sfsz1031500／110电力变压器的电磁方案计算及减小局部放电措施的研究

SFSZ10-31500/110电力变压器的电磁方案计算及减小局部放电措施的研究摘要本文完成了SFSZ10-31500/110电力变压器电磁方案的计算，文中较为详细地阐述了电力变压器计算的基本公式和计算方法。SFSZ10-31500/110电力变压器电磁方案计算，主要包括变压器铁心的选择及几何尺寸计算、变压器线圈材料、型式选择、高度确定、电压电流计算及线圈几何尺寸计算、短路阻抗计算、线圈损耗、引线损耗、杂散损耗、负载损耗计算、变压器温升计算、短路电动力计算、变压器重量（总油量、器身重量、油箱重量、附件重量、运输重量计算）等，并进行了绝缘校核，得出SFSZ10-31500/110电力变压器的电磁计算方案。本文同时对高电压变压器局部放电产生的原因进行了分析综述，在查阅文献的基础上，对减小变压器的局部放电在设计、制造、装配等方面提出了一些改进措施。关键词电力变压器；电磁计算；局部放电SFSZ10-31500/110powertransformerelectromagnetismprojectcalculationAbstractThistextintroducedtheSFSZ10-31500/110powertransformercalculatingandbasicknowledgeinprojectinelectromagnetismprimarily,thanclarifiedthecalculatingandbasicformulaintransformerinpowerdetailedwithcomputethemethod.Amongthemincludedchoiceandcalculationsofthetransformercore,transformercoilmaterial,patternchoice,highcertain,thevoltageandcurrentcomputesandthecoilcomputes,theshort-circuitresistancecomputes,thecoilexhausts,thefuseexhausts,miscellaneousspreadtoexhaust,loadtoexhaustthecalculation,thetransformertemperaturerisesthecalculation,shortcircuitelectricitythemotivecomputes,totaloilintransformermeasure,totalweight,conveyancetheweightcomputes,thetransformerinsulatestheschoolcheckup.SynthesizethedesigncalculationprocessthatintroducedtheSFSZ10-31500/110powertransformer.Becauseitismainreasonpartialdischargethatnextemergencetroubleinnormalworkinpowertransformerelectricvoltagewithstoptocarry.Thoughataffectthedegreetop,actuallyispartialdischargethesizeofthedeal、Frequencynumberoftimes,takeplacestillthepartwhichinfluenceisbigstillneedstheresearchinquiriesinto,butreduceitistargetthateverybodypursuetogetherthatpartialdischarge.Theforthisreasonatextreturnedtoturnonelectricitytheproceedingtheresearchtothepartofthetransformer,explainingtheprinciplethatpartialdischargeandaffectingthefactorthatpartialdischarge,thereasonswhichcausedthepartialdischargein110kVandaboveextralargepowertransformerareanalysisFromtherespectofdesignandtechnology,themeasuresfordecreasingthepartialdischargeareexpounded.KeywordsPowertransformer；Electromagnetismcalculation；Partialdischarge目录摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章绪论 11.1课题背景 11.2论文研究的内容 1第2章电力变压器电磁计算方案 2本设计的技术条件 22.1额定电压﹑电流计算 22.1.1线圈相电压 22.1.2线圈电流 32.2铁芯的确定 52.3线圈匝数计算 52.4电压比校核 62.5线段排列及计算 72.6线圈绝缘半径及导线长度计算 112.7短路阻抗计算 122.8负载损耗计算 142.9温升计算 162.10空载特性计算 192.11短路电动力计算 202.12变压器重量计算 262.13绝缘校核 28第3章局部放电的减小措施 293.1局部放电机理 293.2减小局部放电的措施 31结论 37致谢 38参考文献 39绪论课题背景电力变压器是电力系统中的重要设备之一。随着我国社会主义现代化建设的发展，特别是随着电力网向超高压、大容量方向的发展，对电力变压器提出了新的更高的要求。近年来，我国在变压器的理论研究和生产实践方面取得了可喜的成就。随着国民经济建设的发展，特别是随着电力工业的大规模发展而不断发展。电力变压器单台容量和安装容量迅速增长，电压等级也相继提高。50年代发展到110kV级；60年代发展到220kV级；70年代发展到330kV级；80年代已发展到500kV级电力变压器。建国前我国只能生产单台容量为300kVA的小型配电变压器，建国后50年代中期已能仿制31500kVA的电力变压器，电压等级已发展到110kV。60年代初我国由仿制阶段过渡到自行设计和制造阶段，60年代中期已发展到制造220kV、120000kVA电力变压器。到60年代末期，电力变压器的容量已经发展到260000kVA。70年代初期已达到生产330kV级、360000kVA电力变压器的水平(我国西北地区的刘关线330kV系统中所用的升、降压电力变压器、联络用自耦变压器，全部为国产品)，到80年代国内变压器的最高电压等级为500kV、最大容量为400000kVA，1995年制造出了容量为450000kVA电力变压器，本世纪初我国已能够生产740MVA/500kV的电力变压器和900MVA/500kV的自耦变压器。近年来随着我国经济建设的不断发展，电网的电压等级不断提高，2005年9月西北750kV线路已经投入运行，线路中的变压器、电抗器等主要设备均为国内生产。现在我国正在进行交流1000kV直流±800kV输电线路的研究与输变电设备的研制工作，在不久的将来我国的输电网络将会以交流1000kV直流±800kV作为主要框架，使我国的输变电技术走在世界的前列。论文研究的内容本论文对目前电力网中经常使用的SFSZ10-31500/110电力变压器进行了电磁方案计算，计算出了该变压器的各项技术指标及各部分的几何尺寸，计算结果满足国家标准规定值。在进行SFSZ10-31500/110电力变压器电磁方案计算的同时，本文还对变压器局部放电的产生原因及减小局部放电的措施等进行了讨论。电力变压器电磁计算方案变压器的电磁的方案计算，就是在保证满足国家和行业以及用户所提出的技术要求的基础上，在符合现行工艺条件的前提下，计算出变压器的各项主要经济技术指标、各部分的几何尺寸等。变压器的电磁计算决定了变压器的经济特性和运行特性，因此电磁计算是变压器生产制造的重要环节之一。本设计的技术条件本设计的基本技术条件如下，其他技术性能指标均应满足国家和行业相关标准的要求。额定容量：S=31500电压组合：110%/35/10.5联结组标号：空载损耗：P=30.6负载损耗：P=149短路阻抗：Z=10.5%,Z=6.5%,Z=17-18%额定电压﹑电流计算线圈相电压一、高压线圈相电压：高压线圈为Y联结：=69860V=69070V=68270V=67480V =66680V=65890V=65110V=64300V=63510V=62710V=61920V=61270V=60340V=59540V=58750V=57950V=57160V二、中压线圈相电压：中压线圈为y联结，故其相电压为=35000/=20210V三、低压线圈相电压低压线圈为d联结，故其相电压为=10500V线圈电流高压线圈电流：高压线圈为Y联结，其线电流等于相电流：==150.3A152.0A153.8A155.6A157.5A159.4A161.3A163.3A165.3A167.4A169.6A171.8A174.0A176.4A178.7A181.2A183.7A二、中压线圈电流：高压线圈为y联结，故其相电流等于线电流：==519.6A二、低压线圈电流：低压线圈线电流：==1732.1A低压线圈相电流：==1000A铁芯的确定变压器铁心的计算关系到整台变压器的技术经济特性，也关系到变压器的运行特性。合理的铁心尺寸可以提高变压器制造厂的经济效益，同时还可减少变压器在中的损耗，以创造良好的社会效益。一、硅钢片的选用：铁心采用DQ130-35冷轧硅钢片。在50Hz﹑1.5T时，单位损耗为0.89W/kg。二、铁心直径计算：582.4mm,取580mm其中K为经验系数，取K=52；S为三相双线圈变压器每柱容量，S=31500/2=15750KVA。三、铁心柱截面积：铁心级数为15级，撑条数为20，迭片系数为0.96，净截面为2375cm。铁轭截面积与铁心根据《电力变压器计算》附表1查得。线圈匝数计算一、每匝电势初选值：==91.833V/匝二、低压线圈匝数计算：W3=114.338匝取W3=115匝三、每匝电势准确值：==91.391V/匝四、磁通密度：T五、磁通：=0.41Wb六、中压线圈匝数计算：==222.14匝取=221匝七、高压线圈匝数计算：额定匝数：694.9匝取=694匝调压线圈匝数：=8.68匝取=9匝电压比校核额定电压及各分接电压的偏差，按下式计算：为各分接位置的标准相电压（V）；为各分接位置实际计算电压（V）；=（为计算分接匝数）。-0.210%合格-0.160%合格-0.130%合格-0.086%合格-0.053%合格-0.044%合格-0.061%合格-0.081%合格-0.130%合格+1.700%合格+2.300%合格+2.100%合格+0.036%合格+0.075%合格+1.300%合格+1.700%合格+2.300%合格线段排列及计算为了减少调压时对漏抗的影响，将调压线匝单独做成一个调压线圈，把额定电压下的高压基本线圈匝数做成高压基本线圈，线圈的布置为铁心-低压线圈-中压基本线圈-高压基本线圈-调压线圈，通过具有选择转换器的三相Y联结的有载分接开关，连接调压线圈和高压基本线圈，由于转换选择器可将调压线圈与高压基本线圈正，反相连，故可减少一半的调压匝数。一、高压基本线圈⑴高压基本线圈的匝数为694匝，采用纠结-连续式，端部出线，20根撑条并用宽度50的垫块，每只高压线圈的段数是2A+2B+66E=70段⑵各段匝数8，9，10⑶各种线段总匝数：7×2+7×2+8×66=694匝⑷导线规格：选用ZB-1.35，导线绝缘厚度为1.35的纸包铜线，导线尺寸为（2.8×12.5）/（4.2×13.9），采用2根并联，即‖2⑸线圈导线的面积：2×32.4=64.8⑹电流密度：2.55⑺高压线圈每匝平均长度为3.5⑻高压线圈导线总长度为2429⑼75℃时高压线圈电阻为0.8⑽三个线圈净铜线总重量为4203⑾三个线圈纸包铜线总重量为5205⑿高压线圈三相负载损耗为58.7⒀高压线圈尺寸计算：E线段辐向尺寸为2×10×4.2×1.05=88A线段辐向尺寸为2×9×4.2×1.05=79+9（垫条）=88B线段辐向尺寸为2×8×4.2×1.05=70+18（垫条）=88高压线圈轴向尺寸：963.2导线高度+284油道高度1247.2-7.2压缩系数1240+26静电板和油道高度1266+95上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度二、中压线圈⑴中压线圈匝数为221匝⑵连续式线圈，20根撑条并用40宽垫块，线段数2M+73N=75段⑶每个线段匝数为⑷每种线段总匝数为×73+×2=221匝⑸导线规格ZB-0.6，导线绝缘厚度为0.6的纸包铜线，导线尺寸为（2.5×12.5）/（3.15×13.15），采用6根导线并联，即‖6⑹导线总截面积为6×30.7=184.2⑺电流密度为2.8⑻中压线圈每匝平均长度为2.8⑼中压线圈导线总长度为618.8⑽75℃时中压线圈电阻为0.072⑾三个线圈净铜线总重为3043⑿三个纸包铜线总重为3150⒀中压线圈三相负载损耗为58.3⒁中压线圈尺寸计算：正常线段辐向尺寸为6××3.15×1.03=57.5加强线段辐向尺寸为6××3.15×1.03=54.5+3（垫条）=57.5中压线圈轴向尺寸：978导线高度+296油道高度1274-8压缩系数1266+95上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度三、低压线圈⑴低压线圈匝数为115匝⑵单螺旋式线圈，20根撑条并用宽度为30宽的垫块⑶导线规格ZB-0.45，导线绝缘厚度为0.45厚的纸包铜线，导线尺寸为（3×6）/（3.5×6.5），采用20根导线并联，即‖20⑷导线总截面积为16.25×20=325⑸导线电流密度为3.1⑹低压线圈导线平均匝长为2.23⑺低压线圈导线总长度为265.45⑻75℃时中低压线圈电阻为0.017⑼低压线圈三相导线净铜线总重为2303.5⑽低压线圈三相导线纸包铜线总重为3200⑾低压线圈三相负载损耗为51⑿低压线圈尺寸计算低压线圈辐向尺寸为3.5×20=70低压线圈轴向尺寸：6.5×（115+4）“424”773.5导线总高度+513油道高度1286.5-18.5压缩系数1266+95上铁轭绝缘距离65下铁轭绝缘距离65线圈压板及间隙1491铁窗高度四、调压线圈[一]有载分接开关的选择有载分接开关必须满足下列技术要求:高压线圈的最大通过电流:183.7高压线圈联结组及调压方式:YN联结,中性点调压有载分接开关对地绝缘水平:工频85KV,冲击时,线圈最大电压不大开关绝缘水平调压范围:20%调压级数及级电压:±8×1.25%,共17级调压,级电压为780V开关寿命:电气寿命不低于2万次,机械寿命不低于20万次有载分接开关的安全保护装置:按上述要求,选择带有转换选择器的M500-110/D-10193W型有载分接开关,其规格为三相中性点有载分接开关最大额定电流500A;三秒钟热稳定电流8KA;动稳定电流20KA;级电压3000每级容量1500KVA;总重280kg;高度2383;级数19级;平110kv;最大工作电压125kv本开关具有安全保护装置,可满足技术要求。[二]调压线圈尺寸计算为了保证结构的稳定性，此变压器的调压线圈采用双螺旋式线圈结构，共8级调压⑴调压线圈匝数：8匝，串联后调压线圈匝数为64匝⑵双螺旋不换位，20根撑条，宽度为50垫块，线圈段数16段⑶导线规格：导线采用ZB-1.35，绝缘厚度为1.35的纸包铜线，导线尺寸为（2.8×12.5）/（4.2×13.9），采用两根并联，即‖2线圈导线截面积：68.9电流密度，最大分接时为2.2；额定分接时为0；最小分接时为2.6调压线圈每匝平均长度4.1调压线圈导线总长262.475℃时调压线圈导线串联电阻0.08调压线圈净铜线总重：483调压线圈纸包铜线总重：530调压线圈三相负载损耗：最大分接时为8.1；最小分接时为5.4调压线圈尺寸计算调压线圈的辐向尺寸为2×2×4.2×1.03=17.5调压线圈的轴向尺寸：（16+2）×13.9=250.2导线高度+（16+1）×17=612油道高度862.2-16.2压缩系数846调压线圈电抗高度线圈绝缘半径及导线长度计算线圈绝缘半径铁心柱直径为：580；铁心柱直径放大为594R297 铁芯柱半径+23筒和撑条总厚度320低压线圈内半径（）+70低压线圈辐向厚度（）390低压线圈外半径+26主空道厚度（）中压线圈内半径（）+57.5中压线圈辐向厚度（）473.5中压线圈外半径+40主空道厚度（）513.5高压线圈内半径（）+88高压线圈辐向厚度（）601.5高压线圈外半径+40纸筒和撑条厚度641.5调压线圈内半径+17.5调压线圈辐向厚度659调压线圈外半径21318线圈总外径+40相间绝缘距离1358相间铁芯柱中心线距离短路阻抗计算线圈平均电抗高度：1253125.31253125.31266126.6漏磁总宽度：漏磁空道总面积：=446.18804．28272.86洛氏系数： 查《电力变压器计算》表6.2得查《电力变压器计算》表6.2得查《电力变压器计算》表6.2得短路阻抗的电抗分量：式中，为频率（Hz）；为额定匝数；为额定电流（）；=1.02，是估算的横向电抗系数。短路阻抗的电阻分量：式中，为高压-低压运行时的负载损耗（）式中，为高压-中压运行时的负载损耗（）式中，为中压-低压运行时的负载损耗（）短路阻抗百分值：（标准植10.5%）合格（标准植17-18%）合格（标准植6.5%）合格负载损耗计算一、电阻损耗高压线圈：中压线圈：低压线圈：式中，为相数；﹑﹑为额定相电流,A。二、涡流损耗高压线圈：10中压线圈：6.36低压线圈：3.8低压线圈为单螺旋结构，线圈采用“424”换位，不完全换位损耗为：=+=3.8+2.4=7.2三、引线损耗①高压引线采用50铜电缆，每相长度约为4，则：=0.02135×=0.00171Ω=3××0.00171=0.14②中压线圈引线采用50铜电缆，每相长度约为3，则：=0.02135×=0.00128Ω=4××0.00128=1③低压线圈引线采用95，每相长度约为5，则：=0.02135×=0.001123Ω=3××0.001123=3.4四、杂散损耗高压-中压运行时：高压-低压运行时：中压-低压运行时：五、负载损耗高压-中压运行时：139.5<149合格高压-低压运行时：148.31<149合格中压-低压运行时：<149合格温升计算一、线圈对油的温差计算高压线圈：根据国家标准规定，有载调压变压器的高压线圈表面单位热负荷按其在-10%的分接位置计算。在-10%分接位置时：=2.6，=183.7A755.5式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系数，；为线饼的周长（）。正常线段导线杂绝缘厚度的校正温升2.07K线段油道宽度得校正温升K式中，为校正温度（），由《电力变压器计算》图8.12查得。线圈对油的温升19K中压线圈：中压线圈表面单位热负荷：式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系数；为线饼的周长（）。导线杂绝缘厚度的校正温升K线段油道宽度得校正温升1.87K式中，为校正温度（），由《电力变压器计算》图8.12查得。线圈对油的温升21.866K低压线圈：低压线圈表面单位热负荷式中，为系数，铜导线；为线匝绝缘修正系数，；为导线中总的附加损耗百分数（85）；为线饼的遮盖系数，；为线饼的周长（）。导线杂绝缘厚度的校正温升0K线段油道宽度得校正温升1.58K式中，为校正温度（），由《电力变压器计算》图8.12查得。线圈对油的温升15.8K二、油箱尺寸油箱高度：窗高+2倍铁轭高+垫脚高度+铁芯至箱盖距离油箱宽度：调压线圈外径+线圈到箱壁间距离=1318+520=1838油箱长度：+调压线圈外径+间隙三、油箱有效散热面拱顶箱盖几何面积：箱壁几何面积：散热器有效散热面积：选用120管散热器5只，联管中心距为2885散热面积为：带散热器的拱顶油箱总散热面积：=210.38四、油对空气的平均温升油箱单位热负荷：油对空气的平均温升：K油面对空气的最高温升：温升修正值按油箱发热中心与散热中心之比()，《电力变压器计算》图8.19查得：K〈55K合格五、线圈的平均温升高压线圈：K中压线圈：K低压线圈：K空载特性计算一、空载损耗铁心柱重量：铁轭重量：总重量：式中，为硅钢片比重，冷轧硅钢片空载损耗：=30.7式中，为空载损耗附加系数，=1.15；为硅钢片单位损耗。空载损耗的标准值为30.6，因此合格；二、空载电流有功分量：无功分量：式中，为励磁电流附加系数；为铁芯中总的接缝数；为接缝处的净截面积()；为铁芯接缝处单位面积的励磁容量()。短路电动力计算变压器在正常运行时，铁心中的磁通密度及线圈中的电流均为或接近于额定值，但这种运行情况不是永远不变的。当系统中出现线路短路或由于误操作及保护装置出现故障等时，因断路器跳闸需要一定时间，就会使变压器的正常运行遭到较大的扰动。另外变压器也难免受到短路电流的冲击，例如，当变压器第二次侧发生突然短路故障时，变压器中会出现大电流，产生较大的电动力和过热。根据长期实践经验和短路强度试验情况可知，变压器在突发短路中，其线圈损坏主要是由于短路时的辐向力和轴向力作用的结果。沿线圈的轴向力使线圈承受压力或拉力的作用。当此力大于结构件的机械强度时，可使线圈、压板及夹件等零部件产生变形，严重时可将上铁轭顶起，破坏整个线圈结构。沿线圈径向的辐向力，使内线圈受到压力，外线圈受到拉力作用。当拉力大于导线抗张应力时，则线圈变形，匝绝缘断裂，破坏整个主、纵绝缘结构，严重时甚至拉断导线。因此，在变压器计算时必须计算其短路时的电动力，核算变压器结构件的强度。此外，由于短路时线圈中流过的电流比额定电流大几十倍，因此负载损耗比额定运行时大几百倍，并使线圈温度迅速上升，因此若不能在短时间内排除故障，则变压器就有被烧坏的可能。一、不平衡安匝分布图根据上面的电磁计算可将各线圈的安匝分布列于表2.1，根据表2.1中的数据可以作出在＋10%，额定及－10%时的安匝分布图，如图2-1所示。在图2.1中，不平衡安匝百分数的各点计算如下：在＋10%时：；；额定分接时：；；在－10%时：；；表2.1(a)区域划分区域高压（220）中压（35）低压（10.5）匝数高度（）匝数高度（）匝数高度（）11010=10010段匝64+45=440.939.6+178．62613段匝412=48 0.943．213.1513=+170.95214.1520匝=20段4.519=85.50.976.95+206.5=130206.95204．624510+28+27=48449段匝448=1920.9172．8+4913.9=681.1853.951段匝450=200 0.91805113.15=+670.65850.6581匝=81段4.580=3600.93246.581=526.5850.531110=110段匝410=400.936+=11段匝410=400.9361113.15=+144.65180.6519匝=19段4.517=76.50.968.856.518=117188.9185.85图2-1不平衡安匝分布图表2.1(b)安匝分布计算区域高压安匝（％）中压安匝（％）低压安匝（％）＋10%额定－10%112.914.41617.316.8272.969.766.46868.1314.215.917.614.715.1总和100100100100100区域不平衡安匝（％）平均高度（）＋10%额定－10%1-1.70-0.95-0.152+2.35+0.75-0.93-0.65-0.2+1.05总和0001245.3625区域平均安匝（％）＋10%额定－10%115.9516.32516.725269.27568.47567.65314.77515.20015.625总和100100100二、漏磁计算根据图2－1可知，在+10%时具有最大漏磁组，计算如下（按表2.1）。漏磁组高度：209.0625＋1857.5横向洛氏系数：；；0.15；0.026；查《电力变压器计算》图6.29所示曲线可得0.35。漏磁总安匝（％）：＝＝82.95路电流稳定值倍数4.621.74倍式中，为变压器阻抗电压（％）；为内线圈阻抗（％）；为中线圈阻抗（％）；为外线圈阻抗（％）负荷分配系数：30.6％69.4％四、不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力46.35t式中，为由于直流电流分量而使轴向力增大的倍数。五、线圈导线应力计算(1)高压线圈导线应力的计算：由轴向力引起的拉应力：1941.85式中，为每个线圈并联分支数；为线段中导线并联根数；为线圈有效高度（）；为单根导线截面积（）；为短路电流冲击系数，＝1.6。由轴向力引起的导线弯曲应力：129.225式中，为导线轴向宽度（）；为线圈辐向厚度（）；为被计算线圈的外半径（）；Z为沿圆周分布的垫块数；为垫块宽度（）；为最大漏磁组的不平衡安匝百分数。线圈受的总应力：194<1600(2)低压(内)线圈导线应力的计算：由轴向力引起的导线弯曲应力：190.63式中，为导线轴向宽度（）；为线圈辐向厚度（）；为被计算线圈的外半径（）；Z为沿圆周分布的垫块数；为垫块宽度（）；为最大漏磁组的不平衡安匝百分数。由辐向力引起的导线压缩应力：=76.73由辐向力引起的导线弯曲应力：=4线圈受的总应力：130.7<1600由以上计算可知，各线圈的导线应力均小于许用应力，因此计算合格。变压器重量计算一、总油重量计算1.器身排油量计算：式中，为硅钢片重量（）；为带绝缘的铜导线重量（）。2．油箱装油重量：油箱断面积716.64油箱装油重量=17487.9式中，为拱顶油箱的直线高度（）；h、b、l为油箱下节槽高、宽、长（）。3.油箱内油量：4.散热器中油重：式中，为散热器数目；为每只散热器中油重量（）。5.总油重：14040（储油柜；静油器，中心距2285）式中，为储油柜油重量；为净油器中油重量；其他杂类重量。二、器身总量37140.34三、油箱重量1.箱盖重量：614.23式中，为油箱平均半径（）；为箱盖厚度（）；为油箱直线部分长度（）。2.箱底重量：301.44式中，为箱底厚度（）；为箱底面积（）。3.槽壁：425.97式中，为槽壁厚度（）；为槽长度（）；为槽高度（）。4.油箱壁：1233.25式中，为油箱壁厚度（）；为油箱壁高度（）。5.油箱总重:2961.12式中，为杂类系数，＝1.15。四、附件重量计算6653式中，为储油柜重量；为净油器重量；为散热器重量；散热器电动机重量；为小车重量；为套管总重量。五、变压器总重量六、变压器运输重量1.拱顶形顶盖下200油重：489式中，为拱顶下200的弓形面积（）；为拱顶顶油箱总长度（）。2.运输时箱内装油重量：式中，为油箱内总油重量；为箱盖下空袭部分的油重量。3.加添油重量：4.拆卸零件重量：5.运输重量：53382.5绝缘校核一、工频耐压核算变压器的工频耐压裕度核算，首先由参考文献图5.21查取不同匝绝缘厚度、不同油隙情况下的最小允许场强，再与高低压线圈内外表面的场强进行比较，从而计算出绝缘裕度。低压线圈外表面：因为，则45。高压线圈内表面：因为，则50。综合修正系数，则低压线圈外表面：250裕度高压线圈内表面：277.8裕度工频试验电压的裕度大于1.25是足够的。二、高压线圈冲击耐压核算当端部出线时，全波冲击系数为2。对于三线圈变压器主绝缘结构，根据冲击测量结果，内外两个线圈全波电位差为112%。折算成为工频电压：376，裕度大于1.25时足够的。局部放电的减小措施局部放电机理一、产生局部放电的原因在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，既整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。发生在绝缘体内的称为内部局部放电；发生在绝缘体表面的称为表面局部放电；发生在导体边缘而周围都是气体的，可称之为电晕。造成电场不均匀的因素很多，主要包括：电气设备的电极系统不对称，如针对板、圆柱体等。在电机线棒离开铁心的部位、变压器的高压出线端，电缆的末端等部位电场比较集中，不采取特殊的措施就容易在这些部位首先产生放电。②介质不均匀，如果各种复合介质：气体—固体组合、液体—固体组合、不同固体组合等。在交变电场下，介质中的电场强度是反比于介电常数的，因此介电常数小的介质中的电场强度就高于介电常数大的。③绝缘体中含有气泡或其他杂质。气体的相对介电常数接近于1，各种固体、液体介质的相对介电常数都要比它大1倍以上，而固体、液体介质的击穿场强一般要比气体介质的大几倍到几十倍，因此绝缘体中有气泡存在是产生局部放电的最普遍原因。绝缘体内的气泡可能是产品制造过程残留下的，也可能是在产品运行中由于热胀冷缩在不同材料的界面上出现了裂缝，或者因绝缘材料老化而分解出气体。此外，在高场强中若有点为悬浮的金属体存在，也会在其边缘感应出很强的场强；在电气设备的各连接处，如果接触不好，也会在距离很微小的两个接点间产生高场强；这些都可能造成局部放电。局部放电会逐渐腐蚀、损坏绝缘材料，使放电区域不断扩大，最终导致整个绝缘体击穿。因此，必需把局部放电限制在一定水平之下。高电压电工设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。二、影响局部放电特性的诸因素局部放电的各表征参数与很多因素有关，除了介质特性和气泡状态之外，还与施加电压的幅值、波形、作用的时间，以及环境条件等有关。㈠电压的幅值随着电压升高，放电量和放电次数一般都趋向于增加，这是由于：⑴在电工产品中，往往存在多个气泡，随着电压升高，更多更大的气泡开始放电。在有液体的组合绝缘中，电压愈高，放电愈剧烈，产生的气泡愈多，放电量和放电次数都增大。⑵即使是单个气泡，在较低电压下，只是气泡中很小的部分面积出现放电，随着电压升高，放电的面积增大，而且有更多的部位出现放电，于是放电量和放电次数都增加。⑶在表面放电中，随着电压升高，放电沿表面扩展，即放电的面积增大，放电的部位增多。由于气体经电离后击穿电压要降低，本来在某一电压下没有局部放电的试品，一旦在更高的电压下发生放电，即使再将电压降到原来的水平，放电还可能继续出现。对于含有液体的绝缘系统，如果液体的吸气性能不好，在较高的电压下放电所产生的气体，也会使放电熄灭电压降低。因此在局部放电测量中，在进行第二次重复试验时，必须让试品有足够的“休息”时间。㈡电压的波形和频率当工频交流电压中含有高次谐波时，会使正弦波的顶部变为尖顶或平顶，这决定于谐波与基波的相位差。当正弦波畸变为尖顶波时，其幅值增大，于是放电起始电压降低，放电量和放电次数都明显增加。若畸变为平顶波，只有当高次谐波分量较大时，如对于三次谐波而言要大于20%时，由于峰值被拉宽，放电次数有较明显增加，放电量略有增加，起始电压略有升高。提高电压频率，将明显增大放电重复率，但只要测试系统有足够的分辨能力，对于测得的放电量不会有明显影响。㈢电压作用时间气体放电有一定的随机性，电压作用的时间长，如升压的速度慢或用逐级升压法升压，测得的起始放电电压要偏低。在电压的长期作用下，局部放电会使绝缘材料发生各种物理和化学效应，如试品中气泡的含量、气泡中气体的压力、气体的成分、气泡壁上的电导率、介电系数等都可能发生变化，这些变化都将导致局部放电状态的变化。在一般情况下，随着电压作用时间的增加，局部放电会变得更加剧烈。如在液体和固体的组合绝缘中，如果液体的吸气性不是很好，气泡会愈来愈多。在固体材料中会产生新的裂纹，产生低分子分解物和增塑剂挥发物，这些都会形成新的气泡。在放电部位出现树枝状的放电，也会加剧局部放电。绝缘体表面放电中，由于放电的范围扩大也会时放电加剧。在有些情况下，随着电压作用时间的增加，在一定时间内放电反而衰减，甚至观察不到。出现这种“自衰”现象的原因可能有以下几点：⑴在封闭气隙中，由于放电放出的气体增加，使气泡中的气压增高，这时气泡的击穿电压可能提高，放电就熄灭了。另一种情况是放电产生的气体少于放电时消耗掉的气隙中的氧气，这样气隙中的气压可能降低，当气压低到一定程度后，放电从脉冲型转变为非脉冲型，于是在脉冲型的检测仪器上，就观察不到这种放电。⑵气隙壁上介质的特性发生变化，如许多有机材料，在局部放电长时间作用下，材料被炭化，可能把放电气泡短路或者使放电点电场均匀化，从而使放电暂时变弱。随着时间加长，被腐蚀炭化点的周围，由于电场集中又可能出现新的放电，使放电出现起伏。⑶有些放电源可能消失，如在导体边上的小毛刺在放电过程可能会被烧掉。有些联接点接触不好产生放电，时间长了可能烧结在一起，就不会再放电了。㈣环境条件环境的温度、湿度、气压都会对局部放电产生影响。⑴温度升高，气泡中的压力增加，液体的吸气性能改善，这将有利于减弱局部放电。另一方面温度高会加速高聚物的分解，挥发低分子物质，这有可能加剧局部放电的发展。⑵湿度对表面放电有很大影响。在极不均匀的电场中，由于湿度大，增加了电导和介电常数，改善了那里的电场分布，从而改善了那里的局部放电。但对某些憎水性材料，在湿度较大时，表面会形成水柱，在水柱附近的电场集中而形成新的放电点。对于层压制品和纤维材料，在湿度大时，吸进的水分汽化，也会加剧局部放电。⑶大气压力会明显影响外部的局部放电，在高原地区气压低，起始放电电压降低，因此，局部放电问题就显得更严重。许多充以氮气或六氟化硫等气体为绝缘的电工设备，如果气压降低就容易发生局部放电而导致击穿。从以上各种因素的影响中，可以看出两种本质上的区别，一种只是在不同的条件下，测量的结果发生了变化；另一种却是使试品本身放电特性发生变化。前者在试验方法上应给以规定，使试验结果的可比性提高；后者还应考虑通过试验后的产品性能可能发生变化，在设计试验时应注意试品可能承受的能力。由于影响因素很多，再加上气体放电本身是随机性的，因此，测量结果的分散性往往是比较大的。减小局部放电的措施一、局部放电产生的关键因素产生局部放电的环节，一般是在电场集中和绝缘薄弱的部位。影响局部放电的因素很多，综合起来主要有三点:⑴绝缘材料的材质。⑵产品设计的绝缘结构。⑶生产加工制造工艺。从产生局部放电的原因和部位分析，引起局部放电的关键因素有四个方面:⑴导电体和非导电体的尖角毛刺。⑵固体绝缘的空穴和缝隙中的空气及油中的微量气泡。⑶在高电场下产生悬浮电位的金属物。⑷绝缘体表面的灰尘和脏污。二、局部放电的危害⑴导致电击穿：放电点直接轰击所在位置的绝缘，这种放电连续地、长期地发生，必将导致此处绝缘的击穿。⑵导致热击穿：局部放电产生热量，或许有腐蚀性气体，使临近绝缘热老化或腐蚀变质。连续放电日积月累的结果，将导致绝缘烧损或失效，造成击穿。三、减少局部放电量的技术措施⑴绝缘件制造绝缘件要选择性能好、质量高的绝缘板材。有的生产厂家因生产质量不高,在绝缘板材中常混有金属异物,应严格检验。如沈变厂在检验加工购入的40mm厚的层压纸板时,曾发现过裁纸刀和钢钉。在购入的1.0～3.0mm厚的绝缘纸板上,也时常发现金属亮点和米粒大小的金属物。这些金属物在高电场作用下最容易产生树枝状放电。目前,沈变厂已在500kV变压器产品上全部采用优质进口纸板。绝缘件制造应无楞角和飞边毛刺。所有的绝缘板或绝缘块的楞角应倒圆。燕尾垫块倒楞后如图3-1所示。图3-1燕尾垫块楞角倒圆外形目前,绝缘装配用的绝缘压板和铁轭垫块均采用电工层压木板和层压纸板制作。层压木板的层间有拼接缝隙,真空干燥时层间时有开裂或起鼓现象,在层间形成空穴,如图3-2所示。设计时,最好选用绝缘层压纸板。为便于器身真空处理时水蒸气的逸出,在电气性能允许的情况下,应在较厚、较大的绝缘压板和铁轭垫块上设置Φ8～Φ10mm的排气孔及8～15mm宽、5～10mm深的油路通道,如图3-3所示。所有加工的绝缘件应清洁,无金属粉尘和灰尘,并用绝缘纸包扎好存放。⑵静电板及引线制作静电板时其引出线的焊点必须牢固可靠,以防开焊引起悬浮电位。焊点的表面要处理光滑,屏蔽包扎要紧实。此部位是场强过高处,必须圆滑处理。直径过大的静电板搬运时要采取防护措施,以防变形损伤屏蔽。变压器的高压引线及分接线用电缆线。控制引线的关键是消除尖角毛刺。引线包扎前要将电缆线的断股线头焊牢或将断股线头插入电缆线内。绝缘包扎完毕,外表再包一层皱纹纸以防搬运时或操作时将引线弄脏。用铜管制作的低压引线,应将铜管内的金属屑、金属粉尘及脏物除净。图3-2电工层压木板拼接缝隙及空穴(a)断面图(b)干燥后层间起鼓图3-3铁轭垫块示意图⑶绕组绕组本身在正常情况下不会发生局部放电现象。但也有例外,如导线上有毛刺,燕尾垫块及内撑条等绝缘件内有金属杂物,也会发生局部放电。绕组卷制时,首先要严格控制导线的质量,卷制要紧实,要防止导线扭曲及匝绝缘破损。绕组内部导线的焊接头要牢固、平整、无尖角毛刺。处理焊头时要防止金属粉尘飞溅到绕组上。导线的换位及出头处威弯要用专用工具,要防止出现硬弯或直角弯。绕组出头处的屏蔽要牢固、紧实、圆滑。单柱绕组压装后,要检查绕组内径侧撑条及换位处有无匝绝缘损伤。绕组存放要采取防尘措施。⑷铁心装配铁心叠装时,硅钢片应清洁,无灰尘和脏污痕迹。要防止剪切时的“小三角片”叠入铁心内。铁心装配完毕后应紧实。测量铁心对夹件及铁心油道间绝缘,绝缘应良好。所有紧固件应牢固,禁止有产生悬浮电位的金属物,确保铁心一点接地良好。⑸油箱及附件图3-4油箱内壁焊接示意图油箱、升高座的内壁及夹件肢板严禁有尖角毛刺。为使地电极的电场均匀,应将夹件肢板的楞角加工打磨或倒圆,油箱和升高座内壁的焊线应光滑。在电场较高处应采取屏蔽措施,如图3-4所示。为防止变压器在总装时有产生悬浮电位的金属件,油箱磁屏蔽接地应可靠。各金属件相互连接的部位应不涂漆,即铁心夹件与上横梁的接触面、铁心拉板与心柱地屏连线端子的接触面、夹件肢板与钢螺栓的接触面皆不涂漆,如图3-5所示。油箱上的主联管与气体继电器连接一侧应略高一些,应有一个坡度,保证排气畅通。升高座、散热器等附件应设有放气塞。⑹绝缘装配绝缘装配时应保证绝缘件、铁心、绕组等有关零部件的清洁,不得有金属粉尘、灰尘及脏污痕迹。绕组套装前应将导线理顺平直,屏蔽搭接必须牢固可靠,包扎后应紧实、圆滑。拆卸铁心上横梁、侧梁及夹件时应除净金属铁屑。复装时必须用C形卡子将铁轭夹紧,以防金属紧固件受力产生铁屑。绝缘装配完毕后,检查铁心接地片和心柱地屏连线,不得有松动现象。测量铁心对夹件及油道间绝缘应良好。所有金属紧固件连接必须牢固可靠,以防产生悬浮电位。图3-5夹件肢板与木件连接示意图⑺引线装配引线装配最重要的是控制引线接头及屏蔽质量。目前,高压引线及调压分接线已全部采用冷压端子连接。低压引线由铜排或铜管制作,用螺栓连接。用冷压端子连接引线时,应将冷压端子上的排气孔朝上,导线要理顺平直,要保证导线插入端子内的深度。对于端子内的空隙要用不同规格的扁铜线或圆铜线填充。套筒式冷压端子与引线连接见图3-6。填充的导线要求平直,有一端应倒圆。倒圆的一端在填充的外侧,填充率应达90%以上。冷压后,引线连接必须牢固可靠。图3-6套筒式冷压端子与引线连接示意图1.引线2.填充导线3.冷压端子4.铝箔屏蔽时应将多股导线及冷压端子的空穴用铝箔填充饱满。为避免屏蔽表面出现小的皱褶及尖角等缺陷,屏蔽后要用薄纸板进行圆整或用圆棒碾平,使屏蔽达到紧实、圆滑。⑻总装配变压器总装配前,要对器身进行真空处理,其目的是除去器身绝缘件中的水分,增加绝缘电阻,提高电气强度。器身处理时,真空残压应控制在133Pa以下,对500kV产品,其值应控制在67Pa以下。器身出炉后,为防止绝缘受潮,应在3h内完成扣罩装配。抽空注油及器身浸油后总装时,要检查所有引线的根部绝缘,应无破损。所有紧固件不得松动,不得有悬浮电位的金属件。要防止外购件、配套件的灰尘、杂物及脏污进入变压器内。因为这些灰尘脏物在高电场下容易极化,使电场发生畸变,并构成“小桥”,形成泄漏通道,增加泄漏电流,最后将这通道击穿而造成短路。安装高压套管时,引线的斜梢必须进入均压球内。变压器成品抽真空及静放是排除油中气泡的关键。为使变压器油中气泡及时排除,变压器在静放期间,要按照规定时间对变压器主体、有载开关、升高座、散热器及套管等部位进行放气。⑼试验变压器静放72h即可进行试验。试验前对变压器主体、有载开关、升高座、套管及散热器等部位放气,放气时应以溢油为准。局放试验时,变压器必须牢固接地,不得有悬浮电位的金属件。为防止干扰,变压器应远离电器设备及金属障碍物。为防止电晕放电,高压套管接线端子应罩上均压罩。产品试验连接线应采用屏蔽线。结论本文确定了SFZ10-31500/110电力变压器的电磁计算方案，使我学习了电磁计算的基本知识，对以后的工作有很大的帮助。还研究了减少局部放电的措施，降低了局部放电对变压器的危害。电磁方案计算了变压器铁芯的选择及计算，变压器线圈材料、型式选择、高