110kV电力变压器设计计算

1、- I - SF9-31500/110/11SF9-31500/110/11 双绕组空载调压电双绕组空载调压电力力 变压器设计计算变压器设计计算 摘要摘要 本文主要介绍了电力变压器的发展历史，并且针对 SF9-31500/110/11 双绕组空载调压电力变压器进行了简单的电磁计算和设计，其中计算部分 包括：变压器的电路计算、变压器的磁路计算、变压器的漏磁效应、变压 器短路阻抗计算、变压器的绝缘、变压器温升计算、变压器电动力计算、 变压器整体重量计算等。最后的运算结果符合国家标准，完成了变压器的 整体计算。与此同时简单研究了提高 110 千伏电力变压器抗短路能力的措 施，其中包括设计和工艺：机械

2、强度的校核；铁心的垂直度的控制；对导 线的材质的要求，抗拉强度控制；围板搭装前的处理，控制套装时各线圈 之间的间隙等。其中主要强调了提高绕阻抗短路能力的措施，包括：绝缘 件制造方面，绕组干燥处理 关键词关键词双绕组；电力变压器；短路 - II - 目录目录 摘要.I Abstract.II 第 1 章 绪论.1 1.1 我国电力变压器发展及发展趋势.1 1.2 变压器计算的一般程序.1 1.3 本课题的目的和意义.4 第 2 章 电力变压器设计计算.5 2.1 技术条件.5 2.2 额定电压 电流计算.5 2.2.1 高低压线圈相电压计算.5 2.2.2 高低压线圈电流计算.5 2.3 变压器

3、的电磁路计算.6 2.3.1 铁心的确定.6 2.3.2 线圈匝数计算.6 2.3.3 电压比校核.7 2.3.4 线段排列及计算.7 2.3.5 导线选取.8 2.3.6 线圈计算.8 2.3.7 铁芯中心距的计算.9 2.3.8 窗高的计算.10 2.4 阻抗电压的计算.10 2.5 导线重量和电阻阻值的计算.11 2.5.1 导线长度的计算.11 2.5.2 导线电阻阻值的计算.12 2.5.3 导线重量的计算.12 2.6 负载损耗的计算.12 2.6.1 电阻损耗.12 2.6.2 涡流损耗.13 2.6.3 杂散损耗.13 2.6.4 引线损耗.14 2.7 空载损耗和空载电流的计

4、算.14 2.7.1 铁芯硅钢片总重.14 2.7.2 空载损耗的计算.14 2.7.3 空载电流的计算.14 - III - 2.8 温升计算.15 2.8.1 线圈对油的温升计算.15 2.8.2 油箱尺寸的计算.16 2.8.3 油对空气的温升计算.16 2.9 短路电动力的计算.17 2.9.1 安匝分布的计算.17 2.9.2 漏磁计算.17 2.9.3 短路电流稳定值倍数.18 2.9.4 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力.18 2.9.5 线圈导线应力计算.18 2.10 变压器重量的计算.19 2.10.1 总油重量的计算.19 2.10.2 器身重量.20 2.10.3 油箱

5、重量.20 2.10.4 附件重量计算.20 2.10.5 总重量计算.20 2.11 本章小结.20 第 3 章 提高 110kV 电力变压器抗短路能力的措施.21 3.1 研究意义.21 3.2 提高变压器抗短路能力的方法与措施.21 3.2.1 提高变压器抗短路能力在设计上采取的措施.21 3.2.2 提高变压器抗短路能力工艺上采取的措施.23 3.3 本章小结.25 结束语.26 - 4 - 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 我国电力变压器发展及发展趋势我国电力变压器发展及发展趋势 电力变压器发明与十九世纪末，它为现代远距离恒定电压电流东电系 统的发展奠定了基础。在十九世纪之

6、前，公用供电的早期阶段里，均采用 直流发电系统，人们不得不把发电设备靠近负载地点 1。 于是在各种理论与实践的大力支持下，电力研究学者的共同努力下， 电力变压器应运而生了。 我国的电力变压器制造工业，从建国以来，随着国民经济的发展，特 别是随着电力工业的发展而不断发展。电力变压器单台容量和安装容量迅 速增长， 电压等级也不断提高。 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 年代发展到 550kV 级，现在发展到 750kV 级、1000kV 级。40 年来，我国电力变压器制造技术得到飞速发展，突破高 压和超高压技术禁区，科研开发手段和产

7、品创新能力得到进一步加强。 500kV 电力变压器的科研成果和制造技术的应用， 转化和逐步改善以及其他 变压器类产品的移植，扩散必将促进变压器制造总体水平的进一步提高。 电力变压器的进一步发展趋势是：进一步降低损耗水平，提高单台容 量，电压等级向 10001500kV 特高压发展。 1.21.2 变压器计算的一般程序变压器计算的一般程序 电力变压器计算的任务在于确定变压器的电、磁负载、主要几何尺寸、 性能参数和各部分温升以及变压器重量等。取得合理的经济技术效果。 变压器计算应根据产品设计任务书中给定的数据进行，以下介绍变压 器设计计算步骤 2： a. 根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，

8、决定变压器规格及 其相应的性能参数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路阻抗、负载 损耗、空载损耗及空载电流等。 b. 确定硅钢片型号，及铁心结构形式，计算铁心直径，选择标准直径 得出铁心和铁轭截面积。 c. 根据硅钢片型号，初选铁轭中磁通密度，计算每匝电势。 d. 初选低压线圈匝数，凑成整数匝，根据整数匝再重算出铁心中的磁 通密度及每匝电势，再算出高压线圈匝数。 e. 根据线圈的结构型式，确定导线规格，进行线圈段数（层数） 、匝 - 5 - 数的排列，计算线圈轴向高度和辐向尺寸。 f. 计算阻抗电压，大容量变压器阻抗值应与阻抗电压标准值接近，小 容量变压器的阻抗电压值应小于阻抗电压标准值。

9、g. 计算变压器负载损耗达到标准规定范围。 h. 计算线圈导线对油的温升，不合规定时，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，则需更改铁心直径。 i. 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。 j. 计算空载性能及变压器总损耗。 k. 计算变压器的重量。 其计算过程简化框图如下页图 1-1 所示。 - 6 - - 7 - 1.31.3 本课题的目的和意义本课题的目的和意义 本论文是作者结合当前变压器的发展趋势，以及以后将从事变压器电 磁设计工作的需要来完成的，主要希望达到以下的目的： 将在校的变压器的理论的学习与真正的变压器设计

10、实践相结合，在系 统学习变压器的结构原理基础上，通过自己独立的设计一台变压器，了解 变压器设计的主要过程及相关的方法。在设计的过程中不断学习、消化、 掌握变压器电磁计算的全过程，掌握其计算方法，从而对变压器有一个深 入的了解，希望以后在从事变压器设计、制造的工作过程中，能够更快的 进入工作角色。 本论文的意义是：通过变压器设计加深对变压器原理的理解，掌握变 压器的设计方法，达到举一反三，精通一类变压器的设计方法。为今后从 事变压器设计打下良好和坚实的基础，争取在变压器设计、开发方面能有 一定的贡献。 - 8 - 第第 2 2 章章 电力变压器设计计算电力变压器设计计算 2.12.1 技术条件技

11、术条件 （1）变压器额定容量 SN31500kVA （2）变压器额定线电压和分接范围（一次）U112122.5%/11 （3）短路阻抗：10.5% （4）额定频率：50Hz （5）空载损耗：P0=30.80kW （6）负载损耗：Pk=133.2kW （7）空载电流：0.65% （8）变压器联结组：YNd11 2.22.2 额定电压额定电压 电流计算电流计算 .1 高低压线圈相电压计算高低压线圈相电压计算 1. 高压线圈相电压：高压线圈为 Y 联接。 （U122.5U1）/3（121000+0.05121000）/373350V （U12.5U1）/ 3（121000+0.025

12、121000）/371610V U1/ 3121000/369861.4V （U1-2.5U1）/ 3（121000-0.025 121000）/ 368110V （U1-22.5U1）/ 3（121000-0.05 121000）/ 366370V 2.低压线圈线电压：低压线圈为联接。 低压线圈相电压等于线电压 U11000V .2 高低压线圈电流计算高低压线圈电流计算 1.高压线圈电流：高压线圈为 Y 联结，其线电流等于相电流。 IN=I=S/3UN=150.3A 2.低压线圈电流：低压线圈为联接， 低压线圈线电流为： IN2=S/3U=1653.4A 低压线圈相电流为：

13、I=IN/3S/3UN954.6A - 9 - 2.32.3 变压器的电磁路计算变压器的电磁路计算 .1 铁心的确定铁心的确定 1.硅钢片的选用 硅钢片选用美国 AK 公司 105-30-p-5 冷轧硅钢片。在 50Hz，1.7T 时， 单位损耗为 0.85W/kg 2.铁心直径的计算 铁心是变压器的基本部件，是变压器的磁路和安装骨架。在原理上铁 心的磁导体是变压器的磁路。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，故选择合理的铁心直径是变压器设计中的 一个重要环节。硅钢片总量和空载损耗随铁心直径的增大而增大，而线圈 导线的总量和负载损耗随铁心直径的增大

14、而减小。合理的铁芯直径就是硅 钢片和导线材料的用量比例适当，达到最经济的效果。 根据经验得： 4 Z SKD=5610.12=566.7mm S1=SN/3=10500 S1为三相双线圈变压器每柱容量。 因为我国变压器铁心直径的标准档次 520880mm 每增加 20mm 为一档， 所以铁心直径 D 初选为 580mm。 3.铁芯柱截面积 铁芯级数为 13 级，迭片系数为 0.95，净截面为 2335cm 2 。 .2 线圈匝数计算线圈匝数计算 1.每匝电势初选值 磁通密度的选取直接关系到变压器的空载性能、铁心的温升，以及空 载噪声和运行时过励磁的能力。 基于这些原因，这里磁通

15、密度初选 B=17000 高斯，则每匝电势为 = 450/10233517000450/10 33 tt ABe88.21V/T 2.低压线圈匝数计算 W=U/et=124.7 匝 凑成整数匝，则低压线圈匝数为 125 匝。 3.每匝电势准确值 etU/W=88V/T 4.铁心磁通密度核算 1695910/450 3 = tt AeB 16959 高斯17000 高斯，合格 - 10 - 5.高压线圈匝数计算 最小分接时匝数 WU/et754.2 取 754 匝。 调压线圈匝数： WUA12.5%/ et698602.5%/8819.84 匝， 取 20 匝。 各分接点匝数： 从最小分接到最大

16、分接依次为 754， 774， 794 814， 834。 .3 电压比校核电压比校核 额定电压及各分接电压的偏差，按下式计算： (UUx) 100%/U0.25 式中： U为各分接位置的实际相电压 Ux为各分接位置的计算相电压 UxWxet（Wx为计算分接匝数） (73350-88834)/73350=-0.06合格 (71610-88814)/71610=-0.03合格 (69860-88794)/69860=-0.02合格 (68110-88774)/68110=0.00合格 (66370-88754)/66370=0.03合格 .4 线段排列及计算线段排

17、列及计算 1.高压线圈排列选择及计算 对已知的高压总匝数进行分析，总匝数为 834 匝，选用线性调压方式， 高压线圈匝数为最小分接数 754 匝。高压线圈选择插入内屏连续式绕线方 式，加 20 根撑条，20 个垫块。每 10 匝导线为一饼，则高压线圈分为 84 段。则每饼匝数分布为： 正常饼段数为 71 段， 分接段数为 8 段， 特殊段数为 5 段， 总匝数为 754 匝。 7110849 18754AHBC+ += 2.低压线圈排列选择及计算 低压线圈匝数为 125 匝， 绕线方式选择层式线圈螺旋式绕法，125 匝分 为 2 层绕制， 匝与匝间垫入垫块已增加散热面积。 加 20 根撑条，

18、20 个垫块。 3.调压线圈排列选择及计算 调压线圈匝数为 80 匝，绕线方式选择层式连续式绕制，一匝为一饼。 垫入 20 个垫块，加 20 根撑条。 - 11 - .5 导线选取导线选取 1.高压导线选取 因为高压线圈相电流为 150A，又因为电流密度与负载损耗、温升以及 变压器二次侧突发短路时的动热稳定有关。其极值根据动热稳定要求确定。 为了提高效率，希望变压器损耗降低，电流密度应须适当降低。电流密度 初选 2.4A/mm 2 ，则高压线圈导线导电面积大约为 62.5mm 2 ，高压线圈导线 选用 3 根纸包扁铜线 ZB-t，规格为 3.157.10，辐向并联绕制。导线导电

19、 面积为 65.46mm 2 ，所以电流密度为 2.31A/mm 2 2.低压线圈选取 低压线圈相电流为 954.6A，电流密度初选 2.4A/mm 2 ，则低压线圈导线 导电面积大约为 397.75mm 2 ， 低压线圈导线选用 3 根 18 根 1.505.30 导线 ZB-t 轴向并联绕制。导线实际导电面积为 417.69mm 2 ，所以电流密度为 2.29A/mm 2 3.调压线圈选取 调压线圈相电流为 150A，电流密度初选 3A/mm 2 ，则调压线圈导线导电 面积大约为 50mm 2 ，调压线圈选用单根 4.0013.20 导线绕制，实际导电面 积为 51.94mm 2 ，则电流

20、密度为 2.89A/mm 2 。 .6 线圈计算线圈计算 1.高压线圈尺寸计算 高压线圈导线辐向尺寸 A=3 10 3.15=94.5mm 考虑工厂加工系数 1.03，每饼中有 2 个 6mm 轴向的油道，则高压线圈 的辐向尺寸为 107mm 导线轴向高 h=(b+1.2)84=697.2mm 考虑到高压线圈分为 84 饼，则有 83 条辐向油道，每条油道取 10mm, 则总的轴向尺寸为 1527.2mm 取 1530mm 2.低压线圈尺寸计算 低压线圈导线的辐向尺寸 A=(a+0.15) 18+18 0.04+0.6=31.02 0.15导线绝缘 0.04绕线裕度 0.6 匝

21、绝缘 考虑到低压线圈分为 3 层并有 2 条 12mm 的轴向油道，则低压线圈辐 向尺寸为 A=(31.023+122)1.03=126mm - 12 - 低压线圈单根导线的轴向尺寸： B=(b+0.15)2+0.13+0.6=11.63mm 0.13导线层间电缆纸厚度 考虑到低压线圈匝与匝间有垫块，每层 41 或 42 匝，螺旋式绕组有 20 个垫块，每个垫块高度为 5mm，则低压线圈总的轴向高度为： H11.63341+205=1530.49mm 取 1535mm。 3.调压线圈尺寸计算 调压线圈导线辐向尺寸： A=a+1.5=5.5mm 取 6mm 调压线圈导线轴向尺寸： H=(b+1.

22、5)80=11761.03=1211.28mm 取 1215mm 轴向垫入 79 个高度为 1.5mm 的垫块，则总高度为 1335mm .7 铁芯中心距的计算铁芯中心距的计算 290铁芯半径 14纸筒 油隙R2 低压线圈内半径 304 34LV1 线圈的辐向厚度 12LV 线圈油道尺寸 34LV2 线圈的辐向厚度 12LV 线圈油道尺寸 47LV3 线圈的辐向厚度低压线圈外半径 430 45高低压线圈油道绝缘距离 31HV1 的辐向厚度R1 高压线圈内半径 475 6油道尺寸 32HV2 的辐向厚度 6油道尺寸 32HV3 的辐向厚度高压线圈外半径 582 45高调压线圈油道

23、绝缘距离RT 调压线圈内半径 627 6调压线圈辐向距离调压线圈外半径 633 2=1266 34相间绝缘距离 1300铁芯中心距 - 13 - 绕组分布如图 2-1 所示 3 43 23 13 43 43 2 1 4 1 2 1 2 4 5 66 4 5 TH V 3H V 2H V 1L V 3L V 2LV 1 图 2-1 线圈排列布置图（漏磁通图） .8 窗高的计算窗高的计算 1535导线高和油道高 195至上铁轭 95至下铁轭 1715铁窗高 2.42.4 阻抗电压的计算阻抗电压的计算 线圈的平均电抗高度为 H k=1535mm=153.5cm 如图 2-1 所示，漏

24、磁总宽度： a1+a12+a2=126+45+107+45=323mm=32cm 最小分接时漏磁空道总面积： () 111213112122122232 1111121311121211121312 212121222321222221222322 11 1/3()1/3() /(/) (/)(/)744.8 LH yyy yyyy y a DaaarA Raaar WWWWraWWWWr aWWWWraWWWWr + =+ + += 最小分接时阻抗电压为 UK=49.6fIWDLHK/etHK10 68.32 式中，a11、a12、a21、a22、a23：分别为低、高压绕组辐向厚度，cm -

25、 14 - ay11、ay12、ay21、ay22：分别为低、高压绕组本身油道宽，cm A12：高低压绕组间的油道宽，cm r1、r2：低、高压绕组的平均半径，cm ry11、ry12、ry21、ry22：分别为低、高压绕组中油道平均半径， R12：高低压绕组间油道的平均半径，cm W11、W12、W13、W21、W22、W23：被绕组油道分割的各绕组匝数 W：低压绕组匝数 I：低压绕组额定电流，A HK：高低压绕组平均电抗高度，cm ：洛氏系数 0.5 K：附加电抗系数，连续式 1.02 高、调压线圈间的漏磁空道面积： DHT1=A23R23+1/3(a21+a22+a23)r2+a3r3+

26、 ay21(W21/W21+W22+W23)ry21+ ay22(W22/W21+W22+W23)ry22=500.1 额定分接时漏磁空道面积： D1DLH1/3ahr2(WT1/WH+WT1)+ DHT1(WT/WH+WT1) 2=754.68 UK=49.6fIWDHT1K/etHK10 69.92 最大分接时漏磁空道面积： D2DLH1/3ahr2(WT2/WH+WT2)+ DHT1(WT2/WH+WT2) 2=765.43 UK=49.6fIWDHT2K/etHK10 610.06 式中，WT：不同分接时，调压线圈的匝数 ah：高压绕组的辐向厚度，cm A23：高调压绕组间的油道宽，c

27、m R23：高调压绕组间的油道平均半径，cm a3：调压线圈的辐向厚度，cm r3：调压线圈的平均半径，cm 2.52.5 导线重量和电阻阻值的计算导线重量和电阻阻值的计算 .1 导线长度的计算导线长度的计算 （1）线圈平均半径： 高压线圈为 r1=R1+B1/2=530mm 低压线圈为 r2=R2+B2/2=364mm 调压线圈为 rT=RT+BT/2=630mm （2）线圈的平均匝长 高压线圈 l1=2r110-3=3.33m 低压线圈 l2=2r210-3=2.29m - 15 - 调压线圈 lT=2rT10-3=3.96m （3）线圈导线总长度 高压线圈 L1=l1W=

28、3.33754=2510.82m 低压线圈 L2=l2W2.29125=286.25m 调压线圈 LT=lTW=3.9680=316.8m .2 导线电阻阻值的计算导线电阻阻值的计算 在温度为 75下，铜的电阻系数为0.02135（mm 2/m） ，每相直 流电阻阻值为： 高压线圈 R1=L1/S1=0.021352510.82/65.46=0.8189 低压线圈 R2=L2/S2=0.02135286.25/417.69=0.01463 调压线圈 RT=lT/ST=0.02135316.8/51.94=0.1302 .3 导线重量的计算导线重量的计算 （1）裸

29、导线重量 高压线圈为 Gc1=mL1S110-3=38.92510.8265.46=43884kg 低压线圈为 Gc2=mL2S210-3=38.9286.25417.69=3192.35kg 调压线圈为 GcT=mLTST10-3=38.9316.851.94=439.34kg 式中，m 为相数；S 为总线总截面积 mm2；为导线比重（kg/dm3） ； 铜 线的为 8.9kg/dm3 （2）带绝缘导线重量 高压线圈导线 MC=(0.1B2H2/B1H1+0.9)Gc1= （0.14.359.0/3.157.8+0.9）4388.4=4648.81kg 低压线圈为组合导线 MC=(0.1B2

30、maxH2max/NB1H1+0.9)(0.2B2H2/B1H1+0.8)Gc1=(0.13.0211.63/ 5.31.518+0.9)(/5.31.5+0.8)3192.35=4318.7kg 调压线圈为单线 MC=(0.1B2H2/B1H1+0.9)GcT=(0.1915.2/7.814+0.9)1124.7=1153k g 2.62.6 负载损耗的计算负载损耗的计算 .1 电阻损耗电阻损耗 高压线圈导线： Pr1=mI1 2R 1=315020.8189=55.3kW 低压线圈导线： - 16 - Pr2=mI2 2R 2=3954.620.01470

31、=40.0kW 调压线圈导线 PrT=mI1 2R T=315020.1217=8.8kW 式中，m 为相数，I 为相电流。 .2 涡流损耗涡流损耗 高压线圈： Bm1=0.42IW10 4/H x=1415075410 4/153.5=0.1309T Kw1=k10 2（a 1Bm1f/150） 29.52 Pw1=Pr1Kw1=5.26kW 低压线圈： Bm1=0.42IW10 -4/H x=14954.612510 4/153.5 =0.1381T Kw1=k10 2（a 1Bm1f/150） 22.45 Pw1=Pr1Kw1=0.

32、98kW 其中 k 为与有关的系数，对于铜导线在 75时，k=2.99 1 为绕组的相电流密度 .3 杂散损耗杂散损耗 P=KZ0 2U K 2H K 3/S HK+2(R-RP 或用经验公式 3 0.350.35 10.5% 31500 101.16 ZZKN PUS = 式中，KZ：杂散损耗系数，查电力变压器计算表 7-11，KZ=2.19 0：额定励磁时铁芯中主磁通，韦伯 0=BZAZ BZ：铁芯柱内磁密，0.1T AZ：铁芯柱截面积，cm 2 HK：绕组电抗高度，mm S：油箱内壁周长,mm 2() Zb Z SLR LAB =+ = RP：主漏磁空道的平均半径，mm

33、UK：阻抗电压（） R：油箱的平均折合半径，mm R=(A+B-2M0)/4 A：油箱长度 B：油箱宽度 - 17 - M0：铁芯中心距 .4 引线损耗引线损耗 引线损耗当线圈联结组为 Y 接时不计，联结时为电阻损耗的 0.5 即为低压线圈电阻损耗的 0.5，0.2kW。 变压器总的负载损耗为： Pk=Pr+Pw+Pz+Pl111.7kW 考虑工厂系数 1.02Pk=114kW 2.72.7 空载损耗和空载电流的计算空载损耗和空载电流的计算 .1 铁芯硅钢片总重铁芯硅钢片总重 铁芯柱形式为三相三柱，铁轭截面积与芯柱截面积相等。芯柱采用 45 度斜接缝，8 级阶梯

34、接缝。 铁芯柱重量： Gf1=3h0Ac10 -4=37.651715233510-4=9190.38kg 铁轭重量： Gf2=4M0Ac10 -4=47.651300233510-4=9288.63kg 角重查表得 G2194kg 总重为： Gf=9190.38+9288.63+219420673kg 式中，为硅钢片比重，冷轧硅钢片7.65kg/dm 3；h 0为铁窗高；M0为铁 芯中心距 .2 空载损耗的计算空载损耗的计算 P0=Kp0GfP0=1.20.8520.67=21.08kW 取 25kW .3 空载电流的计算空载电流的计算 空载电流的有功分量 I

35、FeP0/10SN=21080/3150000.07 空载电流的无功分量 I=KI0(qFeGFe+NfqAf)/10SN=0.65% 式中，KI0为激磁电流系数；qFe铁芯单位质量的磁化容量；GFe铁芯总重；Nf 接缝数目；q接缝单位面积的磁化容量；Af接缝处净面积 22 0.653 Fe II+= - 18 - 0.653/0.65=1.0061.25 在误差允许范围内。 2.82.8 温升计算温升计算 .1 线圈对油的温升计算线圈对油的温升计算 1.高压线圈： 表面单位热负荷为： q1(100+k4)/100)k1IWck2/k3l 1.122.1150102.311/(

36、1-2040/3330)2(303.15+7.10) 545W/mm 2 式中，k31-沿圆周垫块数垫块宽度/线饼的平均匝长，称为线饼的遮盖 系数；k1为系数，铜导线时 k122.1；Wc 为每饼线段匝数；为导线电流 密度；k2为线匝绝缘修正系数，k21；k4为导线总的附加损耗百分数 （85） ；l 为线饼的周长，单螺旋，连续式及纠结式时，l=2(na+b)；n 为 线饼总沿辐向导线并联总根数；a、b 为绝缘导线的厚度和宽度； 1) 正常线段导线匝绝缘厚度的校正温升 11kjq10 -4=29.55450.0001=1.61K 2) 线段油道宽度的校正温升 12dDq1/15502545/15

37、500.70K 式中 dD 为校正温度（） ，由电力变压器计算图 8-11 查得。 3) 线圈对油的温升 10.159q1 0.7+ 11+12=13.09+1.61+0.70=15.40K 2.低压线圈： 表面单位热负荷为： q2(100+k4)/100)k1IWck2/k3l 1.122.1954.612.291/(1-2030/2290)2(231.02+11.633) 371.4 W/mm 2 式中，k31-沿圆周垫块数垫块宽度/线饼的平均匝长，称为线饼的 遮盖系数；k1为系数，铜导线时 k122.1；Wc 为每饼线段匝数,螺旋式线圈 W1；为导线电流密度；k2为线匝绝缘修正系数，k2

38、1；k4为导线总的 附加损耗百分数（85） ；l 为线饼的周长，单螺旋，连续式及纠结式时， l=2(na+b)；n 为线饼总沿辐向导线并联总根数；a、b 为绝缘导线的厚度和 宽度； 1) 正常线段导线匝绝缘厚度的校正温升 21kjq10 -4=4371.40.0001=0.15K 2) 线段油道宽度的校正温升 - 19 - 22dDq1/1550-8371.4/1550-1.92K 式中 dD 为校正温度（） ，由电力变压器计算图 8-11 查得。 3) 线圈对油的温升 20.159q2 0.7+ 21+22=10.01+0.15-1.92=8.24K 3.调压线圈： 表面单位热负荷为： qT

39、(100+k4)/100)k1IWck2/k3l 1.122.115012.891/(1-2040/3168)2(14.0+13.2) 372.8 W/mm 2 式中， k31-沿圆周垫块数垫块宽度/线饼的平均匝长，称为线饼的遮 盖系数；k1为系数，铜导线时 k122.1；Wc 为每饼线段匝数,螺旋式线圈 W 1；为导线电流密度；k2为线匝绝缘修正系数，k21；k4为导线总的附 加损耗百分数（85） ；l 为线饼的周长，单螺旋，连续式及纠结式时， l=2(na+b)；n 为线饼总沿辐向导线并联总根数；a、b 为绝缘导线的厚度和 宽度。 a.正常线段导线匝绝缘厚度的校正温升 T1kjq10 -4

40、=29.5372.80.0001=1.1K b.线圈对油的温升 T0.159qT 0.7+ T1=10+1.1=11.1K .2 油箱尺寸的计算油箱尺寸的计算 油箱高度 H窗高2 倍最大铁轭片宽垫脚高度铁芯至油箱盖距离 1715+2570+25+90=2970mm 油箱宽度 B高压线圈外径线圈到箱壁间距离 1164+5201684mm 油箱长度 L2 铁芯中心距高压线圈外径间隙 21300+1164+3604124mm .3 油对空气的温升计算油对空气的温升计算 本变压器为油浸风冷式变压器，假设所有变压器产生的热量全部由冷 却器和散热器处向外散发，变压器其他部位

41、不向外散发热量。 变压器总损耗为 P=Pk+P0=139kW 查电力变压器计算附表 8-1 选用 2 台 120 管扁管散热器有效散面 积为 224m 2。所以油箱表面的热负荷为： qT=139000/224620W/mm 2 油对空气的温升为 y0.191qT 0.832.7K - 20 - 2.92.9 短路电动力的计算短路电动力的计算 .1 安匝分布的计算安匝分布的计算 表 2-1a 区域划分 区域 高压（121kV）低压（11kV） 匝数高度匝数高度 1.插入段80（8 饼）141.417(6 层)208.147 2.正常段250（25 饼）457.536（12 层）4

42、40.784 3.正常段250（25 饼）457.536（12 层）440.784 4.正常段257（26 饼）470.836（12 层）440.784 表 2-1b 安匝分布 区域 高压安匝 低压安匝 不平衡安 匝 平均安匝 平均高度 CM 19.5314.29-4.7611.91174.77 229.7628.571.1929.165449.14 329.7628.571.1929.165449.14 430.9528.572.3829.76455.79 总和1001000.001001528.84 .2 漏磁计算漏磁计算 由由表 2-1b 可得漏磁组高度： Hp=hp1+

43、hp2+ hp3+ hp41528.84mm153cm 横向洛氏系数s： u=/h32.3/153=0.21 vs/h（1.4+1.74）/1530.02 式中，为线圈辐向尺寸，cm。 h 为漏磁组轴向高度，cm。 ss1+0.003D，s1为绕组内半径与铁芯柱半径之差，D 为铁芯柱直径 根据 u，v 查电力变压器计算图 6-27 所示曲线得s为 0.49 漏磁总安匝（） ： （m+m-1）Cpm=1Cp1+(1+2)Cp2+(2+3)Cp3+3Cp3 =4.7611.91+（4.76+1.19）29.165+(1.91+1.91)29.165+2.3829.76 - 21 - =370.46

44、3 .3 短路电流稳定值倍数短路电流稳定值倍数 Zs=SN100/psd=31500100/810 6=0.39 K1=100/UZK+Zs=100/9.92+0.39=10.47 式中，UZK为变压器阻抗电压（） ；Zs为线路阻抗（） ；psd为系统短路容 量（kVA） ，110kV 时 psd810 6kVA。 .4 不平衡安匝漏磁组所产生不平衡安匝漏磁组所产生的的总轴向力总轴向力 Fa=8.04Kch 2K I 2 sRp(INW) 2（ m+m-1）Cpm/10 11=43.84t 式中，Kch为冲击电流系数，根据经验，值取 1.18 .5 线圈导线应力计算线圈导线应力计算 1.高压线圈导线应力计算 短路时线圈导线上的拉应力计算： 112.8Kch 2K I 2R pIN 2W/mnH XA110 872.25kg/cm2 短路时线圈导线上轴向弯曲应力计算： 212.8Kch 2K I 2 nIN 2W ml 2/mnab21010102.37kg/cm2 （1