kva电力变压器设计

PAGE6300KVA电力变压器设计筝学渗生坝姓先名坚：每剪盾己闷垄帐涝沈腹增学弃生没学学号胜：属惰沈估峰置院丧（挣系项）催：僚旅召年柳级悲专另业鹅：透废指忧导套教餐师掩：绑如咏助遭理初指示导朽教国师雀：陈秆于趴谁俊既尿玻靠庸待液伯碧娃观顺智丘辈氧贞出苦长亿思肉届煤据矮籍番派仿库丘二吐〇同〇云八容年法五恰月摘要PAGE1Ⅰ假摘见侍诊要堵现劝代伤化捐的吗工荐业乞企彩业姻，表广提泛拘地与采利用耽了窜电绣力怎作辅为徐能阶源话，刚电杨能昏都竿是衰由烦水在电在站桌和够发搂电须厂熔的奶发咸电匆机脾直汗接劈转重化冰出哪来回的固。殊发宿电尿机吵发堪出士来御的誉电逝,值根各据健输剥送颠距高离磨将坟按凑照蜓不酿同排的晒电川压蜂等仗级拴输香送帝出总去搂，见就拉需搞要以一背种龟专颂门肾改概变郊电兼压枯的汉设趣备翼，昼这觉种规设距备侮叫谷做扯“毯变巾压诞器书”云。鼻见晕于脏变放压背器呼的理现统状似和危发坛展怀趋码势虹，钥一撒些特新稳技闪术宴、瓦新锄材萝料龙、触新燥工像艺茫的鸭应怎用尤也免层随出秘不讨穷窝。鹅目山前捐变柔压搭器磨行践业盯的秘新违材副料朋和售新筛技尾术内在萝不街断疾发少展挡，挎除沾低仇损酷耗垫变宪压躺器怜、然非促晶仆和感金远铁婶心撇变稼压敞器骂、展干窜式存变饺压层器互、锄全满密尖封南变挺压犯器秃、浪调薪容风量载变遭压染器齿、邮防递雷疲变侨压权器胖、猫卷寻铁俱心踏变谜压蚁器确、卡R启型上变香压久器拉、壶单岔相萍变讽压恩器殖、瞎有千载搜调队压童变符压袖器城、恶组勇合熟式疏变拿压美器舰、氧箱卡式础变杯压引器村外六还皂有妹硅牙油蜂变汽压桥器镜、遮六铸氟笋化贱硫工变浴压存器或、肚超坛导究变筑压崭器窗等画。穿电贿力韵变侦压吨器照是肆发杀、叉输助、裤变年、惨配豪电及系累统订中扫的压重捧要振设霸备逆之宣一舌，傲它膝的窄性驾能喇、避质摄量旺直障接夹关僚系悉到介电另力铅系科统朴运望行仗的石可傲靠妻性州和离运沾营挨效这益稻,荐所俘以域电洗力倡变话压范设炭计欧是识一蛋个直很模值懂得外我母们涝去对研皱究沫的仔课臣题古。佣关葬键粘词亿妈迁变驰压模器已，糟铁稼心贵，筛线绑圈着，络损浇耗宾，洁油投箱衡，邀温葵升诊，必重印量烈ABSTRACTⅠ镜A柄B裳S拳T朝R载A仗C剩T受M精o充d鸣e饿r移n猪i据z舱a碑t梁i蛮o知n邪董o瓜f你非i装n请d植u准s暂t时r晴i妻a棋l岸逮e侍n择t们e蔽r冠p悔r碎i阁s筐e拢s限,狸盼t舍h腊e胖鹿w抬i良d印e学r明蛮u阀s低e眨仇o幅f眯旨e槽l师e咏c延t小r勒i私c绞i检t织y暖胞a倡s冰到a舞我s验o逐u撑r毅c词e蜘盘o模f质刃e顷n贵e连r仪g粗y比,驶科e散l勇e脸c队t宜r枯i常c途i折t傍y茂康f屡r督o着m铲百h窃y章d圆r指o酷p遭o鼠w打e写r银返s拆t烟a菊t慨i具o天n坟s读遵a税n达d推捆p添o裕w凉e帽r括地p允l淹a骆n断t驻s鉴逼a亭r躁e抖梅t睛h院e迈系g秆e办n树e而r刘a慰t馒o哈r迎s歇赞d钻i备r箱e蔑c毕t框l熔y宽填i突n菜t唱o网餐t洞h蹦e则m吃.吴控S召e宏n膛t眼隆t棒o肺舍t棉h摔e沙钉e草l校e属c抽t脉r吸i秆c漂垒g被e组n盯e灭r焦a呈t疤o绒r祸,属堤a炸c拌c绝o茫r铜d尝i末n狭g姿段t招o灶棵t越r逆a享n秋s他m梁i躁s榜s援i广o能n渐绣d冰i释s宏t障a跪n辽c阴e本王i磨n辩枕a泽c每c吓o汽r患d捎a卖n壮c磁e吼资w洗i限t帮h碎斤t慨h昼e附穿d悲i地f猜f运e喇r杆e扒n谈t要晨v习o兆l魄t弊a总g秘e什敢t拆r拔a均n洋s幅m殿i互s禾s成i骡o棒n悔握o长u因t缠,伸赛w睡e汗仍n切e微e络d圈衔a休陵c健h艳a径n烘g堂e秩辱i荡n茧凤v巧o晌l夜t慨a伴g踏e杜旬s限p冲e遍c屋i罚a缠l位i添z和e誓d揪剥e哥q零u盆i姐p僚m券e滔n亡t焰,她攻s糠u柳c渔h编夸e膜q治u慧i家p村m尿e础n读t市退i熟s序宾c派a答l锁l括e墙d遇蔑"章T抱r别a戒n值s砍f眨o飞r窗m熊e鸟r茧.宅"锻亩T米r悠a走n晋s贫f棍o县r寄m交e特r度界s阻e均e丑n腐怠a阵t长以t寿h虑e请暗c筛u教r货r缠e塌n够t挽跑s邪i慨t日u概a的t背i攀o暴n喇洪a缓n睡d适况d休e京v惕e喊l痛o犬p繁m示e矛n孝t档础t勿r往e盖n什d闷s尤,响久n谜e研w秩短t猛e肺c把h区n扩o抵l傅o邮g殃i榆e刊s圣,鞋死n随e巴w智韵m局a烤t陶e训r塌i均a避l弊s鼓,袖动n墨e贞w坑狭t袭e竭c格h叹n景o嘱l衫o碑g秀y聋慎a监p盘p稿l成i梢c蚊a额t慈i推o圾n胞s袜燕a纹r然e由断e堆n待d后l越e宾s愉s撇.饮荒T宵h葡e辉鞠c搜u妄r搂r猾e洁n智t下毙t软r息a扬n缠s键f轮o牺r扶m手e婆r热惊i炊n病d封u眨s够t机r浊y膝痕o爪f报用t锁h蚕e盼式n跳e亿w队炒m温a吐t拍e嫩r疼i段a暂l佳s跨个a俩n毁d暖党n孩e里w迟烛t渴e唇c扰h惰n粒o剥l素o琴g炉i陶e您s贴投i洽n饿带d非e暴v锤e盖l托o绞p偶m渐e帽n映t移,悲墓w坛i步t讽h峰乐t客h菠e搏关e包x买c排e续p巴t狭i对o继n炭技o绣f麻鹅l紫o珍w辟-渔l欣o闷s巧s夫窜t暖r吵a姜n厚s羊f游o向r睁m淡e纹r并s延,婆担a拳m碗o察r才p剩h猾o现u逗s仁念a娱n刷d尤插t蜓h快e与牛c厕o隙r帝e择脆t三r怨a箩n待s蛛f蛛o袋r母m炭e坝r耍s预,神调d沈r汁y钓-职t庙y热p丢e厚梯t绵r谅a很n祝s匹f局o阅r篇m棍e拥r怜s特,牢聚a军l大l戴借s恢e夹a寺l悲e垮d妙愤t中r述a辫n剩s妨f浙o仅r特m铺e富r梅s黑,棉枝f浸o射r柜每t台r魂a剑n抵s赵f果o促r虚m芬e阳r石泉c恩a败p纳a苹c败i蝶t坐y灵,化项m役i对n笔e国祖t俊r接a属n盗s技f健o店r黑m秘e兆r刻s诉,秃记w顷o仙u纱n彩d该孙c盯o鸡r削e衣备t渴r蝶a涉n弊s残f娱o盘r率m造e铁r欠,拣剑R遗-嗽t蛙y贼p借e幅扁t非r立a私n械s呼f凑o暂r杰m用e乒r民s盗,仿时s凡i客n尽g泥l杠e薯缩-料易P钓h仇a带s片e奖隆t宏r净a视n麦s码f浆o屡r鬼m隙e苗r副,拳祥O肺L潮T嘴C白堤t误r责a堵n白s丈f内o勺r像m鞠e播r隐s宫,萄参m帮o上d品u耳l叫a痛r敲殖t幸r声a汽n学s希f糕o渣r狼m妙e地r桐s尖,省醋b琴o援x养-律t冈y饭p屈e杂领t而r深a膝n拿s俘f女o卵r鸟m娘e摧r女s妥,挑榆t炸h举e介r伪e注刑a罚r能e持享s玉i剑l保i育c灯o俊n谢e锅较o谅i回l缩锈t五r躁a仆n弦s特f但o恶r酬m已e肚r肚s锹,勒恒S刑F杆6越庙t灿r菌a裁n消s顺f巴o戚r唱m竭e种r锯s判,笨而s荣u劳c桂h闲离a简s锡稿s再u会p笼e下r盈c冬o新n型d松u黄c嗓t念i灶n净g牛铅t应r掩a纵n牲s坟f铜o瓦r馆m卵e就r元.株Itisapowertransformer,lose,change,powerdistributionsysteminoneofthekeyequipment,anditsperformance,quality,directlyrelatedtothereliabilityofpowersystemoperationsandoperatingefficiency,transformerdesignisaveryworthyofourstudyofSubject.Keywordstransformers,core,coil,loss,thefueltank,temperature,weightⅡ目录TOC\o"1-3"\u摘要………………………ⅠABSTRACT…………………… Ⅱ 1课题背景 11.1研究意义 11.2国内外发展状况 11.2.1国外发展状况 11.2.2国内发展状况 11.3变压器的发展方向 22变压器设计前的准备 42.1做好变压器设计应注意的问题 42.1.1．熟悉国家标准与- 42.1.2熟悉产品规格及技术用户的要求 42.1.3变压器设计计算步骤 52.2主要材料、结构的确定 52.2.1主要材料 52.2.2变压器主要结构的确定 53电磁计算 73.1额定电压和额定电流的计算 73.2铁心直径的选择 83.2.1影响铁芯直径选择主要因素 83.2.1截面的选择 83.2.2铁心截面的设计 93.3线圈匝数的计算 113.3.1每匝电压TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown的确定 113.3.2初选每匝电压TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown 113.3.3低压线圈匝数的确定 113.3.4高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核对 123.4、线圈型式的选择及线圈排列 123.4.1线圈高度的估计 123.4.2线圈的确定 133.5导线的选择 143.6线圈辐向尺寸的计算 153.7绝缘半径(见图3-4) 153.8阻抗电压计算 173.9高压线圈数据计算 183.10低压线圈数据计算 193.11铁心计算(见图3-6) 193.12空载损耗Po的计算 213.13空载电流TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown 213.14涡流百分数TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown的计算 213.14线圈对油温升的计算 223.15油箱尺寸的估计(见图3-7) 233.16杂散损耗计算 243.17总损耗计算 243.18箱壁散热面计算 263.19四散热器的选择 263.20油的温升 273.20.1油平均温升TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown的计算(见图3-9) 273.20.3线圈平均温升TOC\o"1-3"\uEMBEDUnknown的计算 283.21安匝分布 283.22各区域安匝占总安匝百分数 293.23机械力计算 303.24变压器重量计算 324三种不同方案的比较 344.1三种不同方案中安匝分布和及阻抗电压进行优化 344.1.1优化理由 344.1.2阻抗电压计算 384.2方案三对变压器重量以及散方面的优化 394.2.1优化理由 395 总结 41参考文献 42附录A：变压器结构安装图 43附录B：变压器主要产品部件使用说明书 44课题背景PAGE31课题背景1.1研究意义现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。发电机发出来的电,根据输送距离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。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,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。1.2国内外发展状况1.2.1国外发展状况一个世纪以来，电力变压器原理未曾改变，随着年代的推进，先进生产设备日臻完善，因而各项技术参数越来越先进。国外在世界范围内形成了几大集团：乌克兰扎布洛斯变压器厂，年生产能力100GVA；俄罗斯陶里亚第变压器厂，年生产能力40GVA，ABB公司29个电力变压器厂年生产能力80-100GVA，英法GEC－Alshtom年生产能力40GVA，日本各厂总和（三菱、东芝、日立、富士）年生产能力65GVA，德国TU集团年生产能力40GVA。这些公司生产的已在系统运行的代表性产品：1150kV、1200MVA，735-765kV、800MVA，400-500kV、3-750MVA或1-550MVA，220kV、3-1300MVA电力变压器；直流输电±500kV、400MVA换流变压器。1.2.2国内发展状况与国外相对比我国的变压器组件的发展:

①套管。国外原全苏电瓷厂（现在乌克兰境内）已生产供应1150kV电容式套管，日本NGK已生产供应1100kV电容式套管。我国南京电瓷厂、西安电瓷厂可成批量供应500kV电容式套管。②有载分接开关。德国MR分接开关厂是世界著名工厂，已做出了一系列有载分接开关，如V型、M型，供应世界各国，国产变压器及国内进口变压器已装用多台V型及M型开关，运行上基本可靠。遵义长征电器厂早已做出了V型与M型分接开关，沈阳变压器厂也能生产。其产品已在国内众多的变压器上应用，运行证明也是可靠的。③冷却器。国外风、水冷却器和片式散热器都有，但水冷却器用得不多。风冷为板翅式，由专业工厂钎焊，用料少、冷却效率高。我国这三种冷却器都有。水冷却器也只在部分水电站用。风冷却器为肋管式，制造工艺简单，效率尚可，只是与板翅式相比，体积大、用料多。1.3变压器的发展方向从当前城乡电网改造的情况来看，我国供电电网要求配电变压器小容量化，降低噪声，就近安装，美化环境，环网供电，以尽量缩短低压配线，降低二次线损，改善电压品质。我国的变压器制造业和使用总的发展趋势是：①采用新材料，降低损耗。②采用新结构，以求重量轻、体积小。③提高产品的可靠性，减少甚至免维修。④防火防爆，安全供电。⑤节约原材料，降低成本。针对我国目前电网用电峰谷进一步加大的现状，要提高配电变压器的过载能力，要求其具有较强的超铭牌运行能力。研究科学的效率曲线，尽可能按高效运行的原则合理选用。跟踪国际潮流，进一步简化配电变压器的结构，取消无功励磁，分接开关做到高度的通用化、标准化、互换化，增加自身的保护功能。见于变压器的现状和发展趋势，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。新材料的应用：非晶和金和速冷法制成的硅钢片，激光照射和机械压痕的高导磁取向硅钢片，HI-B高导磁取向电工钢片，菱格上胶绝缘纸。新工艺的应用：阶梯叠铁心工艺，圆柱矩轭铁心的应用，贴心自动叠装生产线，铁心硅钢片的专业生产，用激光刀作切割刀，绕组整体套装，绕组用恒压装置压紧处理，采用垫块预压。改进技术的应用：采用椭圆形绕组，采用半油道结构，解决直流电阻不平衡率问题，不同硅钢片搭配使用的性能变化，一种新的D联结方法，配电变压器低压引线的改进，变频调速绕线机。新技术的应用：现场装配型（ASA）变压器，向超高压、大容量变压器发展，SF6气体绝缘变压器，硅油变压器，超导变压器等。通过国外与国内技的电力变压器设计比较,我们有应加强国内变压器设计的创新力度,另一个角度也说明电力变压设计也是很值得我们去研究和设计的课题。变压器设计前的准备PAGE62变压器设计前的准备2.1做好变压器设计应注意的问题2.1.1．熟悉国家标准与-“标准”就是技术立法。任何一台产品是否能够出厂，关键在于它是否符合标准中的各项规定。只有在产品性能满足标准的前提下，讨论其技术经济性能才有意义。因此，要搞好产品设计，首先应当熟悉标准。按我国现行标准体系，标准分为国家标准(GE)、行业标准(JB与ZB以及1)L)以及企业标准达：：个等级。标准又分为强制性与非强制性(又称推荐性标淮)两类。另外、根据对外开放的需要，为使我国产品赶真甚至超过世界先进国家的水平，我们还推广采用了国际电工委员会标准。此外，对有些出口产品，有时还应参考采用其他国际先进标难。其中如英国标准(BS)，美围标很(AN51，IEEE)，德目标冶(DIN，v1)t)，日本标准(JEC，JEM)，前苏联标很(Post)，加拿大标准(CSA)，法国标准(NF)以及奥地利标难(AS)等等。与产品设计关系最密切的“国标”除前述的GB/l094与GB／T645lGB／T10228等之外，还有GB3ll等。2.1.2熟悉产品规格及技术用户的要求产品型号：额定容量：6300KVA额定电压：35000V相数：3额定频率：50Hz联结组别：空载损耗：6.6kW负载损耗：37kW空载电流百分数：0.54%；阻抗电压百分数：7.5%冷却方式：油浸风冷使用形式：户内使用绝缘等级：B级了解用户的要求是非常必要的前期工作,一个企业经济效益的高低在于产品是否适销对路，是否生产成本较低、产品质量高且销售价格合理，尤其是在当今社会主义市场经济条件下，国家强调不能单纯看产值，而应着重用效益来衡量一个企业。不言而喻，一个企设计的产品的销售情况就成了企业的生命线。为此，在产品设计时除了考虑通用化、系列化之外，还应很好考虑各种用户的不同要求，以尽量满足不同用户的需要。尤其应当着重开发在市场1：竞争能力强的产品。变压器的电磁计算应根据产品设计任务书中所给定的技术参数来进行．其结果首先必须满足国家标准及有关技术标准中的规定以及用户的要求，同时还应具有较好的技术经济指标。通常所说的“优化设计”，就是以实现上述要求为目标的。2.1.3变压器设计计算步骤①决定基本的电磁参数决定高压、中压及低压绕组的线电压、相电压、线电流、相电流及绕组中电流。②铁心直径估计和绕组匝数的确定。③绕组计算及主纵绝缘的确定：主要包括高、中及低压绕组型式的选择，绕组尺寸的计算，主、纵绝缘距离的确定，对于高电压大容量变压器应进行冲击分布和绝缘强度的计算。④阻抗电压计算。⑤绕组数据、铁心数据及油箱尺寸的计算。⑥损耗计算：空载损耗、负载损耗计算，而负载损耗中主要是涡流损耗、不完全换位损耗及结构损耗的分析计算。⑦温升计民包括绕组对油的温升以及不同冷却方式的温升计算。⑧绕组机械力的计算。⑨重量计算。⑩器件、压板、油箱等部位机械强度的分析计算。2.2主要材料、结构的确定2.2.1主要材料①硅钢片：冷轧硅钢片②线圈导线：线包扁铜线：XB－0.45③绝缘材料，用B级绝缘材料，最高平均温度不超过130④线圈绝缘漆：1030号、硅钢片绝缘漆：1161号高温快干漆2.2.2变压器主要结构的确定①铁心结构。②铁心柱的夹紧，采用环氧无纬玻璃丝粘带扎。③铁轭用铁轭螺杆和方铁通过夹件夹紧。④铁心的迭积采用半直半斜迭片，迭积图如图2-1所示。图2-1迭积图①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。②线圈的压紧采用压板。③采用单相五位置DWJ型无励磁开关。④采用拱顶油箱，节省变压器油及钢材，并增加油臬刚度。电磁计算PAGE333电磁计算3.1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，必须注意线值与相值的关系，下面分别介绍本设计用到的YD接法这种情况。D(三角形)接法(见图3-1)。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，即图3-1三相变压器的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：1.高压线圈为＂Y＂接线时，其各级分接的线电压分别为:其相电压分别为：2.低压线圈为“d”型接线时，其线、相电压相等，即。3.高压线圈为＂Y＂型接线时，其线、相电流相等，即4.低压线圈为＂d＂型接线时，其线电流和相电流分别为：3.2铁心直径的选择铁芯直径是变压器的最基本的参数，因为铁芯柱的大小一旦确定，也就决定了绕组的内径以及原、副绕组的匝数，从而影响到整个变压器的尺寸和各主要性能参数。它的正确选定还涉及到变压器材料消耗的钢铁比，是影响优化设计的重要因素。所以确定铁芯柱直径往往是变压器设计的第一步。3.2.1影响铁芯直径选择主要因素首先，从变压器原理的分析可知，在保持铁芯磁密一定的条件下，铁芯直径的增大将使得绕组匝数减少，换句话说，铁芯材料消耗的增加特使得导线材料的消耗减少并使得短路阻抗、负载损耗值降低；如果减少铁芯直径，则会得出相反的结论。其次，如保持绕组匝数不变．增大铁芯直径将使得磁密降低，而空载电流、字载损耗均将相应下降，但铁芯材料消耗将增加；反之，如减少铁芯直径则有可能引起铁芯过饱和以致使空载电流和空载损耗均大为增加。此外．对电力变压器来说，短路阻抗是一个很重要的性能参数，在设计时要求严格地控制在一定范围之内。根据计算短路阻抗公式可知，短路阻抗的电抗分量。若要维持短路阻抗为一定值，则需要使绕组电抗高度Hx减少，并使纵向漏磁等效而积增大，即增加辐向尺寸而减少绕组高度，以使绕组和整个变压器的尺寸向宽而低的方向发展。相反，如减少铁芯直径而使绕组匝数增加时．为保持短路阻抗不变，则整个变压器的尺寸将向窄而高的方向发展。综上所述可知：铁芯直径的选取百先将关系到整个变压器的制造成本。这主要应视铁芯材料的增加(或减少)及导线材料的减少(或增加)之中哪一个量变化对制造成本的影响更大来决定，在这一点上，变压器的设计类似于其他电机的设计，存在一个最优的铜铁比选择的问题。其次，铁芯直径的变化还将影响到变压器各技术件能参数(如空载电流”空载损耗、负载损耗、短路阻抗等)的改变，而在设计时这些件能参数值的变化均应符合相应国家标淮的规定。第三，如前所述，铁芯直径的选取还影响到整个变压器的尺寸、形状等。最后，铁芯直径的选取还要考虑系列化、通用化的要求。因此铁芯直径的选取是一个复杂的技术经济问题，往往也是变压器实现优化设计的关键。3.2.1截面的选择铁心柱截面有矩形和多级圆形截面（如图3-2）。矩形截面续充系数最高，铁心片种类久剪切、叠积和装配均根简轧但由于我国目前还不生产壳式变压抵因而矩形截面铁心在国内用得很少图3-2铁心柱截面有矩形和多级圆形截面铁心直径的大小，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，打破到最经济的效果，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D与变压器容量P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，同样容量但肖耗材料不同。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:K－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，K取53－57，本设计K取55。－一柱容量，三相双绕组变压每柱容量为:KVA。按标准直径取的370mm。3.2.2铁心截面的设计1.铁心级数的确定铁心柱截面为一多阶梯形，外形接近于一个圆。这个阶梯开的级数愈多，有效截面愈大，但制造工时也愈多。根据材料供应情况和制造工艺水平，尽力增加铁心柱级数。本计设铁心柱直径取11级。图3-3铁芯直径级数2.每级片宽的确定迭片宽度是根据硅钢片入厂时的宽度而定。为了套裁，成张硅钢片宽度应为每级片宽的倍数，硅钢片波浪度较大时，还要考虑去边。由于中小型变压器的铁心可以相互相套裁，而且进厂硅钢片的宽度又是不固定的，故每级片宽一般是采用10mm一进级。必要时，充许有个别5mm一进级的。各级尺寸如图3所示3.迭片系数迭片系数是由硅钢片的标称厚度，波浪性、绝缘膜厚度及铁心夹紧程度而定。一般主要根据波浪性来确定迭片系数，因其他因系变化不大。本设计迭片系数取0.95。故铁心有效截面积为1007.8平方厘米。4.铁心温升铁心各级间是否放置油道，由铁心温升计算来确定。铁心充许温升为80摄氏度，铁心对油的温升为：式中：－铁心表面对油温升。－铁心内部对铁心表面的温升。铁心直径在500mm以下时，可按下式计算式中：－铁心表面热负荷－硅钢片的每公斤的损耗瓦数；C－校正系数，％；a－最大一级的片宽，cm；b－两油道间迭厚，无油道时为总迭厚，cm；K－系数，铁心温升计算如下：油平均温升一般取40摄氏度，故铁心对空气温升为36.2＋40＝76.2摄氏度，铁心中可以不加油道。3.3线圈匝数的计算3.3.1每匝电压的确定按电磁感应定律得每匝电压：式中：B－磁通密度，千高斯；AC－铁心有效截面，平方厘米。3.3.2初选每匝电压已知铁心截面AC、硅钢片牌号民，即可初选每匝电压伏／匝3.3.3低压线圈匝数的确定低压线圈匝数的确定最后求得每匝电压和磁密B用和低压线圈电压初算低压线圈匝数为匝匝数不能有小数，取低压线圈匝数为288匝，故每匝电为：伏／匝磁密B为千高斯3.3.4高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核对5％相电压；5％匝数计算高压线圈匝数，首先从-5％开始。-5％时的匝数-5％时相电压,匝数伏与标准电压误差为：额定时的匝数＝匝额定时的相电压＝伏与标准电压误差为：+5％时的匝数＝匝+5％时的相电压＝伏与标准电压误差为：3.4、线圈型式的选择及线圈排列3.4.1线圈高度的估计线圈的几何尺寸主要是由电抗计算确定的。当频率、匝数、电流、每匝电压等确定后，电抗的大小与线圈的高度和线圈的径向尺寸有关，这样，就有两个未知数，故不能一次就确定出线圈几保尺寸，往往都是假设一种线圈几何尺寸进行电抗计算，以后再进行反复调整，但是，为了使这个假设尽量符合实际，对阻抗电压5％的中小型变压器，其线圈高度Hx可以按下式估计：式中：W－每相高压或低压线圈匝数；－每相高压或低压线圈电流。mm，(试取850以此高度选的是择导线尺寸。)3.4.2线圈的确定①线圈型式是根据电流、匝数和容量选择的。本设计高低压线圈采用连续式线圈为宜。②线圈撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑线圈，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370mm，取12根撑条。③低压线圈的段数及每段匝数的确定：因为抵押线圈辐向尺寸近于一致，故低压线圈一般都是同样用分数匝，以保证高低压线圈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。每段匝数的分数部分均以撑条数N为分母表示出来，分数的分子尽量为撑条数N减１。但首末两段的分子要求如下：当并绕根数n为偶数时，其分子小于或等于N－[(n/2)+1];i当并绕根数n为奇数时，其分子小或等于N－［(n+1)/2］。低压线圈的段数，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。按上述的算法得各段匝数表3-1所示。表3-1段号段数每段匝数合计匝数P２R2612Q38总计422884.高压线圈的段数及每段匝数的确定高压线圈在因为处于外线柱，由于局部突起不会影响绝缘距离，故不需要分数匝，因为高压线圈有分接线段，一般确定段数时，先不考虑分接段，以最小分接的匝数计逄，为了使各分接线均在辐向的外侧引出，如若取上下对称分接段处在正中间时，段数必须取4倍数，但是如机械力计算允许，也可采取上下不对称，段数取偶数。根据以上所述得出各段匝数见表3-2。表3-2段号段数每段匝数总匝数H21020F4936E4212504G21122总计505823.5导线的选择①导线尺寸见导线尺寸表。②段间油道：35千伏级高压线圈首末两端各6个油道，最小为6毫米，其余各段油道最小为5毫米。而线圈中间断点油道最小为9毫米；11千伏级低压线圈最小油道为4.5毫米。③高压线圈导线的选择，并以高压线圈为基准确定线圈高度。导线高度b的确定：高压线圈共50段49个油道,油道总高度为。纸板压缩后的高度约为。从估计线圈高度减去此高度得导线总高度为850－303＝547。导线总高度被段数除得每根导线高为10.9取10.5，每根导线高减去匝绝缘得裸线高为10.5－0.5＝10.0mm。导线宽度的a的确定：当用铜导线时，电流密度应取3.5及以下，本设计取导线总截面取33.28，以A＝33.5在导线截面表b=10.0一行查找对应的a太厚，涡流损耗很大，绕制困难，故采用两根并绕，再以在导线表上b=10.0一行查得当a=1.7时，截面为33.28，故选定高压导线为两根并绕，匝绝缘为0.45，计算时考虑欲度，匝绝缘按0.5计算。高压线圈高度计算：导线带绝缘计算高度＝10.0＋0.5＝10.5导线总高度＝油道高度＝线圈高度＝10mm为纸板压缩高度，17为考虑油道加宽裕度，为此数据的确定要力求线圈高度0或5的为数。10mm占266的近于４％④低压线圈导线的选择。低压线圈共42段41个油道，每个油道都取4.5时（此处只是初选宽度，在后面的计算可适当调整其大小），油道高度为mm，但是因为高压有分接区，为了使高低压安匝分布趋于平衡，低压线圈必须给50－100mm的放大油道，暂设放大油道为80mm，油道总高度为189＋80＝209mm。按制版压缩系数５％，故mm。按高压线圈高度得导线总高度为mm，按段数得每根导线带匝绝缘绕高度为，减去匝绝缘裸线高度mm。⑤导线宽度a的确定因为铜导线电流密度应取及以下。初选3.1，按电流算出总导线截面为考虑减小涡流损耗，帮定为三根并绕，再以导线表上b=11.2mm一行查到当a=2.0时截面为66.12接近于64.5故选定低压导线为三根并绕，匝绝缘为0.45低压线圈放大油道的分布应在机械计算中再来确定。3.6线圈辐向尺寸的计算1.低压线圈导线厚度，加匝绝缘后，计算厚度应为。每段匝数（取最大者）按4计算，并绕根数为3，辐向绕制裕度连续式线圈取地3%。低压辐向厚度为2.高压线圈导线厚度，加匝绝缘后为。每段匝数（最大者）为12，并绕根数为能事，高压辐向厚度为。3.7绝缘半径(见图3-4)变压器绝缘是电力变压器，特别是高压和超高压电力变压器的重要组成部分。从变压器结构设计方面来说，通常分为六大部分，即绕组、铁心、引线、器身、油箱重量。其中，绕组、引线、器身和总装(涉及外绝缘)四大部分直接与绝缘有紧密的联系，铁心和油箱也涉及到绝缘问题。另外，绝缘问题无论是在变压器制造过程中，还是在变压器运行中．往往都是最敏感、最直观地表现出来，所以变压器绝缘成为变压器制造厂家和使用部门员为关注、最为重视的问题。制造和运行经验表明，电力变压器绝缘结构及其绝缘材科的可靠性，直接影内到变压器运行的可靠性。在保证运行可靠性的前提下，缩小变压器绝缘距离，具有明显的经济意义。因此，合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材科，具有重要的技术经济意义。研究变压器绝缘，就是要把握住变压器绝缘的内在联系，做到合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材料，以便在保证可靠性的前提下。设计出性能先进，且是最经济的变压器来。主绝缘距离是根据试验数据和制经验确定的。图3-4绝缘半径R1－铁心柱半径R2－低压线圈内半径R23－低压线圈平均半径R3－低压线圈处半径R34－高低压线圈间空隙平均病笃R4－高压线圈内半径R45－高压线圈平均半径Dx－高压线圈处径Mo－两铁心柱的中心距离B1－低压线圈内半径B2－高压线圈辐向尺寸－相间距离，按设计手册规定，35KV电压等级最小为30mm。其它数据－见主绝缘距离表3.8阻抗电压计算当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗电压大符合要求后，才能进行线圈数据计算。阻抗电压电阻压降和都是是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下(参见图3-5)图3-5式中:f－额定频率，50Hz；－低压线圈安匝数－漏磁宽度，按下式计算（0.05系匝绝缘）－为漏磁场厚度Hx－高低压线圈平均有效电抗高度为85cm－洛氏系数，与有关，按表3查出。K－系数，考虑横向漏磁及制造裕度，取1.03将上各数据代入电抗压降公式得阻抗电压的充许误差值，按标准规定为(-１０％－＋10％)但由于制造时，影响阻抗因素较多，故一般计算时，误差控制在3－４％以下。本设计的误差为3.9高压线圈数据计算①电流密度为②平均匝才为③导线总长为额定电压时，导线总长为式中：W1－最高分接电压时的匝数；W2－额定电压时的匝数；④75℃时额定电压时的电阻式中－铜电阻系数，＝0.021。⑤75℃时高压线圈负载损耗⑥高压线圈铜线重量式中g－铜的毛重。带绝缘的导线重＝3.10低压线圈数据计算①电流密度②平均匝长③导线总长m④75℃时低压线圈电阻欧姆⑤75℃时低压线圈负载损耗⑥75℃时低压线圈导线重量带绝缘导线重＝（导线绝缘占导线重的4.6％）3.11铁心计算(见图3-6)线圈几何尺寸确定后，即可计算铁心各部的几何尺寸和铁心硅钢片的重量。铁心柱中心距mm图3-6铁心计算2.铁心窗高式中Hx－高低压线圈高度，mm；－线圈对铁轭或对压板最小绝缘距离，按设计手册规定35KV电压级最小取70mm；t－线圈压板的厚度取40mm，实际应根据线圈轴向机械力的大小和线圈套装时的压紧力来计算压板厚度，但一般按经验取，本设计取40mm；－压板对铁轭的空隙，考虑线圈制造公差，最小取25mm。3．铁心柱部分重量式中：3－三个心柱；g－硅钢片的比重；Hw－铁窗高度，mmAc－铁心截面，;4.铁轭部分重量5．铁心转角重量的计算角重包括铁心硅钢片重量中除和外的其余所有部分如图5中1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等部分之和。当铁心柱与铁轭的各级尺寸完全一致时，从图中可以看出5，6，7，8等部分正好补缺1，2，3，4等的上端的不足，使之与铁心各级尺寸符合，故得的1—8等部分的重量为：即式中：－最大一级的片宽，mm。设铁心级数为n，各级片宽用表示，各级的迭厚用表示，则式中：g－硅钢片比重，g=7.65；K－迭片系为数，K=0.94。角重：铁心重硅钢征重量：3.12空载损耗Po的计算现将冷轧硅钢片的特性列于表4空载损耗Po的计算按磁通密度B=16300高斯，查得每公斤硅钢片的损耗为＝W/kg。式中：K－系数，冷轧硅钢片采用半直半斜迭片，并经过退火处理，K取1.15。3.13空载电流－有功分量占额定电流的百分数－空载电流无功分量占额定电流的百分数标准规定为能源３％，大于标准值的14％，而空载电流允许偏差为22％，所以是合格的。3.14涡流百分数的计算涡流损耗的计算，首先要算出涡流损耗占短路损耗的百分数。1.高压线圈涡流损耗百分数的计算式中：K－系数，由材料和温度而定，铜导线75℃时，取1.4；m－垂直于漏磁场方向的导线根数；n－平行于漏磁场方向的导线要数和；a－垂直于漏磁场方向裸导线宽度，mm；Ax-单根导线截面积，；Hx－线圈有效电抗高度，mm。2.低压线圈涡流损耗百分数Kw的计算3.14线圈对油温升的计算线圈对油的温升计算，首先要算出线圈表面热负荷，即线圈单位表面积所负担的损耗分担的瓦数。一般连续式线圈的热负荷计算，是以一个负荷最大的线饼计算的，按下式计算式中：I－线饼中流过的电流，A；K1－系数，与导线的导电率有关，铜导线时取2.21；－线饼中的电流密度，；W－线饼中匝数，即每段匝数，如有分数匝时应时位为整数匝；K2－线匝绝缘校正系数，当n1<=1.75时，K2＝1，当K1＞＝1.75时k2=a－导线厚度，mm；a1－导线带绝缘厚度，mm；K4－导线中总的附加损耗百分数；K5－线饼的有效散热面与线饼表面积之比L－线饼断面的周长，（mm），当每个饼为n根导线时，则;高压线圈的热负荷采用40宽的垫块12个2.高压线圈对油温升式中:为线圈绝缘校正温升为段间油道宽度校正温升3.低压线圈的热负荷采用30宽的垫块12个4.低压线圈对温升5.线圈对空气的温升线圈对空气的温升是线圈对油的温升和油对空气平均温升两者之和.为了减少主要材料的消耗,一般都适当的增加散热器,降低油对空气的平均温升,提高线圈对油的温升,以达到节约主要材料之目的.一般线较对油温升,控制在30℃以下,最好为25℃左右.3.15油箱尺寸的估计(见图3-7)油箱尺寸是由线圈尺寸,线圈对油箱的距离、开关、套管、引线尺寸的布置决定的,油箱尺寸的最后确定,是由布置图来定,介在计算时也应尽量估计准确.因为高压侧电压较低,套管小,故油箱尺寸主要由开关决定.开关是DWJ型的单相夹片式的,线圈对箱壁的距离按35KV级绝缘距离取55mm即可,但考虑降低杂散损耗,最小取75-100mm.按图中要求的距离估算油箱尺寸.1.油箱的宽度;;;油箱的长度油箱直线部分长图3-7油箱尺寸的估计2.油箱高度垫脚厚取20mm,垫脚绝缘厚取5mm,上铁轭至油箱顶端一般为100～150mm，本设计中取110mm.油箱高度=垫脚厚+垫绝缘厚+窗高+2铁轭高+上铁轭至油臬顶端距离3.16杂散损耗计算油箱周长油箱平均半径漏磁通在结构上产生的损耗式中:K－系数,三相变压器当电抗－线匝绝缘校正系数，当<=1.75时，取2.10，当＞＝1.75时取1.47(查曲线)－电抗压降百分数;－BAC=163001007=1641千线－线圈有效高度;－高低压线圈空道平均半径mm3.17总损耗计算减少变压器漏磁场引起的附加损耗的措施漏磁场引起的损耗降低变压器效率，引起变压器个别部件的过热。随着变压器容量增大，褐磁场引起的损耗的绝对值和相对值均增大，散热越来越困难。所以应该采取专门措施以减少这种损耗。减少漏磁场引起的损耗的最有效措施是减少漏磁场本身。这种措施虽然是可行的，但是这将导致短路电流增大，限制了标准中规定阻抗电压数值。在漏磁场数值为一定的前提下，采取下列措施可以减少损耗：a.改善漏磁场图形并使漏磁通沿着引起最小损耗的路径通过(控制褐磁场)b．正确地选择变压器个别元件的结构和尺寸；c．采用某些不导电和不导磁材料代替导电和导磁材料。1．改善漏磁场图形在同心式绕组中存在横向(径向)漏磁场，它使绕组导线损耗增大。横向褐磁场还能在油箱壁中引起很大的损耗。由此得出结论：所有绕组的磁势分布应使横向漏磁场最小。以前认为，在损耗方面最适宜的情况是沿绕组高度方向磁势不平衡度最小。但是近来的研究表明，这个结论并不与实际相符，因为漏磁感应的分窃与磁势的分布差别很大。应该采用计算的方法和对比(即将几个漏磁感应分布方案进行比较)的方法来确定绕组磁势最佳分布。当绕组端部存在很强的横向漏磁场时，例如在双同心式绕组中，有时采用由变压器钢片制成的成分路，放置在绕组端部，这种磁分路能改善磁场，吸引磁力线，使之更直些。在可能产生较大损耗的地方，采用磁分路使漏磁通绕过这些元件，这样可使褐磁场引起的损耗大大降低。流过下夹件肢板的漏磁通，大部分流向铁心，并且垂直叠片表面进入铁心边缘叠片组。为了减少损耗，可以采用硅钢片制成的磁分路．布置在夹件的肢板上，如图3-8所示。这时流过一相夹件肢板的漏磁通大部分沿纵向磁分路流向相邻的一相。沿着油箱壁放置磁分路，并使流向油箱壁的大部分漏磁通流入磁分路，这样就可以减少油箱壁中的损耗c有时亦在油箱内侧采用由铜板或铝板等非导磁材料制成的屏蔽代替磁分路，这种屏蔽内的祸流屏蔽了企图进入油箱的漏磁通，从闹可降低损耗。2．正确选择元件的结构和尺寸减少损耗的第二项措施包括选用横截面尺寸不大的导线的尺寸)，采用并联导线进行换位或直接采用换位导线。(特别是在垂直漏磁场方向)另外，拉板中间开槽，铁心心柱最小级中间开槽自。另外，大电流引线布置必须符合下列规定，铜排应以窄面对箱壁。为了减少引线漏论用铜排相互间距离应尽可能缩小，相邻铜排的电流应互相补偿。以上这些办法都是能减少由于漏磁引起的损耗c3．采用新型的材料采用新型的非传统材料来制造个别结构元件，以大大地降低漏磁场引起的损耗。这项措施包括采用绝缘材料(层压木、玻璃钢)来制造压板及其它零件，此外采用非导磁材料来制造油箱等。在大容量变压器中，在油箱盖上围绕低压套管而闭合的磁通将产生很大的损耗。首先算出75℃时的负载损耗,因为这项损耗标准是按75℃时规定的.还要算出85℃时的损耗,用来计算温升,因为变压器的寿命是按年平均气是温20℃计算的,因此线圈温度为65℃+20℃=85℃表3-3项目75℃损耗(W)85℃损耗(W)高压线圈损耗22064高压涡流损耗低压线圈负载损耗16200低压涡流损耗杂散损耗4751引线损耗总负载损耗43530空载损耗70847084总损耗50614519203.18箱壁散热面计算1.拱顶部分几何面积(见图3-8蓝色部分所示),图3-82.下部箱壁(如图3-8非蓝色部分所示),3.箱壁有效散热面,3.19四散热器的选择1.估算油平均温升估算热负荷按,算出2.估算总的有效散热面(P为85℃时总损耗)3.散热的器的总散热面4.散热器上下联管中心距的选择，根据油箱高度及散热规格表选取上节油箱高=2247-115=2072,根据2072mm选中心距为1880mm为合适.5.散热器管数的选择散热器总散热面积50从表8中看出,选择88根管（吹风式）,中心距为1880mm的2只散热器总散热面为与40最为接近.同时考虑油箱周围布置2只散热器的位置是足够的.3.20油的温升3.20.1油平均温升的计算(见图3-9)图3-9总有效散热面A=54.3+12.6=67热负荷3.20.2油顶层温升计算油顶层温升,最高长到53℃,留有2℃的裕度.式中:－散热中心校正值,此值是根据和发热的中心高与散热的中高比值H而定查表9得3.20.3线圈平均温升的计算1.高压线圈式中:为高压线圈对油温升;为油平均温升.2.低压线圈℃式中为低压线圈对油温升；3.21安匝分布在计算线圈机械力之前,必须先进行安匝分布计算,因为机械力是与漏磁场有直接关系.漏磁场可以分解为横向漏磁和纵向漏磁,纵向漏磁对载流线圈产生辐向力；横向漏磁产生轴向力。横漏磁是由于高低压线圈安匝分布情况而决定的。不平衡安匝分布是沿线圈高度方向和各部分高低压线圈安匝分布情况而定。但为了简化计算过程，通常都将线圈沿高度方向划出几个不同区域。现将高低压线圈各区域的高度及匝数计算如下：3-4高低压线圈各区域的高度及匝数68=48176=10268=48176=1021/26=3153－5148２２10.5＝231379高压线圈的高度分布1/26=326=12112=121/26=330-129610.5=6392高压线圈的高度分布68=48176=1021501/26=3153-51482210.5=237379高压线圈的高度分布1G11=1121E12=2522632H10=204F9=3256/28/021E12＝2521G11=11263高压线圈匝数分布120＝20423＝92120＝20423＝92112411.5＝465158－5153低压线圈的高度分布187.5＝1351911.5＝218.5353.5－5348.5低压线圈的高度分布187.5＝1351911.5＝218.5353.5－5348.5低压线圈的高度分布1P=18Q=192R=122Q=418Q＝１G=19低压线圈匝数分布当各区域的高度及匝数算完后，要核算一下是否与总段数、总匝数、和线圈高度相符高压各区段数之和为22＋6＋22＝48高压各匝数之和为263＋56＋263＝582高压各区高度之和为379＋92＋329＝850低压各区段数之和为19＋4＋19＝42低压各匝数之和为低压各区高度之和为348.5＋153＋348.5＝8503.22各区域安匝占总安匝百分数为了计算方便，使之一目了然的找出，由于安匝不平衡引起的最大机械力，在计算公式中不直接代入不平衡安匝数，一般都将不平衡安匝数用百分数表示之，这样可以简化，不必考虑电流。各区域的安匝数占总匝数的百分如下表3-6位置区域高压低压ⅠⅡⅤ145.1945.650.0445.5129.628.8808.98345.1945.650.0445.51表3-7区域 位置ⅠⅡⅤ１－0.320.09＋4.5320.64－0.1－8.983－0.32＋0.09＋4.533.23机械力计算对变压器进行结构设计时，必须考虑变压器在运行过程中，由于线路或变压器经匝内部短路而产生的机械力，以及此机械力对变压器的器身结构和线圈的作用结果。因此首先应计算出机械力的大小，以及结构及线圈导线所受的应力。在结构布置时应对线圈压紧装置时应对线圈压紧癗的夹件以及铁轭螺杆等均应作详细计算，以保证结构强度的可靠性。1.轴向力计算在漏磁组内短路电流稳定值所产生的轴向机械力按下式计算式中：－由于不稳定工作条件下直流分量电流使轴向力增大的倍数，一般在计算时取=1.4；－短路电流稳定值的倍数，K值与变压器本身阻抗和线路短路容量有关。；2.导线应力计算辐向力所引起的线圈导线应力式中：－考虑短路电流非周期分量的影响而引入的冲击系数,一般在计算时取1.6式中：m－相并联支路；n－并绕导线根数；－单根线截面；－洛氏系数，0.964；－线圈平均半径；高压线圈导线幅向应力低压线圈导线幅向应力（2）轴向短路应力所引起的导线弯曲应力按下式算式中：－最大不平衡安匝百分数；I－两垫块间距离，cm。N－沿圆分布的垫块；R－线圈外半径，cm；高压线圈导线轴向弯曲应力低压线圈导线轴向弯曲应力高压线圈的导线应力F=+=168+218=386<1600F=+=232+203=435注：短路时导线的许应力一般规定为：铝线F＜＝450铜线F<=16003.24变压器重量计算1.器身重量式中：K－杂类系数，钢线变压器取1.152.油箱内油重计算拱顶油箱体积为式中－R为油箱内半径；L－油箱直线部分长；H－油箱直线部分高；器身体积为：油箱内油重：散热器内油生按设计手册查出：2129＝258kg储油柜内油重（储油柜为）为112kg;变压器内总的油重3.油箱及附件重箱壁厚采用6mm钢板,则箱壁重量为箱底采用12mm钢板,箱底重为油箱本体重量散热器重量：吹风零件重:储油柜重:套管重:杂类重:油箱及附件总重量为4.变压器总重计算三种不同方案的比较PAGE404三种不同方案的比较4.1三种不同方案中安匝分布和及阻抗电压进行优化4.1.1优化理由线圈的段数和匝数按其上变化后，安匝分布就更平衡了，横向漏磁就更小了，涡流损耗和横向漏抗随之减小，产生的短路机械力也减小，另外也不会出现局部过热的现像。阻抗电压百分数是变压器设计中的非常重要的参数,合格的变压器必定要近可能的满足要求的阻抗百分数,减小其误差。⑴线圈高度的估计线圈的几何尺寸主要是由电抗计算确定的。当频率、匝数、电流、每匝电压等确定后，电抗的大小与线圈的高度和线圈的径向尺寸有关，这样，就有两个未知数，故不能一次就确定出线圈几保尺寸，往往都是假设一种线圈几何尺寸进行电抗计算，以后再进行反复调整，但是，为了使这个假设尽量符合实际，对阻抗电压5％的中小型变压器，其线圈高度Hx可以按下式估计：式中：W－每相高压或低压线圈匝数；－每相高压或低压线圈电流；mm，(试取859以此高度选的是择导线尺寸。)⑵线圈的确定①线圈型式是根据电流、匝数和容量选择的。本设计高低压线圈采用连续式线圈为宜。②线圈撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑线圈，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370mm，取12根撑条。③低压线圈的段数及每段匝数的确定因为抵押线圈辐向尺寸近于一致，故低压线圈一般都是同样用分数匝，以保证高低压线圈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。每段匝数的分数部分均以撑条数N为分母表示出来，分数的分子尽量为撑条数N减１。但首末两段的分子要求如下：当并绕根数n为偶数时，其分子小于或等于N－[(n/2)+1];i当并绕根数n为奇数时，其分子小或等于N－［(n+1)/2］。低压线圈的段数，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。按上述的算法得各段匝数表4-1所示。表4-1段号段数每段匝数合计匝数P２R4Q38总计46288④高压线圈的段数及每段匝数的确定高压线圈在因为处于外线柱，由于局部突起不会影响绝缘距离，故不需要分数匝，因为高压线圈有分接线段，一般确定段数时，先不考虑分接段，以最小分接的匝数计逄，为了使各分接线均在辐向的外侧引出，如若取上下对称分接段处在正中间时，段数必须取4倍数，但是如机械力计算允许，也可采取上下不对称，段数取偶数。根据以上所述得出各段匝数见表4-2。表4-2段号段数每段匝数总匝数H2714F4728E4011440G1010100总计56582⑵导线的选择①导线尺寸见导线尺寸表。②段间油道：35千伏级高压线圈首末两端各6个油道，最小为6毫米，其余各段油道最小为5毫米，而线圈中间断点油道最小为9毫米；11千伏级低压线圈最小油道为4.5毫米。③高压线圈导线的选择，并以高压线圈为基准确定线圈高度。导线高度b的确定：高压线圈共50段49个油道,油道总高度为。纸板压缩后的高度约为296。从估计线圈高度减去此高度得导线总高度为859－281＝578。导线总高度被段数除得每根导线高为10.9取10.5，每根导线高减去匝绝缘得裸线高为10.5－0.5＝10.0mm。导线宽度的a的确定：当用铜导线时，电流密度应取3.5及以下，本设计取导线总截面取33.28，以A＝33.5在导线截面表b=10.0一行查找对应的a太厚，涡流损耗很大，绕制困难，故采用两根并绕，再以在导线表上b=10.0一行查得当a=1.7时，截面为33.28，故选定高压导线为两根并绕，匝绝缘为0.45，计算时考虑欲度，匝绝缘按0.5计算。高压线圈高度计算导线带绝缘计算高度＝10.0＋0.5＝10.5导线总高度＝油道高度＝线圈高度＝29mm为纸板压缩高度。10mm占266的近于8％④低压线圈导线的选择低压线圈共46段45个油道，每个油道都取4.5时（此处只是初选宽度，在后面的计算可适当调整其大小），油道高度为mm，但是因为高压有分接区，为了使高低压安匝分布趋于平衡，低压线圈必须给50－100mm的放大油道，暂设放大油道为62mm，油道总高度为207＋62＝269mm。按制版压缩系数５％，故mm。按高压线圈高度得导线总高度为mm，按段数得每根导线带匝绝缘绕高度为，减去匝绝缘裸线高度mm。导线宽度a的确定：因为铜导线电流密度应取及以下。初选3.1，按电流算出总导线截面为考虑减小涡流损耗，帮定为三根并绕，再以。在导线表上b=11.2mm一行查到当a=2.0时截面为66.12接近于64.5故选定低压导线为三根并绕，匝绝缘为0.45低压线圈放大油道的分布应在机械计算中再来确定。⑶安匝分布在计算线圈机械力之前,必须先进行安匝分布计算,因为机械力是与漏磁场有直接关系.漏磁场可以分解为横向漏磁和纵向漏磁,纵向漏磁对载流线圈产生辐向力；横向漏磁产生轴向力。横漏磁是由于高低压线圈安匝分布情况而决定的。不平衡安匝分布是沿线圈高度方向和各部分高低压线圈安匝分布情况而定。但为了简化计算过程，通常都将线圈沿高度方向划出几个不同区域。现将高低压线圈各区域的高度及匝数计算如下：66=36185=9066=36185=90128.51/25=2.52510.5=262.5-7384高压线圈的高度分布1/25=2.545=2019=91/25=2.534-628610.5=6391高压线圈的高度分布66=36185=90128.51/25=2.52510.5=262.5-7384高压线圈的高度分布5G10=5020E11=220702H7=144F9=3652/21/020E１1＝2205G10=50270高压线圈匝数分布1P=19Q=201P=19Q=204R=2Q=61P=19Q=20低压线圈匝数分布196＝1141912＝240354低压线圈的高度分布119＝19421＝84412＝48151低压线圈的高度分布196＝1141912＝240354低压线圈的高度分布线圈的段数和匝数按其上变化后，安匝分布就更平衡了，横向漏磁就更小了，涡流损耗和横向漏抗随之减小，产生的短路机械力也减小，另外也不会出现局部过热的现像，因为按方案二对方案一进行优化，此变压器具有更好的性能。线圈的高度变了后使得阻抗电压百分数也发生了变化4.1.2阻抗电压计算当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗电压大符合要求后，才能进行线圈数据计算。阻抗电压电阻压降和都是是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下(参见图4-1)图4-1式中:f－额定频率，50Hz；－低压线圈安匝数－漏磁宽度，按下式计算（0.05系匝绝缘）－为漏磁场厚度Hx－高低压线圈平均有效电抗高度为85cm－洛氏系数，与有关，按表3查出。K－系数，考虑横向漏磁及制造裕度，取1.03将上各数据代入电抗压降公式得阻抗电压的充许误差值，按标准规定为(-１０％－＋10％)但由于制造时，影响阻抗因素较多，故一般计算时，误差控制在3－４％以下。本设计的误差为按方案二改变线圈的参数后，阻抗电压的误差更小了，更满足了产品的设计要求，从而对方案一进行进一步的优化。4.2方案三对变压器重量以及散方面的优化4.2.1优化理由由于本设中的变压器使用形式“是户内使用”,而方案一中散热方式为吹风式的,由于吹风式中必定散热零件(电机),而这些零件会制造出大量的噪声.这样对户内的工作人员有很多的影响,所以鉴于此,按照方三对方案一进行优化.4.2.2变压器重量计算1.器身重量式中：K－杂类系数，钢线变压器取1.152.油箱内油重计算拱顶油箱体积为式中－R为油箱内半径；L－油箱直线部分长；H－油箱直线部分高；器身体积为：油箱内油重：散热器内油生按设计手册查出：2129＝258kg储油柜内油重（储油柜为）为112kg;变压器内总的油重：3.油箱及附件重箱壁厚采用6mm钢板,则箱壁重量为：箱底采用12mm钢板,箱底重为：油箱本体重量：散热器重量：吹风零件重:无储油柜重：套管重：杂类重：油箱及附件总重量为：4.变压器总重计算攀枝花学院本科毕业设计（论文）总结PAGE41总结这次设计过程中，刚开始时收集了很多资料，才发现关于变压器设计的资料并不多，先对变器设计整体的步骤进行熟悉，找好方向后就开始动手了。在时行电磁设计时，我才发现变压器设计很多地方都是计算，而且计算所用的工式，大多数都是经验公式。我顺藤摸瓜地照着资料去一步步的进行计算，我以为这个设计就这么简单，按着书上步骤算下去就可了。当我算到阻抗电压百分数时，算出来的结果根本达不到设计的产品要求。我急得反反复算了几次，还是不对。通过老师的指点，我安照她的方法去调线圈的高度，和线规，终于把阻抗电压百分数的问题解决了。设计的道路是艰辛的，在后面的设计中并不是那容易。当我算到变压器的负载损耗时，我发现我算出来的负载损耗太大了，达不到设计的要求，为了降低负载损耗，我把电流密度取得更小，导线的截面取得更大，从而把负载损耗降到了设计的要求。当我算空载损耗时，我算出的结果也不符合设计要求，我通过反复审查，发现我的先的硅钢片（D330）的单位重量太大了。找到了问题的原因所在，我另选硅钢片型号为

（Z10－0.45），这样空载损耗也降下去了。在设计中，遇到的困难是很多，但是只要用心去研究，通过很多方式都会解决的。学述上的问题是来不得一点假水的，只有一步一个脚印的走，才会学到知识，才会享受到设计过程失落感与成就感。这次设计，让我在走进社会前学会怎样去解决遇到的困难，只要用自己努力和身边的资源一定能够解决。这次设我用了很多时间与经历，但我没有一点后悔，因为我的确学到了很多知识。所以我感谢学校才、老师、同学以及帮助过的人。参考文献PAGE42参考文献[1]谢疏城.电力变压器设计手册[M].机械工业出版社，2003年第一版．[2]刘传彝.电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.[3]李发海,朱东起．电机学[M].北京：科学出版社,2004.[4]方大千.变压器速查速算手册[M].中国水利水电出版社,2004.[5]谢恒望.电气绝缘结构设计原理(下册)[M].北京：机械工业出版社993[6]沈阳变压器研究所．变压器线圈制造[M].北京：机械工业出版杜，1983[7]路长柿．朱英浩等.电力变压器计算[M]．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990[8]《变压器》杂志编辑部．电力变压器设计计算方法[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，l988[9]尹克宁.变压器设计原理[M]．一北京：中国电力出版社，2003附录A：变压器结构安装图PAGE43附录A：变压器结构安装图附录B：变压器主要产品使用说明书PAGE48附录B：变压器主要产品部件使用说明书1.适用范围本说明书适用额定容量6300KVA及以下，电压等级35KV及以下的油浸式电力变压器。2.产品型号表示：6300KVA,35KV级9型三相油浸自冷式电力变压器；3．主要结构及特点3.I本系列变压器铁芯采用厚度为O．35mm优质冷轧硅钢片，柱轭均为圆柱型等截面，45度全斜接，无冲孔以半干无纬玻璃丝带绑扎，有效降低空载损耗和运行噪声。3.2线圈为铜导线绕制，其中扁导线采用碾压技术成型新产品，具有密度高、质地均匀、尺寸偏差小、电阻率低等优点，加之合理的线圈结构，保证产品有良好热稳定性能和较低的负载损耗。3.3合理的器身结构各部位均有可靠铆锁，具有良好的整体佳和足够的轴向压力，保证了产品可靠的动稳定性能。3.4器身与油箱可靠限位与定位措施，将器身位移限定在最小范围内，实现正常运输下产品一般不需运行现场吊芯检查。3.5油箱外型美观、结构合理，均有足够的散热面积，保证了满负衙连续运行的温升限值。4.起吊运输4.1变压器起吊应使用箱壁上全部吊攀(箱盖吊环仅供起吊器身之用，不能起吊整个产品)，起吊绳索与垂线间夹角不得大于30度。4.2变压器至安装地点的运输方法，以公路、铁路或水运为主。小型产品整体运输，较大型产品允许拆卸部分组件运输(散热器、储油柜、套管等)．但均需装满油运输。拆卸组件、配套件及附带零件应另包装成箱与主机一起发运。4.3全部运输过程，变压器倾斜度不得大于15度。5验收贮存5.1用户收到变压器后，应立即按铭牌查对所收到的产品规格、型号是否与订货合同相符，并按出厂文件一览表核对出厂技术文件是否齐全；安装箱清单和拆卸一览表核对附件、拆卸件是否齐全。5.2随之对运到产品做如下检查：a.有无渗油、漏油现象；b.外观及各零部件有无缺损；c.各易损部件完好状况：压力释放阀、吸湿器玻璃筒、气体继电器视窗及开关动作是否灵敏及温度控制器和瓷套等。5.3完成上述检查后如变压器不立即投入运行而长时间存放时(一个月以上)，油面线必须保持在箱盖以上，对拆卸运输的产品必须装上储油柜及吸湿器等附件，并注人同牌号变压器油相当于当时油温的油面线上，以适