抗及散热面使用）H2 =H2-n1b2 =597.92-6x7.4 = 553.52mm / ,、（式 4.4）H1 =H1 - nb = 590.92-1m 7.9 = 583.02mmnx一并绕根数bx一导线及绝缘宽度4.4 幅向尺寸计算层间最大工作电压（式 4.5）U"2 et Nc）=2 19.25 72 =2772.24V式中:Nc一高压侧单层匝数查书中小型变压器实用全书201页 表5-18当两层间电压较高、绝缘较厚时， 层间绝缘可以采用分级绝缘方法。高压选取6张0.12mm电缆纸，低压侧不存在层间电 压所以不使用绝缘纸。30KvA以上变压器若散热不足可将绕组分成

24、两段甚至三段，段与段之间设有油道， 油道最小宽度按绕组轴向高度而定，由书中小型变压器实用全书202页表5-19查 取，本设计油道最小宽度取6mm,高压绕组内外层间油道撑条数m由书中小型变压 器实用全书202页5-20查取为8根，也可加倍，高低压之间套装时打入油道数的撑条 宽度在变压器容量为160KvA以上时为15mm。I-油道awxrt1111 L"n-Qxga = a1父N' (1 +裕量百分数式中：N、一电磁线层数al一绝缘纸厚度A h裕度a凑成0.5的倍数，高压幅向尺寸56图4.3（式 4.6） :h=nNb 2.5%（式 4.7）a12 = 4.03460.12319

25、% ：1> 19.93mma11 = 4.03460.12319%）=19.93mm4.4.1 低压幅向尺寸a2 = 4.6 2 0 3.78 21 9%= 18.27mm4.5油道变压器30kvA以上变压器，若散热面积不足导致散热不充分。可将变压器绕 组分为两段或者三段，段间留有油道，油道最小宽度可根据轴向尺寸查书中小型变压 器实用全书第202页表5-19选取。油道最小宽度取，高压绕组油道撑条数m由表5-20查取为，也可加倍。高低压之间套装时打入油道的撑条宽度在160KVA以上时为 15mm,撑条数按表5-20选定为8根。高低压间绝缘距离b0按电压等级查中小型变压器实用全书第211页5

26、-27选取。b0 = 16mm融外层翻商附层徽图4.4绝缘筒绝缘筒相间隔板另一相高压绕组4高压绕组41低压绕组3/b1图4.5R铁心半径137.5b3-低压绕组内径至铁心距离1R2-低压绕组内半径143.5R2P4氐压绕组平均半径152.64R214氐压绕组外半径161.77b0-高、低压绕组间距离16R0p-、低压间油道平均半径169.77R1-高压绕组内层内半径177.77R11p-高压内层平均半径187.74R11高压内层外半径197.7b4-高压内层间油道距离6R10p-高压内外层间油道平土半径205.7R12压外层内半径203.63R12p-高压外层平均半径213.67R13压外层外

27、半径223.63b5-相间距离17M0-铁心柱间距离464.26查书中小型变压器实用全书210页表5-27 b5=16mm第五章损耗及短路阻抗5.1 绕组数据计算5.1.1 平均匝长由下面公式可以计算获得绕组的平均匝长l2 =2:R2p =2 二 152 .64 = 958.58mmp（式 5.1）式中：lp一绕组的平均匝长Rx一任意绕组的平均半径高压绕组：111 =2二R11P =2 二 187.74 1179 .01mm低压绕组：112=2：R12p=2 二 213.67 = 1341 .85 mm5.1.2 导线长度计算根据计算所得的高、低压绕组线圈每匝平均匝长可计算获得导线总长度。L=

28、lpNc+500mm（式 5.2）式中：L一导线总长W一最大分接时绕组总匝数式中加上0.5米是考虑到引线长度计算后，需要加引线长度，通常1根引线的长度是12m高压线圈L1 111Nc1 112Nc2 500mm =1179.01 288 1341.85 283 500 = 71929.43mn低压线圈L2 =1zNc2 500 mm =958.58 12 500 =12002.96mn5.1.3 每相电阻低压侧R5_ = P75 J =0.0213512.00296 = 0.011596Cz ,（另Sa22.13R5_ = P75 J = 0.02135 12.00296 =0.008687C

29、75 c 22Sa29.5实际中两种导线各采用了 12根并联R5七,=R5c %； = 0.00096SR 75 C 22 =R 75 C 2212 = 0.000724R75C2 =R75C21R75C22 =4.14 10“高压侧R 75 cl ='75 CL1 =0.02135 719.29843 = 0.63S124.49式中：查书中小型变压器实用全书205页 电阻率p 75c =0.02135。- mm2/m5.2导线质量计算5.2.1 裸导线质量对于三相变压器根据以下公式计算:Gd =3。.11（式 5.4）式中：Gd裸导线质量L一导线总长Sa一绕组截面积向一导线密度，铜导

30、线为8.9 10-6kg/mn?高压线圈_、_ _-6_Gdi =3 8.9 719298.43 25.6 10 = 491.66kg低压线圈Gd21 =3 8.9 12002.96 29.5 10-6 =9.46kg-6 一Gd22 =3 8.9 12002.96 22.1 10 =7.09kgGd2 =12Gd2112Gd22 -198.6kg5.2.2带绝缘时导线质量计算对于扁铜线(式 5.5)式中:Gd一带绝缘的导线质量Kz/10A纸包扁线绝缘质量占导体质量百分数Kz = 17t a b 1.57t/100= S（式 5.6）纸包扁线绝缘质量占导体质量百分数计算高压侧8.5 3.53

31、7.4 0.78525.6= 3.89%低压侧8.5 4.1 6.9 0.78529.5Kz2210(8.5 3.53 7.4 加:、诩。)25.6= 3.4%高压线圈重Gd1= (1+3.89%) 491.66=510.79kg低压线圈重Gd21= (1+3.4%) 113.52=117.38kgGd22= (1+4.22%) 85.08=88.67kgGd2=Gd21+Gd22=206.05kg总重 Gd=Gd1+Gd2=697.71kg5.3绕组电阻损耗、负载损耗计算5.3.1电阻损耗高压电阻损耗PRS 一沁75，53"35W（式 5.7低压电阻损耗2 -Pr2 75 c =

32、3Ip2R75C2 ; 6623.99W5.3.2负载损耗：Pk为高低压电阻损耗Pr（75构）还应加上涡流损耗和杂散损耗附加损耗系数Kp=1.25,由中小型变压器实用全书207页表5-21Pk n PrPr1.25-kR2f5R1（7刃（式 5.8）=1.25X 12001.34W=15001.68W当计算负载损耗不符合设计要求或者与标准值规定值相差较大时，需对导线进行重 新选择，当Pk过大时需增大导线截面积，其结果导致导线重量增加，当Pk过小时这相 反。5.4 短路阻抗计算5.4.1 计算电抗压降高低压绕组平均有效阻抗高度(式 5.9)、1Hp =(553.52 583.02) =568.2

33、7p2漏磁演化宽度三DN 12N11 N12R10p （式 5.10）. a2R2P _ a11' a _ZD= -pb0R0p -1112 R1pb433ZD =（929.58 2716.32 2377.63 303.17 10-2 =63.26漏磁入场宽度入'=a2b0b4 aiia12（式 5.11）= 18.27 16 6 19.93 19.93 = 8求出：虫 =7.18（式 5.12）查书中小型变压器实用全书208页表5-22洛氏系数p =0.96又查书中小型变压器实用全书208页表5-23变压器附加电抗系数K=1.16500KvA及以上产品在阻抗电压设计时，尽量不

34、取正偏差；但若为1250KvA则采用双侧引出电抗系数不变，设计时尽量取正偏差。Ux% =49.6fNIp：K 三 DpHpet10-6 %（式 5.13）n/ 49.6 50 12 2309.4 0.96 1.16 63.26 56.827 19.25% 二% ; 4.43%式中:f工频取f=50HzN一额定分接是总匝数Ip一额定相电流e每匝电压K附加电抗系数，考虑引线电抗增大电抗的系数Z2D一漏磁演化宽度（cm）Hp高、低压线圈平均有效电抗高度（cm）计算电阻压降Ur% =-%10Sn（式 5.14）Ur%=0.94%15001.68。/%10 1600式中:R75c时负载损耗（W）Sn变压

35、器额定容量（KVA ） 计算短路阻抗Uk% = U2 U2 %（式 5.15）Uk% - S4.432 0.942% = 4.53%短路阻抗允许误差值，按颁布的标准规定为± 10%,但由于制造时，多方面因素都 对短路阻抗有影响，故一般在计算中误差控制在3%4%以下。在电抗计算中一般不能一次计算就符合设计要求，需进行多次调整。在电抗计算中 其中电流和频率是不可调整的，故电抗压降的调整只能通过调整匝数 N及每匝电压eto 当电抗值偏大时可增大每匝电压，et增大必然导致匝数下降，从而达到降低电抗的目 的，其中如改变et需调整铁芯磁通密度和铁芯直径，所以这种调整方式变化太大一般不 采用，另外

36、就是调整漏磁演化宽度三D及高低压线圈平均有效电抗高度Hpo当电抗值 偏大时可以增加Hp,随之三D必然减小，调整导线ax b尺寸及段数均可实现调整 Hp、EDo最后还可调整高低压之间的距离，在满足绝缘最小距离的前提下增加或减少 高低压间距离可实现电抗值的增大减小，但这种方法浪费材料所以最好也不用。5.5 铁芯数据计算绕组几何尺寸确定后，即可以计算铁芯各部分的几何尺寸和铁芯硅钢片重量5.5.1铁芯窗rljHw =H 2b° =力 2b3（式 5.16）5.5.2Hw =590.92 2 20 -630.92mm铁腕高度hy =amax（mm） （冷轧钢片）（式 5.17）amax查书中小

37、型变压器实用全书184页表5-11取265mm5.5.3铁腕截面Sy=Sc = 552.4cm2（冷轧钢片）（式 5.18）5.6铁芯质量5.6.1芯柱质量Gc= 3%Sc 10-4（kg）（式 5.19）Gc-4=3 7.65 637.92 552.4 10 = 805.56 kg查书中小型变压器实用全书175页表5-4 p Fe=7.65kg/dm25.6.2铁腕质量Gy =4PFeMoSy M10-4（kg）（式 5.20）Gy =4 7.65 464 553.4 10-4 = 784.32kg5.6.3四角质量G, = 2：FehySc 10-4（kg）（式 5.21）_ _-4 G”

38、 2 7.65 265 552.4 10 = 223.97 kg查书中小型变压器实用全书184页表5-11Ga =kgGFe : Gc Gv G ：（式 5.22）GFe =805.56 784.32 223.97 -1813.85kg5.7空载损耗计算当变压器处于空载时，原边虽然没有功率输出，但其原边任然需从电网吸取一定有 功功率，主要用于补偿变压器中由于磁通交变而在铁芯内部引起的磁滞及涡流损耗，故 称其为空载损耗，还有一部分空载损耗为原边绕组内流引起的铜损，但由于空载电流很 小所以一般忽略不计。空载损耗的大小与铁芯结构类型、所用硅钢片的品质、铁芯和铁腕的质量，以及铁 芯系统密度的大小。与变

39、压器所加负载和所带负荷性质无关。空载损耗的大小直接影响变压器的效率与温升，其一般不超过额定容量的1%。但 实际的空载损耗可能和计算的空载损耗相差土（ 58%）,因此空载损耗的计算应与标准值中所允许的值低5%8%，磁通密度计算：_et 102一/2.22（式 5.2中=19.25父10%22 =867.12%/芯柱磁通密度（式 5.24）（式 5.25）Bmc =：'Sc =867.1%52.4 =1.56971Po =K R Gc G ; P?Gy（W）铁钝磁通密度B my = Bmc =1.5697T（式 5.26）空载损耗P0 =Ki（PiGc + 耳Gy ）Gc =Gc G.：=

40、 805.56 223.97 = 1029.56kgP0 =1.4 1.7 1029.57 1.7 784.32 ）= 4317.07W式中：K1一附加损耗系数。查电机设计理论与实践表5-18可获得;Pi、P2铁芯和铁腕每千克质量单位损耗 W/kgP0的标准值可从电机设计理论与实践附录表C-2查取，当在0.920.9必问符合要求。即查表C-2可知，Pk的标准值为4600W。Po4600= 0.94符合要求 查书电机设计理论与实践表F-45.7.1空载电流计算变压器空载电流是指副边开路、原边电压为额定电压时，原边绕组电流与额定电流 之比的百分值。一股空载电流较小，为额定电流的2%10%。空载电流

41、有功分量（铁耗电流）I = kP0（式 5.27）101 K010Sn1014317.0710 1600=0.2698%无功分量（磁化电流）Ix的计算，现根据铁芯及铁腕中磁通密度从数中小型 变压器实用全书182页5-9中查取铁芯各部分及气隙的单位的磁化容量，在根据铁芯 各部分的重量、截面积、接缝气隙数和额定容量S,按如下计算。空载电流无功分量.gcGF gQSc102 -10Sn（式 5.28）,（ c 16.2 1813.85 2.5 8 552.4I02 =1.3 = 3.29%10 1600式中：K0附加系数，冷轧钢片取1.3c一接缝数，与铁心叠积结构有关（半斜接缝c=8）gc一单位铁重

42、激磁功率，见电机设计理论与实践表F-1和表F-18gj一接缝单位面积激磁功率，见电机设计理论与实践表5-19空载电流（磁化电流）Io% = ；|01 +|22 % = J0.272 +3.292% = 3.3% ,卡 ca0%（式 5.29）I0=3.3%0 4.5%符合要求。第六章油箱及热计算6.1 油箱高度H = Hw 2hy Hd Hk Hh（式 6.1）查书中小型变压器实用全书表5-29的.h = H D H k H h = 180mmHs =637.92 265 2 180 = 1347.92mmHh按分接开关型号而异一般为130200mm见书中小型变压器实用全书217 页表 5-3

43、06.2 油箱长度Ls =2M D L（式 6.2）Ls =2 464.26 449.26 70 =1445.78nm6.3 油箱宽度（式 6.3）Bs =447.26 170 =617.266.4 油箱壁面积（式 6.4）S 壁=2（Ls - Bs） + nBsHsM10-6S壁=2 1445.78-617.263.14 617.2611347.92 10-6 ： 4.85m26.5 油箱盖面积SG'jBsZB； 10'（式 6.5）-6210 : 0.81m八二2SG = 828.52 617.26 - 617.266.6油管设计参考电机设计理论与实践432页油管设计尺寸

44、表5-32,油管数据表5-33。如 图采用排扁管，Ci取1000mm, L取100mm,管数取2排100组。扁管布置及扁管横断面如下图所示。R150I图6.1扁管结构Ss=每米几何面积M扁管展开长度（式 6.7）S31 = 0.1256 1.402 100 =17.61m23 1S32 =0.1256 1.63 100 =20.47m2油箱总散热有效面积（式 6.8）工S = 0.75S 盖 +（S 壁 +S3）KiK2_ _2:S = 0.75 0.814.84 38.08 0.739 0.96 = 31.03m式中：K1、K2和F间关系见电机设计理论与实践434页 表5-35K1=0.73

45、H K2=0.9& F=1其中K1系数还可由下式计算。55cl 45DF（式6K1 二hS =- 1000 138.96 638.96mm 70 DD KTdn C1式中:d油管外径mm n一油管排数F一空气阻力系数C1一箱壁上两排油管中心距mm6.7 温升计算6.7.1发热中心高度1（式 6.10）=Hw 2hy Hd21hT=637.92 265 2 - 16 =599.96mm26.7.2散热中心高度（式 6.11）6.7.3油箱单位散热负荷P0 +1.032PkKqy750V S（式 6.12）6.7.4qy4317.07 1.032 15001.68二 638.0531.03

46、2油箱对空气平均温升Ty =0.191q：.8 =33.491（式 6.13）1 -hs =C Hs22最高油面温升修正温差ATK。h0.00634. y hs（式 6.14）599.96Ko0.00634 33.49 ： 1.15638.96查中小型变压器实用全书220页表5-33A T=7 C6.7.5油面最高温升s =12 yT（式 6.15）S =1.2 33.49 7 = 47.79 C =47.79 C :二 55 C符合要求 绕组单位热负荷低压侧S2=SrR +2R21 >mt k H2 父10-6（式 6.16）S2-L： 143.5 2 161.77 - 01553.5

47、2 10-6 = 0.812m2qx21.032Pr23s2（6-17）qx21.032 6623.99二1186.8W23 1.92m高压侧S12 二 R11 R12R13 -2mt H1 10-6（式 6.18）S12二 197.7 203.7 223.63 -2 8 101583.02 10-6 = 2.2m21.032PR1qx2 二3sl1.032 5377.35qx1 =840.82 W 23 2.2mPR1为75c是负载电阻损耗，1.032是将75c折算成85c是电阻损耗的折算系数,Sx为被计算的一个线圈的有效散热面积。计算时应当注意，线圈内撑条所掩盖的面积不计算在其内，如线圈直

48、接绕在硬纸筒 内，则次面不考虑散热，线圈内垫1mm软纸筒，纸筒内靠铁芯，此时散热面按一般计 算，详见书中小型变压器实用全书221页表5-34.6.8 线圈对油平均温升低压侧xy2 = 0.065q0；oC（式 6.19）高压侧.XV 2 =0.065 1186.80.8 xy幺= 18.72 Cxy1 =0.065q018oC.Xy1 =0.065 840.8208= 14.21 Cqx2、qx1低压线圈和高压线圈单位面积散热容量（单位热负荷）6.8.1 线圈校正温度计算，由线段厚度造成内温差（式 6.20）= 0.181 1.05:等037383（= 0.181 1.05筹卜3e-c股ama

49、x>1.5cm时才计入，对于铜线查书中小型变压器实用全书222页表5-35 a =0.181、p=1.05 B取决于线段层间绝缘厚度的内温差系数，amax为该线圈最厚线段厚度。6.8.2 线圈对空气平均温升低压侧（式 6.21）x2 =Kxy2. J2y =18.72 8.83 33.49 = 62.04 C x2 =62.04 C :二 63 C线圈温升标准值规定为65 C,考虑到制造裕度，一般最高都计算到63C。符合要求高压侧.x1 = .xv1. J2V =14.21 9.84 33.49 =57.54 C（式 6.22）入 xy.yX1 =57.54 C < 63 C符合要

50、求第七章变压器重量计算7.1 油重7.1.1 变压器器身占空体积VTVtGcu GFe5.3（式 7.1）式中：GFe一硅钢片总重kgCcu一导线包绝缘后重量kgKz1杂类系数、铜线K=1.15变压器容量为800KVA及以上时采用上述公式，当变压器容量为600KVA及以下 时，根据电压等级为10KV或35KV时，所采用的公式系数分别是6或4.75.其中系数 5.3、4.75和6为器身平均密度(kg/10-3m3)7.1.2 油箱容积Vs =SgHs =0.81 1.34792 =1.09182m3 ,一 、s G S（式 7.2）7.1.3 油箱内油重（式 7.3）G箱油=（Vs-Vt 0.9

51、 = （1.09182-0.54496 F0.9 = 492.17kg7.1.4 油管内油重G管油-gbL w（式 7.4）LW = 1.402 1.63 100 = 303.2mG 管油=1.525 父 303.2 =462.38kg式中：gd每米长扁管内油重kg/m,取0.538kg/m=储油柜内油重G储油柜取G箱油和G管油总和的10%,使用时约占5%查书中小型变压器实用全书223页表5-36本设计选用4 310X 600储油柜查的G储油=65kg总油重G油=G箱油+G管油+G储油（式7 5）G 油=492.17 163.12 65 = 720.29kg7.2 油箱重查询书电机设计理论与实践