1、 南 京 理 工 大 學畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者:學 號：教學點:沙洲職業(yè)工學院專 業(yè):10級機械電子工程題 目:10kV級電力變壓器的設(shè)計指導者： 評閱者： 二零一二年 四 月南 京 理 工 大 學畢業(yè)設(shè)計（論文）評語學生姓名： 班級、學號： 題 目： 綜合成績： 指導者評語： 指導者(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）評語評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 變壓器理論是電機學的分支，盡管變壓器是一個靜止的設(shè)備，在其匝鏈于一個鐵心上的兩個或幾個繞組回路之間可以進行電磁能量的交換

2、與傳遞，已廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟各部門，各領(lǐng)域。使用變壓器，可使得發(fā)電機，傳輸電力的電網(wǎng)以及應(yīng)用電力的用電設(shè)備，都有可能選擇最合適的工作電壓，安全而經(jīng)濟的運行。變壓器主要包括油箱，線圈，絕緣和結(jié)構(gòu)件等，變壓器的設(shè)計主要進行的是變壓器的電磁計算和器身線圈，結(jié)構(gòu)件的計算。變壓器的設(shè)計順序是根據(jù)計算單中的數(shù)據(jù)首先進行鐵心的設(shè)計，然后是夾件和線圈的設(shè)計，最后是油箱的設(shè)計，設(shè)計過程中要保證裝配尺寸的準確。此次設(shè)計的變壓器的功能主要是用來穩(wěn)定電壓，另外本臺產(chǎn)品為S11系列，損耗較小，符合節(jié)能降耗的原則。完成此總成的設(shè)計主要包括三方面的工作第一是方案的選擇，第二是設(shè)計計算，第三是結(jié)構(gòu)的設(shè)計。為保證所設(shè)計零部件

3、的可靠性，還應(yīng)進行一定的試驗。關(guān)鍵詞 變壓器 傳輸 損耗 配電系統(tǒng) 節(jié)能降耗畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title The design of the cover in the transformer of 10kvAbstractThe theory of electrical transformer is a branch of learning, but it has been widely used in national economic departments in various fields as an energy converter . The use of the tr

4、ansformer, can make electricity transmission grid and the application of the electrical equipments choose the most appropriate operating voltage for the safe and economic operation. Transformer includes the fuel tank, coil, insulation and pieces of the structure, the design of the transformer is cal

5、culated for the electromagnetic and the structure of the calculation. The order of the transformer design is based on the data in the calculation, the first is the design of the core, then folder and coil, and finally the fuel tank design, in the design process we must ensure the exact size of assem

6、bly. The main functions of this transformer is to stabilize voltage, and this transformer belongs to S11,smaller loss ,in line with the principle of saving energy and reducing consumption.I have to do several missions for finishing the design. First, choosing a proper programmer of the design; Secon

7、d, finishing the design and calculation; Third, finishing the configuration of the design. We have to do some experiments for the design to assure the ability of the assemblies and parts.Keywords transformer transmission loss distribution system saving energy.目 次1.摘要 12 變壓器概述 32.1 變壓器原理及分類 .52.2 變壓器

8、設(shè)計的目的范圍及意義.52.3 變壓器發(fā)展概況.52.4 變壓器發(fā)展方向.62.5 變壓器的設(shè)計任務(wù)及要求.73 做好變壓器設(shè)計應(yīng)注意的問題73.1熟悉國家標準.73.2熟悉產(chǎn)品規(guī)格及用戶要求.84 設(shè)計方案84.1 相關(guān)變壓器參數(shù)的確定.84.2 鐵心直徑的選擇104.3 鐵心截面設(shè)計124.4 低壓線圈匝數(shù)計算154.5 高壓線圈各分接匝數(shù)的確定和電壓比較核對164.6 線圈及相關(guān)布置形式的確定184.7 導線規(guī)格的選取及層數(shù)的確定184.8 絕緣半徑194.9 引線的選取及相關(guān)參數(shù)的確定214.10 油箱的設(shè)計計算22 5 減少變壓器漏磁場引起的附加損耗的措施23 6變壓器實驗246.1

9、最后實驗數(shù)據(jù)26結(jié)論.27致謝.28參考文獻.29附錄.30附錄1變壓器設(shè)計圖紙.30附錄2變壓器主要產(chǎn)品部件使用說明3210kV級變壓器的設(shè)計1變壓器概述1.1變壓器的原理及分類變壓器是一種通過改變電壓而傳輸交流電能的靜止感應(yīng)電器。它有一個共用的鐵心和與其交鏈的幾個繞組，且它們之間的空間位置不變。當某一個繞組從電源接受交流電能時，能通過電感生磁，磁感生電的電磁感應(yīng)原理改變電壓（電流），在其余繞組上以同一頻率，不同電壓傳輸出交流電能。變壓器分為電力變壓器和特種變壓器。電力變壓器又分為油浸式和干式兩種。目前，油浸式變壓器用作升壓變壓器，降壓變壓器，聯(lián)絡(luò)變壓器和配電變壓器，干式變壓器只在部分變壓器

10、中使用。電力變壓器可以按繞組耦合方式，相數(shù)，冷卻方式，繞組數(shù)，繞組導線材質(zhì)和調(diào)壓方式分類。1.2變壓器設(shè)計的目的范圍及意義變壓器是電網(wǎng)配電的重要設(shè)備，主要包括運行在主干電網(wǎng)的輸電變壓器和運行在終端的配電變壓器兩部分。目前，變壓器產(chǎn)品按電壓分為高端變壓器，220-550千伏變壓器，110-200千伏變壓器以及小于110千伏的變壓器?？梢哉f，變壓器行業(yè)的發(fā)展與電力建設(shè)息息相關(guān)，中國目前證處于電力建設(shè)的高峰期，未來兩年中國電力建設(shè)將仍然呈現(xiàn)熱火朝天的局面。電力新增裝機容量的增長必然導致發(fā)電設(shè)備需求的大幅增長，而目前發(fā)電設(shè)備與輸變電設(shè)備的構(gòu)成比例大約為1：12，據(jù)此比例估計，國內(nèi)變壓器市場容量接近70

11、0億kVA。我過電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策主旨是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為我國的一項基本國策，隨國家有關(guān)政策的落實，節(jié)能效果顯著的非晶合金變壓器發(fā)展前景廣闊。所以現(xiàn)在設(shè)計變壓器的原則是在保證性能良好的情況下節(jié)材節(jié)能，降低損耗。1.3變壓器發(fā)展概況目前國內(nèi)具有一定規(guī)模的變壓器生產(chǎn)廠家有近1000家，可制造變壓器、互感器、電抗器、調(diào)壓器及其配套組件等各種產(chǎn)品，年產(chǎn)量約1.4億kVA、產(chǎn)值近80億元的盈利制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，在變壓器總產(chǎn)量13383萬kVA中，年產(chǎn)量2000萬kVA的企業(yè)有1家，年產(chǎn)量1000-2000萬kVA的企業(yè)有2家，年產(chǎn)量200- 600萬kVA的企業(yè)有11家，年產(chǎn)量100-2

12、00萬kVA的企業(yè)有14家，（即年產(chǎn)量100萬kVA以上企 業(yè)共有28家，合計生產(chǎn)9983萬kVA,約占當年變壓器總產(chǎn)量的74.6%）；總產(chǎn)量50-100萬kVA 的企業(yè)有22家，（合計生產(chǎn)1321萬kVA，約占當年變壓器總產(chǎn)量的9.8%）。上述50家企業(yè)變壓器總產(chǎn)量約占當年變壓器總產(chǎn)量的84%。保定天威集團有限公司其主導產(chǎn)品為電力變壓器，電壓等級涵蓋10-1000KV，其中500KV級、220KV級變壓器為公司拳頭產(chǎn)品，其經(jīng)濟技術(shù)水平和整機性能已達到國際先進水平。公司于1997年通過了ISO9001國際標準的質(zhì)量體系認證，1999年又獲得了南非國家標準局國家電力試驗中心（NETFA）的生產(chǎn)能

13、力認證書。公司是國內(nèi)核電唯一供應(yīng)商，同時還是國內(nèi)唯一具有殼式變壓器生產(chǎn)能力的制造廠家，使天威集團在輸變電重大裝備之一的變壓器產(chǎn)品及其配套設(shè)備上已經(jīng)具有完整知識產(chǎn)權(quán)和世界領(lǐng)先的核心技術(shù)。1.4變壓器發(fā)展方向從當前城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的情況來看，我國供電電網(wǎng)要求配電變壓器小容量化，降低噪聲，就近安裝，美化環(huán)境，環(huán)網(wǎng)供電，以盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改善電壓品質(zhì)。我國的變壓器制造業(yè)和使用總的發(fā)展趨勢是： 采用新材料，降低損耗。 采用新結(jié)構(gòu)，以求重量輕、體積小。 提高產(chǎn)品的可靠性，減少甚至免維修。 防火防爆，安全供電。 節(jié)約原材料，降低成本。針對我國目前電網(wǎng)用電峰谷進一步加大的現(xiàn)狀，要提高配電變壓器的過

14、載能力，要求其具有較強的超銘牌運行能力。研究科學的效率曲線，盡可能按高效運行的原則合理選用。跟蹤國際潮流，進一步簡化配電變壓器的結(jié)構(gòu)，取消無功勵磁，分接開關(guān)做到高度的通用化、標準化、互換化，增加自身的保護功能。見于變壓器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一些新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用也層出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術(shù)在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調(diào)容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、R型變壓器、單相變壓器、有載調(diào)壓變壓器、組合式變壓器、箱式變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導變壓器等。新材料的應(yīng)用：非晶和金和速冷法制成的硅鋼片，激光照射和機械壓痕

15、的高導磁取向硅鋼片，HI-B高導磁取向電工鋼片，菱格上膠絕緣紙。新工藝的應(yīng)用：階梯疊鐵心工藝，圓柱矩軛鐵心的應(yīng)用，貼心自動疊裝生產(chǎn)線，鐵心硅鋼片的專業(yè)生產(chǎn)，用激光刀作切割刀，繞組整體套裝，繞組用恒壓裝置壓緊處理，采用墊塊預(yù)壓。改進技術(shù)的應(yīng)用：采用橢圓形繞組，采用半油道結(jié)構(gòu)，解決直流電阻不平衡率問題，不同硅鋼片搭配使用的性能變化，一種新的D聯(lián)結(jié)方法，配電變壓器低壓引線的改進，變頻調(diào)速繞線機。新技術(shù)的應(yīng)用：現(xiàn)場裝配型（ASA）變壓器，向超高壓、大容量變壓器發(fā)展，SF6氣體絕緣變壓器，硅油變壓器，超導變壓器等。通過國外與國內(nèi)技的電力變壓器設(shè)計比較,我們有應(yīng)加強國內(nèi)變壓器設(shè)計的創(chuàng)新力度,另一個角度也說

16、明電力變壓設(shè)計也是很值得我們?nèi)パ芯亢驮O(shè)計的課題。1.5變壓器的設(shè)計任務(wù)及要求變壓器的設(shè)計任務(wù)主要包括變壓器的型式，額定容量，冷卻方式，額定電壓與調(diào)壓方式以及變壓器阻抗電壓值的確定等。按照有關(guān)國家標準如電力變壓器及三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求和部件標準等，確定變壓器電磁負載，幾何尺寸和電，熱，機械方面的性能數(shù)據(jù)，以滿足使用部門的要求。要有良好的工藝性，使其制造簡單，產(chǎn)品的價格應(yīng)便宜。要求設(shè)計者要綜合考慮上述各種因素，進行多方案比較分析，選取最佳方案。2做好變壓器設(shè)計應(yīng)注意的問題2.1熟悉國家標準“標準”就是技術(shù)立法。任何一臺產(chǎn)品是否能夠出廠，關(guān)鍵在于它是否符合標準中的各項規(guī)定。只有在產(chǎn)品性

17、能滿足標準的前提下，討論其技術(shù)經(jīng)濟性能才有意義。因此，要搞好產(chǎn)品設(shè)計，首先應(yīng)當熟悉標準。按我國現(xiàn)行標準體系，標準分為國家標準(GE)、行業(yè)標準(JB與ZB以及1)L)以及企業(yè)標準達：個等級。標準又分為強制性與非強制性(又稱推薦性標淮)兩類。另外、根據(jù)對外開放的需要，為使我國產(chǎn)品趕真甚至超過世界先進國家的水平，我們還推廣采用了國際電工委員會標準。此外，對有些出口產(chǎn)品，有時還應(yīng)參考采用其他國際先進標難。其中如英國標準(BS)，美圍標很(AN51，IEEE)，德目標冶(DIN，v1)t)，日本標準(JEC，JEM)，前蘇聯(lián)標很(Post)，加拿大標準(CSA)，法國標準(NF)以及奧地利標難(AS)

18、等等。與產(chǎn)品設(shè)計關(guān)系最密切的“國標”除前述的GB/ l094與GBT 645lGBT10228等之外，還有GB 3ll等。2. 2熟悉產(chǎn)品規(guī)格及用戶的要求產(chǎn)品型號：SZ11-1600/10 額定容量：1600KVA額定電壓：1000042.5%/400V 相數(shù)：3額定頻率：50Hz 聯(lián)結(jié)組別：Dyn11 空載損耗：1.85kW 負載損耗：15.2kW 阻抗電壓百分數(shù)：4.5% 絕緣等級：A級冷卻方式：油浸風冷 使用形式：戶內(nèi)使用了解用戶的要求是非常必要的前期工作,一個企業(yè)經(jīng)濟效益的高低在于產(chǎn)品是否適銷對路，是否生產(chǎn)成本較低、產(chǎn)品質(zhì)量高且銷售價格合理，尤其是在當今社會主義市場經(jīng)濟條件下，國家強調(diào)

19、不能單純看產(chǎn)值，而應(yīng)著重用效益來衡量一個企業(yè)。不言而喻，一個企業(yè)的產(chǎn)品的銷售情況就成了企業(yè)的生命線。為此，在產(chǎn)品設(shè)計時除了考慮通用化、系列化之外，還應(yīng)很好考慮各種用戶的不同要求，以盡量滿足不同用戶的需要。尤其應(yīng)當著重開發(fā)在市場1：競爭能力強的產(chǎn)品。變壓器的電磁計算應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書中所給定的技術(shù)參數(shù)來進行其結(jié)果首先必須滿足國家標準及有關(guān)技術(shù)標準中的規(guī)定以及用戶的要求，同時還應(yīng)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。通常所說的“優(yōu)化設(shè)計”，就是以實現(xiàn)上述要求為目標的。3設(shè)計方案3.1相關(guān)變壓器設(shè)計參數(shù)的確定3.1.1額定電壓和額定電流的計算電壓、電流及匝數(shù)的計算是在假定變壓器沒有電阻，沒有漏磁和沒有鐵耗的情況

20、下進行的，因為這些問題對計算結(jié)果影響很小。由于三相變壓器有Y接法(或YN接法)與D接法兩種類型，因此在計算電壓、電流時，必須注意線值與相值的關(guān)系，下面分別介紹本設(shè)計用到的Dyn11接法這種情況。D(三角形)接法(見圖3-1)。這種接法多用于中、低壓繞組。其特點為相電壓等于線電壓，但相電流為線電流的1/ ，即圖3-1 三相變壓器的D接法另外，對于有分接抽頭的變壓器，還應(yīng)分別計算在不同分接下的電壓和電流。上所述可知：根據(jù)已知的額定容量、額定電壓(包括各分接電壓)、變壓器繞組的接法以及相數(shù)等，按照上述各有關(guān)公式、即可計算出所需的線、相電流可以及各分接下的電壓。額定電壓和額定電流的計算過程：1.高壓線

21、圈為D接線時，其各級分接的線電壓和相電壓相等，即:2.低壓線圈為“y”型接線時，其線、相電壓分別為：3.高壓線圈為D型接線時，其線、相電流分別為： 4.低壓線圈為y型接線時，其線電流和相電流相等，即： 3.2鐵心直徑的選擇3.2.1影響鐵心直徑選擇的主要因素：鐵心是變壓器的磁路和骨架。首先，從變壓器原理的分析可知，在保持鐵芯磁密一定的條件下，鐵芯直徑的增大將使得繞組匝數(shù)減少，換句話說，鐵芯材料消耗的增加特使得導線材料的消耗減少并使得短路阻抗、負載損耗值降低；如果減少鐵芯直徑，則會得出相反的結(jié)論。其次，如保持繞組匝數(shù)不變增大鐵芯直徑將使得磁密降低，而空載電流、字載損耗均將相應(yīng)下降，但鐵芯材料消耗

22、將增加；反之，如減少鐵芯直徑則有可能引起鐵芯過飽和以致使空載電流和空載損耗均大為增加。此外對電力變壓器來說，短路阻抗是一個很重要的性能參數(shù)，在設(shè)計時要求嚴格地控制在一定范圍之內(nèi)。根據(jù)計算短路阻抗公式可知，短路阻抗的電抗分量。若要維持短路阻抗為一定值，則需要使繞組電抗高度Hx減少，并使縱向漏磁等效而積增大，即增加輻向尺寸而減少繞組高度，以使繞組和整個變壓器的尺寸向?qū)挾偷姆较虬l(fā)展。相反，如減少鐵芯直徑而使繞組匝數(shù)增加時為保持短路阻抗不變，則整個變壓器的尺寸將向窄而高的方向發(fā)展。綜上所述可知：鐵芯直徑的選取百先將關(guān)系到整個變壓器的制造成本。這主要應(yīng)視鐵芯材料的增加(或減少)及導線材料的減少(或增加

23、)之中哪一個量變化對制造成本的影響更大來決定，在這一點上，變壓器的設(shè)計類似于其他電機的設(shè)計，存在一個最優(yōu)的銅鐵比選擇的問題。其次，鐵芯直徑的變化還將影響到變壓器各技術(shù)件能參數(shù)(如空載電流”空載損耗、負載損耗、短路阻抗等)的改變，而在設(shè)計時這些件能參數(shù)值的變化均應(yīng)符合相應(yīng)國家標淮的規(guī)定。第三，如前所述，鐵芯直徑的選取還影響到整個變壓器的尺寸、形狀等。最后，鐵芯直徑的選取還要考慮系列化、通用化的要求。因此鐵芯直徑的選取是一個復雜的技術(shù)經(jīng)濟問題，往往也是變壓器實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。3.2.2截面的選擇鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面（如圖3-2）。矩形截面續(xù)充系數(shù)最高，心片種類久剪切、疊積和裝配均根簡軋

24、但由于我國目前還不生產(chǎn)殼式變壓抵因而矩形截面鐵心在國內(nèi)用得很少 圖 3-2鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面鐵心直徑的大小，直接影響材料的用量、變壓器的體積及性能經(jīng)濟指標。故選擇經(jīng)濟合理的鐵心直徑是變壓器設(shè)計的重要一環(huán)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導線重量和負載損耗隨鐵心直徑增大而減小。合理的鐵心直徑就是硅鋼片和導線材料的用量比例適當，打破到最經(jīng)濟的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和導線材料直接有關(guān)。根據(jù)關(guān)系式的推導，鐵心直徑D與變壓器容量P的四分之一次方成正比的關(guān)系，但因為變壓器分單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦等，同樣容量但肖耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理

25、容量進行計算，為了計算方便，均以每柱的物理容量為基礎(chǔ)，按下式求出鐵心直徑: K系數(shù)，由硅鋼片性能和導線材料而定，采用冷軋硅鋼片，銅導線時，K取5357，本設(shè)計K取57。一柱容量，三相雙繞組變壓每柱容量為: KVA。按標準直徑取的275mm。3.2.3.迭片系數(shù)迭片系數(shù)是由硅鋼片的標稱厚度，波浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定迭片系數(shù)，因其他因系變化不大。本設(shè)計迭片系數(shù)取0.97。故鐵心有效截面積為539.902平方厘米3.3鐵心截面的設(shè)計首先根據(jù)參考文獻1P36表2“常用心柱截面的特征和適用范圍”選取“多級圓形截面”，該截面是用的最廣泛的心柱截面形狀。級數(shù)越多，截面越

26、接近于圓形，填充系數(shù)越大，理論上可以接近與100，但級數(shù)增多，鐵心片的規(guī)格多，加工，疊積困難，因此填充系數(shù)實際上只能達到90%。然后選取常用的鐵心疊積形式，根據(jù)天威公司具體生產(chǎn)情況，采用三相三柱式標準全接縫不斷軛片鐵心疊積形式，該形式電工鋼片剪切方便，利用率較高，工藝相對簡單，是小型鐵心采用的形式。鐵心的角接縫結(jié)構(gòu)可根據(jù)參考文獻1P44表2-11“常見的鐵心邊柱角接縫的結(jié)構(gòu)特征和使用情況”可以查出本變壓器鐵心從用料和生產(chǎn)工藝考慮用“標準斜接縫（帶尖斜接縫）”較適合。該接縫形式的鐵心片為純450斜角片，鐵軛外側(cè)有尖角伸出，但角部內(nèi)側(cè)有與尖角相同的空穴，局部提高了磁密，搭接面積受尖角大小的影響，剪

27、切方便，電工鋼片利用率也高，是近幾年來公司采用最多的接縫形式。3.3.1鐵心級數(shù)的確定鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個圓。這個階梯開的級數(shù)愈多，有效截面愈大，但制造工時也愈多。根據(jù)材料供應(yīng)情況和制造工藝水平，盡力增加鐵心柱級數(shù)。根據(jù)參考文獻1附錄二可以查出當鐵心直徑是275mm時，本計設(shè)鐵心柱直徑取8級。從第1級到第8級各級的片寬B1 -B7分別是270，250，230，200，180，140，110,70。迭厚分別為28，30， 17，19，10，14,8,6。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以確定鐵心截面圖。圖3-3 鐵芯直徑級數(shù)3.3.2 鐵心片尺寸的計算這種截面的鐵心片不能是每片寬度都不相同，按照

28、上述的數(shù)據(jù)可以得出截面級鐵共分了8級，每組鐵片都具有相同的寬度，才便于剪切和加工。鐵心級數(shù)越多，鐵心的填充系數(shù)越大，但電工鋼片的規(guī)格越多，不容易制作。根據(jù)參考文獻1P46電工鋼片片型尺寸的計算公式，可以得出該三相三柱式鐵心所需的四種規(guī)格：1號片：L=H+2Bi+2B2 （3-1） 2號片：L=2M+Bi （3-2）3號片：L1=Bi/2+a L2=Bi/2-a L=H+B1+2B2 （3-3） 4號片：L= H+B1+2B2 （3-4）級號i=1，2，3，.8B1為最大一級片寬B2為與主級的高度差a 為電工鋼片在搭接時出角寬，根據(jù)本公司生產(chǎn)規(guī)格a=5mm。相關(guān)尺寸標號均在圖紙上標出。鐵心截面各

29、級電工鋼片的具體尺寸如下表所示：級號BLL1L2片型127011851號片22501145323011054200104551801045614010457110985870985127011702號片22501150323011304200110051801080614010407110101087097012709151401303號片22508951301203230875120110420084510595518086595856140905756571108756050870915403012709154號片22508953230875420084551808656140905711

30、0875870915表3-1 鐵心疊片參數(shù)表3.4低壓線圈匝數(shù)的計算1每匝電壓的確定按電磁感應(yīng)定律得每匝電壓：式中：B磁通密度，千高斯；AC鐵心有效截面，平方厘米。2初選每匝電壓已知鐵心截面AC、硅鋼片牌號，即可初選每匝電壓伏匝3低壓線圈匝數(shù)的確定低壓線圈匝數(shù)的確定最后求得每匝電壓和磁密B用和低壓線圈電壓初算低壓線圈匝數(shù)為匝匝數(shù)不能有小數(shù)，取低壓線圈匝數(shù)為13匝，故每匝電為：伏匝磁密B為B=45017.77539.902=14.81千高斯3.5高壓線圈各分接匝數(shù)的確定和電壓比較核對2.5相電壓 ；2.5匝數(shù) N2.5%=25017.77=14.1取14匝計算高壓線圈匝數(shù)，首先從-10開始。-1

31、0時的匝數(shù)N10%=UP9et=.77=506.5實際-10時相電壓U=50717.77=9009.39與標準電壓誤差為：WC=9009.39-=0.104%0.25%-7.5%時的匝數(shù)N-7.5%=507+14=521實際-7.5%時的相電壓U=9009.39+1417.77=9258.17與標準電壓誤差為：WC=9258.17-=0.088%0.25%-5%時的匝數(shù)N-5%=521+14=535實際-5%時的相電壓U=9258.17+1417.77=9506.95與標準電壓誤差為：WC=9505.95-=0.063%0.25%-2.5%時的匝數(shù)N-2.5%=535+14=549實際-2.5

32、%時的相電壓U=9506.95+1417.77=9755.73與標準電壓誤差為：WC=9755.73-=0.059%0.25%額定時的匝數(shù)N0%=549+14=563實際額定時的相電壓U=9755.73+1417.77=10004.51與標準電壓誤差為：WC=10004.51-=0.045%0.25%+2.5%時的匝數(shù)N+2.5%=563+14=577實際+2.5%時的相電壓U=10004.51+1417.77=10253.29與標準電壓誤差為：WC=10253.29-=0.033%0.25%+5%時的匝數(shù)N+5%=577+14=591實際+5%時的相電壓U=10253.29+1417.77=

33、10502.07與標準電壓誤差為：WC=10502.07-=0.020%0.25%+7.5%時的匝數(shù)N+7.5%=591+14=605實際+7.5%時的相電壓U=10502.07+1417.77=10750.85與標準電壓誤差為：WC=10750.85-=0.008%0.25%-+10%時的匝數(shù)N+10%=605+14=619實際+10%時的相電壓U=10750.85+1417.77=10999.63與標準電壓誤差為：WC=10999.63-=-0.003%0.25%額定時的相電壓 U0%=19178伏3.6 線圈及相關(guān)布置形式的確定線圈是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路，是變壓器的基本部件，也

34、是變壓器檢修的主要部件，它是由銅，鋁和圓扁導線繞制，再配置各種絕緣件組成的。變壓器容量和電壓等級的不同，線圈所具有的結(jié)構(gòu)特點亦各不相同，其中包括匝數(shù)，導線截面，并聯(lián)導線換位，繞向，線圈的連接方式等。線圈必須具有足夠的電氣強度，耐熱強度和機械強度，以保證制造或修理后的變壓器能夠可靠的運行根據(jù)經(jīng)驗可得本臺變壓器高壓線圈為多層圓筒式，低壓線圈為螺旋式。高壓在外，低壓在內(nèi)的布置形式。3.7 導線規(guī)格的選取及層數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計需要，選取導線規(guī)格見表4-1導線匝絕緣線厚線寬截面積并繞根數(shù)匝絕緣線厚線寬截面積并繞根數(shù)正常段ZB-0.4536.719.551ZB-0.45310706.7946分接段2高壓低壓

35、表3-1 導線規(guī)格線圈輻向尺寸的計算首先，高壓線圈采用紙包扁銅線，規(guī)格為厚3mm，線寬6.7mm，雙邊總絕緣厚為0.45mm，繞制方式為一根軸向并繞，總匝數(shù)為619匝，共繞8層。第一到七層為79匝，第八層為66匝，其中不滿79匝的部分均用紙墊條墊平首先計算低壓輻向尺寸，前四層：3.54+0.0824+0.83=16.75mm，后四層：3.54+0.0824+0.83=16.75mm，第三層和第四層之間要加油道，采用瓦楞紙板厚5mm。，相關(guān)數(shù)據(jù)中包括余量和工藝系數(shù)，軸向尺寸為7.280+5=581mm。對于低壓線圈，繞線規(guī)格為紙包扁銅線，線厚為3mm，線寬為10mm，雙邊總絕緣厚為0.45mm，

36、并繞根數(shù)為46根軸向并繞。首先繞線的輻向尺寸3.53+0.5+5+3.53+0.5=27mm，兩層之間要加油道，采用瓦楞紙板厚5mm。軸向尺寸：10.556+6=594mm，其中包括余量和工藝系數(shù)。3.8絕緣半徑(見圖3-4)變壓器絕緣是電力變壓器，特別是高壓和超高壓電力變壓器的重要組成部分。從變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計方面來說，通常分為六大部分，即繞組、鐵心、引線、器身、油箱重量。其中，繞組、引線、器身和總裝(涉及外絕緣)四大部分直接與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕緣問題。另外，絕緣問題無論是在變壓器制造過程中，還是在變壓器運行中往往都是最敏感、最直觀地表現(xiàn)出來，所以變壓器絕緣成為變壓器制造廠家

37、和使用部門員為關(guān)注、最為重視的問題。制造和運行經(jīng)驗表明，電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)及其絕緣材科的可靠性，直接影內(nèi)到變壓器運行的可靠性。在保證運行可靠性的前提下，縮小變壓器絕緣距離，具有明顯的經(jīng)濟意義。因此，合理地確定變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和正確選用絕緣材科，具有重要的技術(shù)經(jīng)濟意義。研究變壓器絕緣，就是要把握住變壓器絕緣的內(nèi)在聯(lián)系，做到合理地確定變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和正確選用絕緣材料，以便在保證可靠性的前提下。設(shè)計出性能先進，且是最經(jīng)濟的變壓器來。主絕緣距離是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和制經(jīng)驗確定的。R1=137.5R2=R1+2+C=137.5+7=144.5R23=R2+B12=144.5+8=152.5R3=R2+B1=14

38、4.5+16=160.5R34=R3+A2=160.5+10=170.5R4=R3+A=160.5+20=180.5R45=R4+B22=180.5+19.25=199.75R5=R4+B2=180.5+38.5=219Dx=2R5=2219=438M0=Dx+5=438+12=450圖3-4 絕緣半徑R1鐵心柱半徑R2低壓線圈內(nèi)半徑R23低壓線圈內(nèi)半徑R3低壓線圈平均半徑R34高低壓線圈間空隙平均半徑R4高壓線圈內(nèi)半徑R45高壓線圈平均半徑Dx高壓線圈處徑Mo兩鐵心柱的中心距離B1低壓線圈輻向尺寸B2高壓線圈輻向尺寸其它數(shù)據(jù)見主絕緣距離表3.9引線的選取及相關(guān)參數(shù)的確定線圈的套裝形式是低壓線

39、圈在內(nèi)，高壓線圈在外的形式套裝。一是根據(jù)線圈軸向尺寸大小來定，二是因為高壓線圈外側(cè)要有分接開關(guān)引線出頭，高壓線圈套在外面保證出頭方便。對于低壓線圈來說首先，低壓線圈出頭均在上側(cè)，出頭引線用原線，輸入端和輸出端引線因為都在上側(cè)出頭所以距離較近，所以為了避免兩引線出頭相接觸，在兩引線之間用絕緣紙板隔開。下面根據(jù)電流強度來選取接出引線，因為低壓三相采用y接法，所以相電流和線電流均為2309.4A。所以根據(jù)此數(shù)據(jù)查參考文獻1P322引線的型式和截面采用1080（厚寬）銅排，中性點零線電流偏小，低壓零線上的線電流是其它三相線電流的三分之一，所以線電流為769.8A，所以根據(jù)該電流值從參考文獻1中第328

40、頁中選用油中外套紙管圓銅線引線，引線的直徑為16mm。高壓端線圈采用D接型式，要有8個分接區(qū)間，所以要有9個分接頭來保證接入8種不同的匝數(shù)，因為是D接，所以在最后一層繞線是應(yīng)接入一段繞線，匝數(shù)為14匝，具體如圖4-1所示。圖4-1 繞組繞線及油道示意圖若是Y接的話就不用另外接入一段線，這主要取決與接線方式的不同。分接引線從側(cè)面引出，但引出位置并不是最外側(cè)，而是偏離正側(cè)向水平距離50mm的一個位置，具體偏離方向是向左還是向右是根據(jù)油箱箱蓋上的分接開關(guān)來確定的。偏離50mm的水平距離是本公司采用的較保險的距離。之所以偏離正側(cè)面一定的距離的原因一是因為為了更靠近分接開關(guān)而節(jié)約材料，二是為了使引線與箱

41、壁有較遠的絕緣距離，另外根據(jù)計算中的各分接開關(guān)的電流值來選取高壓分接開關(guān)引線型式。根據(jù)計算單中電流分接引線中線電流最大的是92.38A，根據(jù)參考文獻4中第326頁按長期負載溫升選取油中紙包銅電纜引線的截面，所以可查出選用每邊包絕緣厚度為3mm的規(guī)格為25mm2的銅電纜較為合適，通過的額定電流為120A,選擇引線的原則是在保證電流不超過額定電流的情況下盡量減少絕緣紙的厚度，是為了更好的保證該引線的散熱。3.10 油箱的設(shè)計計算變壓器在運行時，鐵心中通過的磁通會在鐵心中產(chǎn)生損耗，繞組中通過的電流在繞組中也會產(chǎn)生損耗。除此以外，繞組電流引起的漏磁通，鐵心過勵磁時在鐵心外的漏磁通，會在各個結(jié)構(gòu)件，如線

42、圈，鐵心結(jié)構(gòu)件，油箱中產(chǎn)生附加損耗，冷卻裝置的油泵和風扇也有損耗。各種損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這些熱量的一部分用來提高各個部分的溫度，另一部分則向各個部件附近的冷卻介質(zhì)散出熱量，變壓器所用的絕緣材料都有一定的熱壽命。所以油箱的附部件中散熱部分占很大比例。變壓器的油箱有兩種基本形式，平頂油箱和拱頂油箱。平頂油箱為桶形結(jié)構(gòu)，下部主體為油桶狀，頂部為平面箱蓋；拱頂油箱為鐘罩式結(jié)構(gòu)，下底為盤形或槽形，上部為鐘形箱罩，其間用箱沿和膠條結(jié)合成整體。平頂油箱適用于容量較小的產(chǎn)品，鐵心加繞組的重量不是很大的情況下采用平頂油箱。本變壓器采用平頂油箱。3.10.1油箱器身相關(guān)參數(shù)的確定油箱尺寸是由線圈尺寸,線圈對油箱的

43、距離、開關(guān)、套管、引線尺寸的布置決定的,油箱尺寸的最后確定,是由布置圖來定,介在計算時也應(yīng)盡量估計準確.因為高壓側(cè)電壓較低,套管小,故油箱尺寸主要由開關(guān)決定.開關(guān)是WSP型,線圈對箱壁的距離按35KV級絕緣距離取55mm即可,但考慮降低雜散損耗,最小取100-200 mm.按圖中要求的距離估算油箱尺寸.1.油箱的寬度;B=D+B1;D=2R5=2219=438;B1=172B=2219+172=610油箱的長度圖3-7 油箱尺寸的估計2.油箱高度墊腳厚取16mm,墊腳絕緣厚取3mm,上鐵軛至油箱頂端一般為200-300mm，本設(shè)計中取281mm.油箱高度=墊腳厚+墊絕緣厚+窗高+2鐵軛高+上鐵

44、軛至油臬頂端距離上面我們已經(jīng)算出了油箱的內(nèi)側(cè)尺寸，油箱長為1860mm，寬為610mm，高為1485mm，根據(jù)參考文獻5第373頁“10kv級及以下桶式油箱箱壁，蓋，底以及箱沿螺拴，螺孔間距”中可查出該變壓器容量為1600kva時油箱箱壁厚6mm，箱底厚8mm，箱蓋厚10mm，所以根據(jù)此數(shù)據(jù)可以得出該油箱器身的外形尺寸分別為油箱長1872mm，寬622mm.4減少變壓器漏磁場引起的附加損耗的措施漏磁場引起的損耗降低變壓器效率，引起變壓器個別部件的過熱。隨著變壓器容量增大，漏磁場引起的損耗的絕對值和相對值均增大，散熱越來越困難。所以應(yīng)該采取專門措施以減少這種損耗。減少漏磁場引起的損耗的最有效措施

45、是減少漏磁場本身。這種措施雖然是可行的，但是這將導致短路電流增大，限制了標準中規(guī)定阻抗電壓數(shù)值。在漏磁場數(shù)值為一定的前提下，采取下列措施可以減少損耗：a.改善漏磁場圖形并使漏磁通沿著引起最小損耗的路徑通過(控制漏磁場)b正確地選擇變壓器個別元件的結(jié)構(gòu)和尺寸；c采用某些不導電和不導磁材料代替導電和導磁材料。1改善漏磁場圖形在同心式繞組中存在橫向(徑向)漏磁場，它使繞組導線損耗增大。橫向漏磁場還能在油箱壁中引起很大的損耗。由此得出結(jié)論：所有繞組的磁勢分布應(yīng)使橫向漏磁場最小。以前認為在損耗方面最適宜的情況是沿繞組高度方向磁勢不平衡度最小。但是近來的研究表明，這個結(jié)論并不與實際相符，因為漏磁感應(yīng)的分竊

46、與磁勢的分布差別很大。應(yīng)該采用計算的方法和對比(即將幾個漏磁感應(yīng)分布方案進行比較)的方法來確定繞組磁勢最佳分布。當繞組端部存在很強的橫向漏磁場時，例如在雙同心式繞組中，有時采用由變壓器鋼片制成的成分路，放置在繞組端部，這種磁分路能改善磁場，吸引磁力線，使之更直些。在可能產(chǎn)生較大損耗的地方，采用磁分路使漏磁通繞過這些元件，這樣可使漏磁場引起的損耗大大降低。流過下夾件支板的漏磁通，大部分流向鐵心，并且垂直疊片表面進入鐵心邊緣疊片組。為了減少損耗，可以采用硅鋼片制成的磁分路布置在夾件的支板上。這時流過一相夾件肢板的漏磁通大部分沿縱向磁分路流向相鄰的一相。沿著油箱壁放置磁分路，并使流向油箱壁的大部分漏

47、磁通流入磁分路，這樣就可以減少油箱壁中的損耗c有時亦在油箱內(nèi)側(cè)采用由銅板或鋁板等非導磁材料制成的屏蔽代替磁分路，這種屏蔽內(nèi)的禍流屏蔽了企圖進入油箱的漏磁通，從而可降低損耗。2正確選擇元件的結(jié)構(gòu)和尺寸減少損耗的第二項措施包括選用橫截面尺寸不大的導線的尺寸)，采用并聯(lián)導線進行換位或直接采用換位導線。(特別是在垂直漏磁場方向)另外，大電流引線布置必須符合下列規(guī)定，銅排應(yīng)以窄面對箱壁。為了減少引線漏論用 銅排相互間距離應(yīng)盡可能縮小，相鄰銅排的電流應(yīng)互相補償。以上這些辦法都是能減少由于漏磁引起的損耗c3采用新型的材料采用新型的非傳統(tǒng)材料來制造個別結(jié)構(gòu)元件，以大大地降低漏磁場引起的損耗。這項措施包括采用絕

48、緣材料(層壓木、玻璃鋼)來制造壓板及其它零件，此外采用非導磁材料來制造油箱等。5 變壓器試驗變壓器試驗主要是驗證變壓器產(chǎn)品的性能是否符合有關(guān)標準或技術(shù)條件的規(guī)定和要求，發(fā)現(xiàn)變壓器結(jié)構(gòu)和制造上是否存在影響變壓器正常運行的缺陷，考核產(chǎn)品采用的新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料是否合理，為開發(fā)新產(chǎn)品和改進產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)。通過試驗可以驗證變壓器能夠在額定條件下長期運行，并且能夠承受預(yù)期的各種過電壓及過電流的作用而不影響變壓器的壽命。試驗一般均在變壓器制造廠內(nèi)進行。所有性能試驗均應(yīng)以額定條件為基準。試驗過程中，凡能影響變壓器性能的外部組件應(yīng)安裝就位。變壓器試驗環(huán)境溫度為10-40C。應(yīng)用與變壓器試驗的所有測量儀器必須

49、是通過計量檢定并在有效期限內(nèi)。當試驗測量的數(shù)據(jù)需校正到參考溫度時，對于油浸式變壓器，其參考溫度取75C。根據(jù)標準規(guī)定，變壓器試驗分為例行試驗，型式試驗和特殊試驗三類。1.例行試驗每臺變壓器都要進行的試驗。例行試驗的目的是檢驗設(shè)計，工藝，制造的質(zhì)量。a. 繞組電阻測量；b. 電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標號檢定；c. 短路阻抗和負載損耗測量；d. 空載電流和空載損耗測量。2.型式試驗在一臺有代表性的變壓器產(chǎn)品上所進行的試驗，以證明被代表的變壓器也符合規(guī)定要求。型式試驗的目的是檢查結(jié)構(gòu)性能是否滿足標準和技術(shù)條件。a.溫升實驗；b.絕緣型式試驗。3.特殊試驗除型式試驗和例行試驗外，按制造廠和用戶協(xié)議所進行的試

50、驗。a. 絕緣特殊試驗；b. 繞組對地和繞組件的電容測定；c. 暫態(tài)電壓傳輸特性測定；d. 三相變壓器零序阻抗測量；e. 短路承受能力試驗；f. 聲級測定；g. 空載電流諧波測量；h. 風扇和油泵電機所吸取功率測量。變壓器的主要性能參數(shù)變壓器的主要的性能參數(shù)的選取，應(yīng)保證變壓器可靠運行為基礎(chǔ)，綜合考慮技術(shù)參數(shù)的先進性和合理性，結(jié)合損耗評價，提出變壓器的技術(shù)經(jīng)濟指標。同時要考慮系統(tǒng)的安全運行，運輸和安裝空間的需要，要考慮提出高性能參數(shù)的同時，變壓器的制造成本也相應(yīng)的增加。主要包括以下幾個方面：1短路阻抗2負載損耗3空載損耗等。5.1最后的試驗數(shù)據(jù)最后根據(jù)本公司變壓器試驗站的測試，國家標準規(guī)定的該變壓器的數(shù)據(jù)如下,試驗值可以在標準值的10%范圍以內(nèi)：實驗數(shù)據(jù)表實驗值裕度標準值結(jié)論空載損耗W176410%1850合格負載損耗W1580610%15200合格總損耗W1753410%17571合格短路阻抗%4.4610%4.5合格經(jīng)確定該變壓器各數(shù)據(jù)符合國家標準，試驗結(jié)果合格。結(jié) 論在本次設(shè)計過程中，相關(guān)變壓器的設(shè)計和圖紙的繪制