毕业论文-SFSZ11-150000330电力自耦变压器电磁设计

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学学士学位论文- PAGE II - PAGE III -SFSZ11-150000/330电力自耦变压器电磁设计摘要大型变压器是电力系统中关键设备之一。随着电力工业的迅速发展，其容量越来越大、电压等级越来越高、结构尺寸越来越大，而其设计和制造的好坏是直接影响其运行质量和经济效益的关键所在。因此变压器的电磁计算就显得尤为重要。大型变压器可以做成油浸式自耦变压器，这样可以节省铜、硅钢片、绝缘材料等原材料，还可以降低损耗，减小变压器的体积等。如果设计合理，就会生产出低损耗、低噪音、安全性强、抗短路、低局放的自耦变压器，这将会具有重要的技术和经济意义。本文首

2、先对变压器的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。对SFSZ11-150000/330电力自耦变压器进行了电磁计算。在电磁计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点，然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算，最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力自耦变压器计算的基本公式和计算方法，给出了一套完整的设计方案。关键词：电力变压器；电磁计

3、算；绕组Design of SFSZ11-150000/330 autotransformerAbstractLarge-scale transformers are one of the key equipment in the power system. Along with the rapid development of the electric power industry, the increasing capacity and voltage level of power transformers, and increasing size of power transformer

4、s, transformers structure, its design and manufacturing quality are directly affects its operation quality and the key of economic benefit. Therefore the electromagnetic of power transformer is particularly important. Transformers of grade can be produced into oil-immersed autotransformer，in order t

5、o reduce load loss, minish transformers volume and economize materials for example，copper，silicon sheet steel and insulation material, etc. The autotransformer can be produced with low loss，low noise, high security, few short-circuit and low partial discharge with reasonable design, it will have imp

6、ortant technical and economic significance.First of all simply expound the development history of autotransformer, the basic characteristic and the design method of autotransformer in this paper. It presents a bill of the electromagnetism calculation for SFSZ11-150000/330 autotransformer. In the ele

7、ctromagnetic calculations, the first thing is the choice of the core, it is the starting point and a key point for transformer design. then is winding materials and patterns selection, coils of related data calculation, the key is short-circuit impedance, load loss, idle current transformer design n

8、o-load loss, as an important parameter calculation, and finally complete the transformers mail, transformer temperature, short circuit force , transformer oil and the total weight which should be identified and calculated. The impedance voltage bing on the biggest difficult in the process of electro

9、magnetic calculation, for it need to be calculated repeated to achieve technical requirement. In the process of electromagnetic calculation it is detailed introduced the basic formula in the calculation of the power transformer and calculation method, an integrative design method given.Keywords： Pow

10、er transformer ;Electromagnetic calculation ;WindingPAGE II- - PAGE V -目录摘要 = 1 * ROMAN IAbstract = 2 * ROMAN II TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328558635 第1章 绪论 PAGEREF _Toc328558635 h 1 HYPERLINK l _Toc328558636 1.1 课题背景 PAGEREF _Toc328558636 h 1 HYPERLINK l _Toc328558637 1.2 我国电力变压器的最新发展趋势及现状 PAG

11、EREF _Toc328558637 h 1 HYPERLINK l _Toc328558638 1.3 变压器在电网中的作用 PAGEREF _Toc328558638 h 2 HYPERLINK l _Toc328558639 1.4 变压器计算的一般程序 PAGEREF _Toc328558639 h 2 HYPERLINK l _Toc328558640 第2章 电力自耦变压器原理 PAGEREF _Toc328558640 h 4 HYPERLINK l _Toc328558641 2.1 自耦变压器的工作原理 PAGEREF _Toc328558641 h 4 HYPERLINK

12、l _Toc328558642 2.2 电力自耦变压器的特点 PAGEREF _Toc328558642 h 5 HYPERLINK l _Toc328558643 2.2.1 电力自耦变压器接线特点 PAGEREF _Toc328558643 h 5 HYPERLINK l _Toc328558644 2.2.2 自耦变压器性能特点 PAGEREF _Toc328558644 h 6 HYPERLINK l _Toc328558645 2.2.3 自耦变压器的运行特点 PAGEREF _Toc328558645 h 6 HYPERLINK l _Toc328558646 2.3 本章小结 P

13、AGEREF _Toc328558646 h 7 HYPERLINK l _Toc328558647 第3章 电力自耦变压器电磁设计 PAGEREF _Toc328558647 h 8 HYPERLINK l _Toc328558648 3.1 产品规格及技术要求 PAGEREF _Toc328558648 h 8 HYPERLINK l _Toc328558649 3.1.1 基本参数 PAGEREF _Toc328558649 h 8 HYPERLINK l _Toc328558650 3.1.2 结构参数 PAGEREF _Toc328558650 h 8 HYPERLINK l _To

14、c328558651 3.1.3 设计要求 PAGEREF _Toc328558651 h 9 HYPERLINK l _Toc328558652 3.2 变压器主要材料 PAGEREF _Toc328558652 h 9 HYPERLINK l _Toc328558653 3.3 变压器设计 PAGEREF _Toc328558653 h 9 HYPERLINK l _Toc328558654 3.3.1 变压器主要结构的确定 PAGEREF _Toc328558654 h 9 HYPERLINK l _Toc328558655 3.3.2 铁心直径的确定 PAGEREF _Toc32855

15、8655 h 9 HYPERLINK l _Toc328558656 3.3.3 铁心截面的设计 PAGEREF _Toc328558656 h 10 HYPERLINK l _Toc328558657 3.3.4 变压器主、纵绝缘的确定 PAGEREF _Toc328558657 h 10 HYPERLINK l _Toc328558658 3.3.5 绕组形式的选择、绕组排列和导线的选择 PAGEREF _Toc328558658 h 11 HYPERLINK l _Toc328558659 3.4 电磁计算 PAGEREF _Toc328558659 h 11 HYPERLINK l _

16、Toc328558660 3.4.1 额定电压和额定电流计算 PAGEREF _Toc328558660 h 11 HYPERLINK l _Toc328558661 3.4.2 绕组匝数计算 PAGEREF _Toc328558661 h 12 HYPERLINK l _Toc328558662 3.4.3 绕组计算 PAGEREF _Toc328558662 h 14 HYPERLINK l _Toc328558663 3.4.4 绕组绝缘半径及导线长度计算 PAGEREF _Toc328558663 h 17 HYPERLINK l _Toc328558664 3.4.5 75时绕组直流

17、电阻计算 PAGEREF _Toc328558664 h 18 HYPERLINK l _Toc328558665 3.4.6 绕组导线质量计算 PAGEREF _Toc328558665 h 18 HYPERLINK l _Toc328558666 3.4.7 短路阻抗计算 PAGEREF _Toc328558666 h 20 HYPERLINK l _Toc328558667 3.4.8 空载损耗与空载电流的计算 PAGEREF _Toc328558667 h 22 HYPERLINK l _Toc328558668 3.4.9 负载损耗的计算 PAGEREF _Toc328558668

18、h 23 HYPERLINK l _Toc328558669 3.4.10 绕组表面对油的温升计算 PAGEREF _Toc328558669 h 27 HYPERLINK l _Toc328558670 3.5 油箱尺寸的计算 PAGEREF _Toc328558670 h 29 HYPERLINK l _Toc328558671 3.5.1 油箱尺寸的估计 PAGEREF _Toc328558671 h 29 HYPERLINK l _Toc328558672 3.5.2 箱壁散热面积的计算 PAGEREF _Toc328558672 h 30 HYPERLINK l _Toc328558

19、673 3.5.3 散热器的选择及油和绕组温升的计算 PAGEREF _Toc328558673 h 30 HYPERLINK l _Toc328558674 3.6 短路电动力计算 PAGEREF _Toc328558674 h 31 HYPERLINK l _Toc328558675 3.6.1 绕组的区域划分 PAGEREF _Toc328558675 h 31 HYPERLINK l _Toc328558676 3.6.2 安匝分布计算 PAGEREF _Toc328558676 h 33 HYPERLINK l _Toc328558677 3.6.3 漏磁计算 PAGEREF _To

20、c328558677 h 34 HYPERLINK l _Toc328558678 3.6.4 短路电流稳定值倍数计算 PAGEREF _Toc328558678 h 35 HYPERLINK l _Toc328558679 3.6.5 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力计算 PAGEREF _Toc328558679 h 36 HYPERLINK l _Toc328558680 3.6.6 绕组导线应力计算 PAGEREF _Toc328558680 h 36 HYPERLINK l _Toc328558681 3.7 变压器质量计算 PAGEREF _Toc328558681 h 37 HY

21、PERLINK l _Toc328558682 3.7.1 总油量计算 PAGEREF _Toc328558682 h 37 HYPERLINK l _Toc328558683 3.7.2 变压器箱体质量计算 PAGEREF _Toc328558683 h 38 HYPERLINK l _Toc328558684 3.7.3 附件质量计算 PAGEREF _Toc328558684 h 39 HYPERLINK l _Toc328558685 3.7.4 变压器总质量计算 PAGEREF _Toc328558685 h 39 HYPERLINK l _Toc328558686 3.8 本章小结

22、 PAGEREF _Toc328558686 h 39 HYPERLINK l _Toc328558687 结论 PAGEREF _Toc328558687 h 40 HYPERLINK l _Toc328558688 致谢 PAGEREF _Toc328558688 h 41 HYPERLINK l _Toc328558689 参考文献 PAGEREF _Toc328558689 h 42- PAGE 10 - PAGE 61 -绪论课题背景电力变压器发明于19世纪末，它为现代远距离恒定高压交流供电系统的发展奠定了基础。在19世纪之前，公用供电的早期阶段里，均采用直流发电系统，人们不得不把发

23、电设备靠近负载地点。随着电力变压器的出现，一切就发生了改变。现代电力系统正向着超高压(500kV、750kV)、特高压(1000kV等级)、大容量、远距离、自动化等方向发展，因此电力变压器单台容量也越来越大，所以自耦变压器的优势得以凸显。在330kV及以上的超高压电力系统中，自耦变压器正在取代普通的三绕组变压器。我国电力变压器的最新发展趋势及现状电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。20世纪50年代以来特别是改革开放以来为满足我国电力工业发、变、配电工程的建设需要电力变压器行业得到了较快发展。根据我国电力工业装备政策及技术政策

24、要求，电力变压器的发展趋势应为提高产品运行的可靠性，少维护或免维护，降低损耗，减少重量，实现有载调压，品种多样，满足电力系统不同场所的需要。大型变压器要向超高压(500kV、750kV)、特高压(1000kV等级)、大容量、轻结构、不吊芯方向发展。为解决运输困难，要降低运输重量，采用新材料、新技术、新工艺，开发组合式、壳式和现场装配式变压器。中小型变压器要进一步优化设计，使空载损耗大幅度降低。城网用变压器应向难燃方向发展，如进一步推行性能更为优越、材料更为可靠的干式变压器、SF6气体绝缘变压器及难燃油变压器，采用新材料、新结构，以达到节能、不燃或难燃防火，降低噪音的目的。在农网中要根据农网季节

25、性强、负载率低、农业生产需求变化大的特点，开发空载损耗更小的配电变压器以及10kV、35kV调容变压器。目前在农网建设改造中，应用新S9系列的同时，在技术经济比较合理的情况下，可采用S11型和全密封卷铁心单相及三相变压器，或非晶合金铁心变压器。季节性负荷变化大的地区，应积极采用调容变压器。进入21世纪后，知识创新、技术创新和高新技术产业已是当今世界各国综合国力竞争的核心，科技竞争力将成为国民经济发展和政治稳定的重要因素，在科学技术已经成为世界经济增长第一要素的形势下，世界电力工业的科技进步与创新也越来越快，要发展我国电力工业，加快科技进步与创新是十分重和迫切的，设备的更新更占有重要的地位。变压

26、器在电网中的作用电力变压器是电力网中的主要电气设备。变压器将水力或火力发电厂中发电机组所产生的交流电压升高后，向电力网输出电能的称为升压变压器。发电厂内还要安装该厂用电变压器，供起动机组之用。用于降低电压的变压器称为降压变压器。用于联络两种不同电压网路的变压器称为联络变压器(包括自耦变压器与三绕组变压器)。将电压降低到电气设备工作电压的变压器称为配电变压器。配电前用的各级变压器称为输电变压器。变压器计算的一般程序电力变压器电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负荷和主要几何，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸，利用电磁计算可以比较合理确定变压器生产和运行的经济性、运行的可靠

27、性等，因此变压器的电磁计算是变压器生产制造的基础，也是变压器能否安全运行的基础。变压器计算的一般手工计算的设计程序如下：1.确定硅钢片品种、牌号及铁心结构型式，计算铁芯柱直径，选定标准直径，得出铁心柱和铁轭截面积。2.根据硅钢片牌号，初选铁芯柱中的磁通密度，计算每匝电势。3.初算低压绕组匝数，凑成整数匝，根据整数匝再重算铁芯柱中的磁通密度及每匝电势，再算出高、中压绕组匝数。4.根据变压器额定容量及电压等级，确定变压器的主、纵绝缘结构。5.根据绕组结构型式，确定导线规格，进行绕组段数(层数)、匝数的排列，计算绕组轴向高度及辐向尺寸。6.初算阻抗电压无功分量()值，大容量变压器的值应与阻抗电压()

28、标准值相接近；小型变压器的值应小于标准值。7.计算绕组负载损耗，算出阻抗电压的有功分量()，检查阻抗电压是否符合标准规定值，若不符合时应调整达到标准规定值范围。8.计算绕组导线对油的温差，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，则需要变更铁芯柱直径。9.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，或加大导线截面积。10.计算空载性能及变压器总损耗，计算油温升，当油温升过高或过低时，应调整冷却装置的数目。11.计算变压器重量。应该指出，电力变压器计算必须根据国家的经济、技术政策和资源情况以及制造和运行方面的要求，合理地制定变压器的性能数据和相应的

29、主要几何尺寸。由于制造和运行的角度不同，对某些性能数据的要求也往往有所不同。在进行变压器计算时必须综合考虑各方面因素，并应进行多种方案比较，以便从中选取最佳方案。电力自耦变压器原理自耦变压器的工作原理自耦变压器原理图上图是单绕组变压器，低压绕组是高压绕组的一部分。高压绕组AX由低压绕组ax和另一个绕组串联而成。Aa绕组通常叫串联绕组，ax绕组为高压侧与低压侧所共有，通常叫公共绕组。公共绕组和串联绕组是通过“电磁感应”和“电”的直接关系耦合起来的，用来改变一、二次电压和在一、二次绕组之间传输电能。油浸式变压器可分为普通变压器和自耦变压器。普通的变压器是通过原、副边绕组电磁耦合来传递能量，原、副边

30、没有直接的电的联系，自耦变压器原副边有直接的电联系，它的低压绕组就是高压绕组的一部分。这种原、副绕组直接串联，自行耦合的变压器称为自耦变压器，又叫单圈变压器。自耦变压器原、副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的。自耦变压器的变压比有固定的和可调的两种。降压起动器中的自耦变压器的变压比是固定的，而接触式调压器的变压比是可变的。在目前的电网中，从220kV电压等级才开始有自耦变压器，多用作电网间的联络变。220kV以下几乎没有自耦变压器。自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的一部分线匝上。通常把同

31、时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通器容量越大，电压越高，这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。对于用来做收音或通信的低压的高频振荡电路的时候，也经常会用到自耦变压器。电力自耦变压器的特点电力自耦变压器接线特点电力系统中，最常见的自耦变压器为单相三绕组变压器和三相三绕组。对超高压巨容量自耦变压器，因受极限容量和运输条件限制，一般都做成单相的。三相或单相三绕组自耦变压器中的三个自耦联结的绕组，一般为YN形联结，其中性点接地，三个低压绕组可联结

32、为d形或y形。电力自耦变压器绕组接线形式本文设计的电力自耦变压器由于额定容量适当，可以设计成三相三绕组自耦变压器，高压绕组采用中部进线结构，变压器接线图如下所示。三相三绕组电力自耦变压器接线形式自耦变压器性能特点自耦变压器是一种自感式变压器，比普通互感变压器经济，作降压或升压用，具有结构简单、经济、省料、体积小等优点。在变压比接近1的场合显得特别经济，所以在电压相近的大功率输电变压器中用得较多，但因一、二次侧共用一个绕组，有电的联系，因此在某些场合不宜使用，特别是不能用作行灯变压器。自耦变压器有如下优缺点:(l) 自耦变压器的优点:与通过容量相同的变压器进行比较可以看出:a. 自耦变压器的原材

33、料(铜、硅钢片、绝缘材料)较少，因此造价低。b. 自耦变压器损耗较低，因而其效率较高。c. 自耦变压器短路阻抗较小，所以它的电压变化率较小。d. 采用相同牌号硅钢片和相同磁密时，自祸变压器励磁电流较小。e. 自耦变压器体积较小，便于制造更大容量整体运输的产品。(2) 自耦变压器的缺点:a. 由于自耦变压器高低压两侧有电气联系，一侧发生故障时必然导致另一侧的工作也遭到破坏。b. 自耦变压器的第二个缺点是短路阻抗低，与此相应，短路电流和短路机械力必然增大。在给定线电压下，作用绕组的力与其短路阻抗的平方成反比，所以按与普通变压器相似的原则设计的自耦变压器，在短路时，可能遭到破坏。这点在计算自耦变压器

34、机械强度时必须予以考虑。c. 自耦变压器调整电压困难，由于自耦变压器的高压与中压有电的直接联，各种调压方式都有一定困难。如采用中性点调压时，容易造成自耦变压器本身过励磁，而且高、中、低电压的调整率很难协调一致;采用线端调压时，短路电压难保持不变，不易保持绕组的电磁平衡;若用一般绕组布置方法，在短路时会引起短路机械力增加。此外，调压绕组抽头端部有时会产生冲击过电压。自耦变压器的运行特点因自耦变压器高压与中压电抗较小，受负载变化引起的电压波动也小，尤其在超高压电力系统中，采用自耦变压器来连接送端和收端电网，相当于缩短了两电网间的电气距离，对加强受端电网结构和改善电力系统稳定性能都极为有利。同时自耦

35、变压器在运行过程中也存在一些问题。自耦变压器高压与中压绕组绕组有电的直接连接，中压绕组的绝缘水平考虑到受高压侧的影响，当某一侧系统中发生过电压时，穿越到另一侧的过电压可能超过其绝缘耐压水平。自耦变压器还对断路器断流能力有较高哦要求。在发生单相对地短路故障时，由于自耦变压器中性点接地，其高压和中压两个接地的系统串联在一起，使得零序电流保护整定计算也复杂化。本章小结本章对电力自耦变压器的工作原理进行了简要的介绍与分析。对电力自耦变压器与普通电力变压器的相应特点做了对比分析，在分析中发现电力自耦变压器在设计过程中所须注意的相关问题，以及电力自耦变压器在电网运行中的相应的优缺点。使得对电力自耦变压器设

36、计有了更加深入体会，为后面的设计指明了方向。电力自耦变压器电磁设计产品规格及技术要求基本参数1.变压器额定容量:150000kVA；2.变压器额定线电压及分接范围：高压线电压: 345kV、中压线电压: 220%kV、低压线电压:10.5kV；3.变压器链接组号:YNaOd11；4.变压器相数:3相；5.容量比:100/100/33；6.额定频率:50；7.冷却方式:油浸风冷式；8.调压方式:有载调压； 9.空载损耗:45.4kW；10.负载损耗:450kW；11.空载电流:依计算定；12.短路阻抗:低压中压：依计算、 中压高压:10-11%、 低压高压: 依计算；结构参数主绝缘结构高压中压主

37、绝缘距离：8595低压中压主绝缘距离：6674铁心低压主绝缘距离：14高压调压主绝缘距离：80相间距离：100高压至上铁轭距离：170，高压至下铁轭距离：140纵绝缘结构高压、中压段间油道4.0低压段间油道3.5高压匝绝缘厚：2.35；中压匝绝缘厚：1.95；低压匝绝缘厚：0.45设计要求结构要求高压绕组为纠结式或插入电容式绕组，中压绕组为插入电容式绕组，低压绕组为螺旋式绕组。性能参数偏差高中短路阻抗允许偏差为2.5%空载损耗设计值允许偏差+5%负载损耗设计值允许偏差+4%绕组对油温升25K变压器主要材料1.硅钢片：冷轧硅钢片Z100.35；2.绕组导线：纸包扁铜线；3.绝缘材料：用A级绝缘材

38、料，最高平均温度不超过105；4.硅钢片绝缘漆：1161#高温快干漆。变压器设计变压器主要结构的确定1.铁心结构采用三相三柱式铁心。铁心柱的夹紧采用环氧玻璃丝粘带绑扎。铁心的迭积采用斜接缝叠积法以适应冷轧硅钢片的方向性。 2.铁轭结构铁轭用铁轭螺杆和方铁通过夹件夹紧。铁轭的级数与铁心柱级数完全一致。这样两者磁通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致节省了材料。3.绕组的压紧采用压板。4.采用拱顶形油箱。铁心直径的确定铁心直径的大小，直接影响材料的用量、变压器的体积及性能等经济指标。故选择经济合理的铁心直径是变压器设计的重要一环。硅钢片重量和空载损耗随铁心直径增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗随铁

39、心直径增大而减小。合理的铁心直径就是硅钢片和导线材料的用量比例适当，达到最经济的效果，故铁心直径的大小，与采用的硅钢片性能和导线 材料直接有关。根据关系式的推导，铁心直径与变压器容量的四分之一次方成正比的关系，但因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量进行计算，为了计算方便，均以每柱的物理容量为基础，按下式求出铁心直径。对于要求计算的自耦变压器，每柱容量为：由于利用系数为 所以有：19444.4kVA因此580670mm式中 系数，由硅钢片性能和导线材料而定。采用冷轧硅钢片、铜导线时，取5057。按照标准确定铁心直径取580mm铁心

40、截面的设计由铁心直径的选取值可以计算出铁心柱截面的相关参数铁心柱选择为14级铁心柱截面面积为2350.27 变压器主、纵绝缘的确定主绝缘确定我国生产的电力变压器均采用油隔板主绝缘结构。变压器的主绝缘由电压等级、绕组的结构形式、绕组数、出线方式及调压方式确定220kV及以上的变压器应用变压器油体积效应，采用薄纸筒小油隙绝缘结构型式。本设计中变压器的三相容量为150000kVA,故采用中部出线结构。主绝缘尺寸的选取如下： 高压中压主绝缘距离：8595mm 取90低压中压主绝缘距离：6674mm 取70铁心低压主绝缘距离：14mm 取14 mm高压调压主绝缘距离：80mm 取80 mm相间距离：10

41、0mm 取140mm高压至上铁轭距离：170 mm高压至下铁轭距离：140 mm纵绝缘确定变压器绕组的纵绝缘对于饼式绕组而言，主要指匝间绝缘和段间油道绝缘。变压器绕组纵绝缘通常是由梯度电压所决定，即在冲击电压作用下，在绕组的线匝间、层间及线段之间出现的过电压为依据。纵绝缘尺寸的选取如下： 低压绕组：匝绝缘取为0.45mm，段间油道平均为：3.5 mm中压绕组：匝绝缘取为1.95mm，段间油道平均为：高压绕组：匝绝缘取为2.35mm；段间油道平均为：调压绕组：匝绝缘取为1.95mm绕组形式的选择、绕组排列和导线的选择1.绕组型式是根据电流、匝数和容量选择的。此处低压绕组采用双螺旋式绕组，中压绕组

42、采用插入电容式绕组，高压绕组采用插入电容式绕组。2.绕组撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑绕组，故撑条数的最后确定，应由短路机械计算决定，但一般都按经验以铁心直径大小确定撑条数。当铁心直径为580mm，取163.本变压器为有载调压（有独立的调压绕组）变压器，故低压绕组、中压绕组、高压绕组均为内绕组。因为高、中、低压绕组处于条数内线柱，又由于整数匝起端与末端有搭头，使得绕组有局部突出，为了使绕组各部辐向尺寸近于一致，故绕组一般都用分数匝，以保证绕组间的距离沿圆周方向一致，保证不因局部突出影响绝缘强度。绕组的段数在没有分接头时，为了使首末端出头在一侧，故段数必须取偶数。4.导线的选择：导线尺寸见

43、导线尺寸表，导线的高度由电抗高度，油道总高度和匝数等有关因素确定的；导线的厚度由电流密度，导线总面积等有关因素确定的。电磁计算额定电压和额定电流计算低压绕组为“D”型接线，其线电压与相电压相等，线电流等于倍的相电流：10500V2749.367A1587.395A中压绕组为“Y”型接线，其线电压等于倍的相电压，线电流等于相电流：132794.457V376.54A125.511A高压绕组为“Y”型接线，其线电压等于倍的相电压，线电流等于相电流：199191.685V251.029A调压绕组各分接计算A A其它各分接处的线电压、相电压详细计算过程略，中压绕组各分接处的线电压及相电压计算结果见后表

44、绕组匝数计算1.每匝电势初选值的确定 按电磁感应定律得：每匝电势初选值为：88.788V式中 绕组额定相电压，V； 绕组每相匝数； 每匝电势初选值，； 铁心柱中主磁通，； 铁心柱内磁通密度初选值，T；铁心柱净截面积，；频率，。对于冷轧硅钢片，=1.71.75T； 当采用高导的冷轧硅钢片时，还可以高一些。2.低压绕组匝数的确定，最后求得每匝电压和磁通密度用和低压绕组相电压初算低压绕组匝数：118.26匝 取118匝确定每匝电势88.98V1.71T3.中压绕组匝数的确定及电压比校核1492.4匝 取1492匝电压比校核的误差为： V 4.高压绕组额定分接匝数的确定及电压比校核2238.6匝 取2

45、239匝高压匝数为2239-1492=747匝电压比校核的误差为： V 5.中压绕组各分接匝数的确定及电压比较核 取19匝计算所有分接匝数N+11511N-11473N+21530N-21454N+31549N-31435N+41568N-41416N+51587N-51397N+61606N-61378N+71625N-71359N+81644N-81340当几台变压器并联运行时，各台变压器变比不同（即电压比不同），将在并联运行的变压器之间产生循环电流。从而产生不必要的损耗。当变比相差较大时，还会影响温升（这时循环电流也大），因此，国标中对电压比误差有严格规定：110kV220kV变压器各绕

46、组内的电压比误差为，设计计算时额定分接电压比误差控制在小于，其它分接控制在小于，高压绕组各分接处电压比校核如表所示。调压绕组各分接处电压比校核位置匝数实际值V标准值V差值V误差%1.25%*+81644146283.12146073.9209.220.14321.25%*+71625144592.5144413.97178.530.12361.25%*+61606142901.88142754.04147.840.10361.25%*+51587141211.26141094.11117.150.0831.25%*+41568139520.64139434.1886.460.0621.25%*

47、+31549137830.02137774.2555.770.04051.25%*+21530136139.4136114.3225.080.01841.25%*+11511134448.78134454.39-5.61-0.0040.00%1492132758.16132794.457-36.297-0.0271.25%*-11473131067.54131134.53-66.99-0.0511.25%*-21454129376.92129474.6-97.68-0.0751.25%*-31435127686.3127814.67-128.37-0.11.25%*-41416125995.6

48、8126154.74-159.06-0.1261.25%*-51397124305.06124494.81-189.75-0.1521.25%*-61378122614.44122834.88-220.44-0.1791.25%*-71359120923.82121174.95-251.13-0.2071.25%*-81340119233.2119515-281.8-0.236绕组计算低压绕组1）低压绕组的匝数为118匝；2）单螺旋式绕组，16根撑条，30mm宽的垫块，段间油道取为3.53）导线规格ZB-0.45，16根并联；4）电流密度：3.02；5）低压绕组尺寸计算 低压绕组辐向尺寸为：1

49、6x3.6x1.03=60mm 低压绕组轴向尺寸为：118x11.05=1304导线高度，mm +413油道高度，mm 1717- 117压缩系数6.8% 1600电抗高度，mm中压绕组1）中压绕组匝数为1492匝；2）插入电容式绕组，16根撑条，40mm宽垫块,段间油道取为5mm，线段数为903）每种线段的总匝数为=1492匝；4）导线规格ZB-1.95，单根导线 ；5）电流密度：3.04；6）中压绕组尺寸计算中压绕组辐向尺寸为：15x5.3+(1+1.95)x5x1.03=97+5=102 mm中压绕组轴向尺寸为： 90 x14.45=1301导线高度,mm + 445油道高度,mm 17

50、46 - 146压缩系数8.4% 1600电抗高度,mm高压绕组1）高压绕组匝数为747匝；2）插入电容式绕组，16根撑条，50mm宽的垫块，段间油道取为5.5mm3）每种线段的总匝数为=747匝；4）导线规格ZB-2.35，2根并联；5）电流密度：3.04；8）高压绕组尺寸计算高压绕组辐向尺寸：16x5.7+(2.35+1)x5x1.03=111+5=116mm高压绕组轴向尺寸：42x2x14.85=1248导线高度,mm + 451油道高度,mm + 30中部进线, mm 1729 - 129压缩系数7.4% 1600电抗高度,mm调压绕组电力系统在正常运行条件下，由于运行方式、系统联结或

51、负载变化等原因，都会引起系统电压的变化。为了保证电压质量，必须对系统电压进行相应的调整。目前在电力系统中，较为广泛采用有载调压变压器进行调压，原因是有在调压变压器的调压范围大，并已实现连续调压，而且投资少，效果好。本变压器采用有载调压，调压方式采用正反调压方式。为了保证结构的稳定性，调压绕组的绕组形式采用四螺旋式，每一级调压匝作为一股并联支路，共8级调压。1）调压绕组每级19匝，串联后调压绕组的匝数为89=72匝；2）四螺旋不换位，16根撑条，40mm宽的垫块，绕组段数为76段；3）导线规格ZB-1.95, ，3根并联；4）电流密度：最大分接电压时为额定电压时为0最小分接电压时为 ；5）调压绕

52、组尺寸计算：调压绕组辐向尺寸：3x2x5.1x1.03=32 mm 调压绕组轴向尺寸：19x4x15.95=1213导线高度,mm + 380油道高度,mm + 50中部进线空道,mm 1643 - 43压缩系数3% 1600电抗高度,mm绕组绝缘半径及导线长度计算绝缘半径计算绝缘半径示意图 绕组绝缘半径计算： 290 铁心柱半径,mm +14 低压绕组到铁心的距离C ,mm 304 低压绕组内半径,mm +60 低压绕组辐向厚度,mm364 低压绕组外半径，mm +70 中低压绕组主空道距离,mm 434 中压绕组内半径,mm +102 中压绕组辐向厚度,mm 536 中压绕组外半径,mm

53、+90 高中压绕组主空道距离,mm 626 高压绕组内径,mm +116 高压绕组辐向厚度,mm 742 高压绕组外径,mm +80 高压绕组与调压绕组主空道距离,mm 822 调压绕组内径,mm +32 调压绕组辐向尺寸,mm 854 调压绕组外径,mm绕组平均半径计算低压：mm中压：mm高压：mm调压：mm绕组平均匝长计算 低压：m 中压：m 高压：m 调压：m绕组导线总长度计算低压：m 中压：m 高压：m 调压：m75时绕组直流电阻计算 低压：0.00994 中压：2.347 高压：0.838绕组导线质量计算裸导线质量计算kg式中 相数 ；导线总的截面积，； 导线密度，铜导线：=8.9。

54、低压绕组中压绕组高压绕组调压绕组 带绝缘导线质量计算 ， kg式中 绝缘纸占裸导线质量的百分数； 纸包扁铜线：，%式中 导线每边匝绝缘厚度，mm； 裸导线的厚度，mm； 裸导线的宽度，mm； 单根导线截面积，。低压绕组 中压绕组 高压绕组调压绕组短路阻抗计算当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗分量。短路阻抗由电阻分量%和电抗分量%两部分组成，但对较大容量变压器，因为电阻分量%很小，计算时可以略去。电抗分量%都是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下：，%如本变压器中高中运行为自耦运行所以计算值须乘以利用系数自耦变压器自耦运行绕组阻抗公式如下： ， %式中 低压线圈安匝数（或取高压线圈安匝数）

55、，安匝；每匝电势，V；绕组平均有效电抗高度，cm； 洛式系数，； 漏磁场总宽度,cm；K 自耦变压器利用系数漏磁宽度，cm，式中 ， 分别为绕组1，主绝缘空道，绕组2的辐向尺寸； ， 分别为绕组1，主绝缘空道，绕组2的平均半径。漏磁宽度有关计算低压绕组： 67 中压绕组： 165 高压绕组： 268中低主空道：280 中高主空道：525 高低主空道：1297中压高压电抗分量10.0% 低压中压电抗分量16.13% 低压高压电抗分量49.96% 20.8%短路阻抗的允许误差值，按标准规定为10%，但由于制造时影响阻抗因素很多，故一般计算时误差控制在34%以下，从上可知符合标准。电抗计算，往往不能

56、一次计算就能符合要求，需作适当调整，频率和电流是不可能调变的，电抗分量的调整有三种方法：1.调整匝数N及每匝电势。当电抗值偏大时，可增加每匝电势增大，匝数N必然会减少，从而达到降低电抗的目的。若使改变需调整磁密和铁心直径，这种方法因变动较大，一般都不用。2.调整及高低压线圈平均有效电抗高度。当电抗值偏大时。可增加高低压线圈平均高度，增大，必然随之缩小。调整导线尺寸及调整段数均可达到调整及之目的。3.调整高低压线圈间距离，在满足绝缘最小距离情况下，增减高低压线圈间的距离，可使电抗值增大或减小。这种方法浪费材料，最好不用。空载损耗与空载电流的计算变压器的空载损耗，就是硅钢片中的损耗，故又称铁心损耗

57、，这个损耗决定于硅钢片的材质和工艺加工的质量，也决定于铁心各部分的磁通密度和重量。空载损耗计算空载损耗计算公式：式中 为空载损耗附加系数；硅钢片单位损耗，W/kg； 铁心质量，kg。10731.56kg 14233.83kg 2196.727162k选用Z100.35 冷轧硅片，当磁通密度为1.71T时，硅钢片的单位损耗，磁化容量,硅钢片采用冷轧全斜接缝，空载损耗附加系数。 45.9kW 符合标准空载电流计算空载电流由两部分组成。一部分电流使铁心产生主磁通，称励磁电流（）。另外在铁心接缝处有间隙存在，磁阻增大也要消耗一部分励磁能量，需要供给一部分电流，这部分电流称为接缝励磁电流（）。这两部分电

58、流的总和称为空载电流的无功分量（）。另外，变压器铁心中有空载损耗存在，此损耗需要电源供给能量，即需要一部分电流。由于此电流是损耗所要求，作了功，故称为空载电流的有功分量（）。1.有功分量（）计算，%式中 空载损耗，W；变压器额定容量，kVA。2.无功分量（）计算，%式中 铁心柱单位励磁容量，； 铁心柱接缝处单位励磁容量，； 铁心柱中总的接缝数； 励磁电流附加系数。负载损耗的计算变压器的负载损耗，是在短路试验状态下，测得的一对绕组的损耗。对于三绕组变压器而言，应分别计算各对绕组的负载损耗，即计算“中低”、“高低”、“高中”等三种情况下的负载损耗，并均这算到一较小容量时的损耗数值11。另外，应当注

59、意到，当计算三绕组变压器的外内（本设计中为高低）绕组运行的负载损耗时，虽然中间（中压）绕组中没有电流流过，但中间绕组是处在外（高压）、内（低压）绕组的漏磁主空道之中，即处于漏磁通最大位置，故在中间绕组的导线中亦有很大的涡流损耗产生，此时涡流损耗将为正常计算的平均损耗的三倍。所以，在计算外内（高低）绕组运行时的负载损耗时，还应加上中间绕组平均涡流损耗的三倍3。负载损耗可按下式计算： 式中 被计算的一对绕组的导线电阻损耗之和，W；被计算的一对绕组的附加损耗之和，W； 被计算的一对绕组的引线损耗之和，W； 为被计算的一对绕组运行时的杂散损耗，W。绕组导线电阻损耗计算绕组导线电阻损耗按下式计算：，W式

60、中 相数；被计算绕组的相电流，A；被计算绕组的每相电阻，（75时的电阻）。1.低压绕组：75.14kW2.中压绕组：110.92kW 3.高压绕组：158.42kW 附加损耗计算饼式绕组的附加损耗，包括绕组的涡流损耗及不完全换位是的附加损耗，可按下式计算： ，W 式中 被计算绕组的导线电阻损耗，W； 被计算绕组的附加损耗系数，%； 被计算绕组的涡流损耗百分数，%； 被计算绕组的环流损耗百分数，%。 ，% 式中 =3.8（铜导线时）； 每段匝数并联根数（连续式绕组）； 段数； 延辐向单根导线厚度，mm； 绕组电抗高度，mm； 绕组单根导线截面积，。，% 式中 （铜导线）； ；=连续式绕组的总匝数