電力變壓器保護畢業(yè)設計

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文檔簡介

1、　　S11-500/10-0.4變壓器的設計及制造工藝　　摘要：對于目前在城網、農網改造中新S9型、S11型配電變壓器，還有卷鐵心、非晶合金、全密封、組合、干式、高燃點油、SF6氣體絕緣等變壓器，就要求向小容量化、降低噪聲、就近安裝、美化環(huán)境、環(huán)網供電，以盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改裝電壓品質方向發(fā)展。在此基礎上，配電變壓器除滿足保護可靠和安裝、使用方便的基本要求外，

2、努力在不增加太多投資的情況下，使配電變壓器做到降耗節(jié)能。所以對于S11型低耗能、全封閉變壓器就有研究的必要，所以本人想對S11-500/10-0.4型變壓器進行設計以對其損耗進行分析。　　通過該課題設計可達到1）培養(yǎng)學生正確的設計思想與設計方法；2）培養(yǎng)學生綜合、靈活應用所學知識去分析和解決工程設計中遇到的一些工程技術問題；3）提高學生調查研究、設計計算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基

3、本技能。　　關鍵詞：變壓器；卷鐵心；S11-M；二次線損；損耗 　　S11-500/10-0.4 type transformer design and manufacturing　　Abstract: For the present in the city nets, rural reform S9 type,

4、 S11 new type distribution transformer, and roll core, amorphous alloy, and the seal, combination, the dry, high flash point SF6 gas oil, insulation transformer, requires the capacity to reduce noise, small, and drew nea

5、r unto installation, beautify the environment, ring network power supply, to try to shorten the low voltage wiring, reduce secondary line loss, modified voltage quality development direction. On this basis, the dist</

6、p>　　Through the project design can be up to 1) train students' correct design idea and design methods; 2) students' comprehensive, flexible application knowledge to analyse and solve engineering enc

7、ountered in the design of some technical issues; 3) to improve the students' study, design calculation, theoretical analysis, access to information and drawing pattern of each respect such as the basic skills.

8、　　Key words: transformer; Roll core; S11; Secondary line loss; loss　　前言　　一、電力變壓器在電力工業(yè)中的地位和作用　　1.電力變壓器的發(fā)展歷史

9、　　1882年高納德（Gaulard)和吉伯斯（Gibbs)的交流供電系統(tǒng)，獲得英國專利。他們用一種叫做“第二發(fā)電機”（具有開口鐵心，是變壓器的前身）的設備來升高和降低電壓。　　第一臺閉合鐵心，在鐵心柱外有繞組的變壓器，是1884年9月16日由德利（M.Dery)、伯拉錫（O.Blathy）和濟拍勞斯基（K.Zipernovsky）在匈牙利的干茨（Ganz）工廠制造出來的，這

10、臺變壓器是單相變壓器，容量為1400KVA，電壓比為120/72V，頻率為40Hz，并在他們的專利申請中首次使用“變壓器”這一術語。　　1885年在達佩斯展覽會上展出了這臺設備。　　美國人威斯丁豪斯（Westinghouse）買了幾臺高納德和吉伯斯的交流電壓變換設備及其專利，開始重新進行機械和電氣設計。1886年第一臺用于交流照明系統(tǒng)的變壓器投入使用并獲

11、得成功，隨著這一項技術得到迅速的發(fā)展。1890年AEG（原德國通用電氣公司）工廠的多里弗-多不夫斯基（M.O.Dolivo-Do-browsky）發(fā)明了三相變壓器。　　從1886年變壓器用于照明得到實際使用后，交流輸電電壓和容量增長很快。1949年新中國成立以后。隨著國民經濟的快速發(fā)展，電力工業(yè)也同樣得到了快速發(fā)展，特別是改革開放以來，電力工業(yè)的發(fā)展速度更比以前有所提高，見表1-1。</p

12、>　　表1-1 新中國電力工業(yè)和變壓器工業(yè)的發(fā)展　　2.電力變壓器在國民經濟中的作用　　由于電力做為能源，可以從能源產地將煤炭、石油、天然氣或核能的轉換成電力后，很方便的通過變壓器由輸電線路將電能輸送到需要動力能源的地方。電力輸送比其他形式的能源輸送都更簡單、方便，如圖1-3所示。

13、　圖1-3 變壓器在電力網中的應用示意圖　　Fig l-3 The application of transformer in electrical diagram　　變壓器的工作原理與結構　　變壓器的基本工作原理　　變壓器是利用電磁感應原理工作的。因此，它的結構是兩

14、個或兩個以上互相絕緣的繞組套在一個共同的鐵芯上，它們之間通過磁路的耦合相互聯(lián)系。所以，如同旋轉電機一樣，變壓器也是以磁場為媒介的。兩個繞組中的一個接到交流電源上，稱為一次繞組，另一個接到負載上，稱為二次繞組。當一次繞組接通交流電源時，在外加電壓作用下，一次繞組中有交流電流流過，并在鐵芯中產生交變磁通，其頻率和外加電壓的頻率一樣。這個交變磁通同時交鏈一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應定律，便在二次繞組內感應出電動勢。二次繞組有了電動勢，便向負載

15、供電，實現(xiàn)了能量傳遞。　　圖1—1 單相變壓器原理圖　　如圖1-1所示，它是由兩個匝數(shù)不等地繞組繞在一個閉合的鐵芯上構成的。鐵芯是用硅鋼片疊裝而成的，鐵芯柱左邊的繞組稱為一次繞組（也稱初級繞組或原繞組），其匝數(shù)為N1。另一側繞組稱為二次繞組(也稱次繞組或副繞組)，其匝數(shù)為N2。當二次側開路，將一次側接入交流電壓U1時，則一次繞組中便有電流I0流過，這個電

16、流通常稱為空載電流。空載電流便產生空載磁動勢，在鐵芯中便有磁通Φ0通過，此時在一、二次側便產生感應電動勢。　?。?—1）　　（1—2）　　式中：　　—一次側自

17、感電動勢(V)；　　—二次側互感電動勢（V）；　　—電源頻率()；　　—一次繞組匝數(shù)；　　—二次繞組匝數(shù)；　　—交變

18、主磁通的最大值（Wb）；　　在空載情況下，兩繞組的電壓比為：　?。?—3）　　式中為變壓比[4]。　　電力變壓器基本結構　　隨著變壓器技術的發(fā)展，其結構越

19、來越趨于復雜。變壓器的品種繁多，結構型式也是千變萬化，如圖1-2為一臺電力變壓器外形結構。結合電力變壓器的基本結構概況作一介紹，其結構組成部分如下（圖1-3）：　　圖1—2 電力變壓器外形實例圖　　圖1—3 電力變壓器基本構成　　變壓器是由套在一個閉合鐵芯上的兩個繞組組成的，鐵芯和繞組是變壓器最基本的組成部分。此

20、外，還有油箱、儲油柜、吸濕器、散熱器、防爆管或壓力釋放閥、絕緣套管等等。變壓器各部件的作用如下：　　鐵芯：它是變壓器電磁感應的磁通路，變壓器的一、二次繞組都繞在鐵芯上，鐵芯是用導磁性能很好的硅鋼片疊裝成的閉合磁路。為了減少渦流，鐵芯一般采用含硅1%～4.5%，厚度為0.23mm～0.35mm的硅鋼片疊裝而成。　　繞組：它是變壓器的電路部分。變壓器分高、低

21、壓繞組，即一次、二次兩繞組。它是由絕緣銅線或鋁線繞成的多層線圈套裝在鐵芯上。導線外邊的絕緣一般采用紙絕緣。　　油箱：它是變壓器的外殼，內裝鐵芯、繞組和變壓器油，同時起一定的散熱作用。　　儲油柜：當變壓器油的體積隨油溫的變化而膨脹或縮小時，儲油柜起著儲油和補油的作用，以保證油箱內充滿油。儲油柜還能減少油與空氣的接觸面，防止油被過速氧化和受潮。一般儲油柜的容

22、積為變壓器油箱容積的1／10。儲油柜上裝有游標管，用以監(jiān)視油位的變化，即油位計。　　吸濕器：由一個鐵管和玻璃容器組成，內裝干燥劑如硅膠。儲油柜內的油是通過吸濕器與空氣相通。吸濕器內裝干燥劑吸收空氣中的水份及雜質，使油保持良好的電氣性能，吸濕器又稱呼吸器。　　散熱器：當變壓器上層油溫與下層油溫產生溫差時，通過散熱器形成油的循環(huán)，使油經散熱器冷卻后流回油箱，

23、起到降低變壓器溫度的作用。為提高變壓器油冷卻得效果，可采用風冷、強迫油循環(huán)和強油水冷等措施。　　安全氣道：裝于變壓器的頂蓋上，桶狀或喇叭形管子，管口用玻璃板封住并用玻璃刀刻上“十”字。當變壓器內有故障時，油溫升高，油劇烈分解產生大量氣體，使油箱內壓力劇增，這時安全氣道玻璃板破碎，油及氣體從管口噴出，以防止變壓器油箱爆炸或變形，目前一般采用壓力釋放閥來代替安全氣道又稱防爆管。

24、　　高、低壓絕緣套管：它是變壓器高、低壓繞組的引線到油箱外部的絕緣裝置，起著固定引線和對地絕緣的作用。　　分接開關：它是調整電壓比的裝置。雙繞組變壓器的一次繞組及三繞組變壓器的一、二次繞組一般都有個分接頭位置3～5（三個分接頭中間分接頭為額定電壓位置，相鄰分接頭相差±5%，多分接頭的變壓器相鄰分接頭相差±2.5%）。

25、;　　氣體繼電器：它是變壓器的主要保護裝置，裝于變壓器的油箱和儲油柜的連接管上。變壓器內部發(fā)生故障時，氣體繼電器的上觸點接信號回路，下觸點接斷路器跳閘回路，能發(fā)出信號并使斷路器調閘。 　　二、變壓器設計計算應注意的問題　　設計者在計算前，應仔細審閱合同規(guī)定的詳細要求條款與有關標準的規(guī)定，尤其對非標準產品和某些特殊要求的產品，應引起足夠的重視，常見非標準及

26、特殊要求如下：　　a.變壓器是否在正常條件下使用，如環(huán)境溫度、海拔高度等。　　b.三繞組變壓器及自藕變壓器的容量組合。.　　c.電壓組合、調壓范圍及有載調壓變壓器級電壓的選取。　　d.變壓器絕緣水平有無特殊要求（主要指高壓變壓器）。

27、;　　e.阻抗電壓有無特殊要求（主要指高壓變壓器）。　　f.空載損耗和負載損耗之比是否有特殊要求。　　三、變壓器設計計算步驟　　a.決定基本的電磁參數(shù)：決定高壓、中壓及低壓繞組的線電壓、相電壓、線電流、相電流及繞組電流。　　b.鐵心直徑估計和繞組匝數(shù)的確定。</p&

28、gt;　　c.繞組計算及主縱絕緣的確定：主要包括高、中及低壓繞組型式的選擇，繞組尺寸的計算，主、縱絕緣距離的確定，對于高電壓大容量變壓器應進行沖擊分布和絕緣強度的計算。　　d.阻抗電壓計算　　e.繞組數(shù)據(jù)、鐵心數(shù)據(jù)及油箱尺寸的計算。　　f.損耗計算：空載

29、損耗、負載損耗計算，而負載損耗中主要是渦流損耗、不完全換位損耗及結構損耗的分析計算。　　g.溫升計算：包括繞組對油的溫升以及不同冷卻方式的溫升計算。　　h.繞組機械力的計算。　　i.重量計算。　　j.夾件、壓板、油箱等部位機械強度的分

30、析計算。　　第二章電力變壓器電磁計算　　2.1 技術條件　　額定容量：500KVA，3相，　　頻率: 50Hz　　額定電壓：高壓10kV；低壓0.4kV

31、 　　額定電流：高壓：28.87A；低壓：721.7A　　繞組連接方法：Dyn11　　額定電壓比：10±5%/0.4kV 　　空載電流：　　空載損耗：680W<

32、;/b>　　負載損耗：5150W　　阻抗電壓：　　2.2額定電壓和電流的計算　　2.2.1高、低壓線圈額定電壓計算　　高壓線圈為D聯(lián)結：</p

33、>　　線電壓：　　低壓線圈為Y聯(lián)結：　　相電壓：　　2.2.2高、低壓線圈額定電流計算　　高壓線圈電流：<

34、/b>　　低壓線圈電流： 　　2.3鐵芯主要尺寸的確定　　2.3.1鐵芯直徑選擇　　鐵芯柱直徑的大小，直接影響有

35、效材料的消耗、變壓器的體積及性能等技術指標，故選擇技術經濟合理的鐵芯直徑是變壓器計算的重要內容。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵芯柱直徑的增大而增大，而線圈導線重量和負載損耗則隨鐵芯柱直徑增大而減小。合理的鐵芯柱直徑，應使硅鋼片和導線材料用量比例適當，達到最經濟的效果。鐵芯直徑選得過大時，鐵重增大，而用銅量減少，變壓器成矮胖形；鐵芯直徑選得過小時，則會得到相反的結果。　　變壓器每柱容量

36、：　　應用經驗公式計算鐵芯柱直徑，查《電力變壓器計算》表3.5冷軋片取50~55。　　==180~198mm　　取D=188mm。　　硅鋼片選取：該變壓器的硅鋼片是冷軋高導磁取向硅鋼片，型號為27QG100，即標稱

37、厚度為0.27mm.這種硅鋼片性能好，單位損耗?。?0， 1.7T時單位鐵損1.0w/kg，多為低損耗比變壓器所采用。最小磁感應強度（在50Hz、800A/m交變磁場強度下測得），理論密度，最小疊片系數(shù)為。　　2.3.2鐵芯截面積計算　　為了適應圓線圈的要求及充分利用線圈內部空間，鐵芯柱一般制成階梯圓柱形，各小階梯（級）均為矩形，如圖2-1。</p

38、>　　圖2—1 鐵芯截面圖　　1—接縫 2—油道　　鐵芯截面積見表2-1　　表2—1鐵芯截面積　　由于冷軋硅鋼片的方向性強，在鐵芯柱與鐵軛轉角處，磁通沿垂直于硅鋼片的軋

39、制方向通過，引起勵磁電流和空載損耗增加。為了避免這種情況，一般采用斜接縫疊積法如圖2-2。　　圖2—2 鐵芯的接縫　　2.4線圈匝數(shù)計算　　2.4.1初選每匝電壓　　根據(jù)電磁感應原理，感應電勢的有效值與主磁通之間的大小關系：</

40、p>　　（2—1）　　式中：　　—頻率，取為50；　　—線圈匝數(shù)；　　—磁

41、通，；　　—鐵芯柱內磁通密度初選值，暫定為16.9(kGS)；　　—鐵芯凈截面積（cm2）；　　每匝電壓計算如下：　　當額定頻率為50Hz時　　et===10.41 (V/

42、匝)　　2.4.2低壓線圈匝數(shù)確定　　低壓線圈匝數(shù)：　　WD=（匝）　　取整數(shù)為：22匝　　確定每

43、匝電壓：　　磁通密度：　　2.4.3高壓線圈匝數(shù)確定　　額定分接匝數(shù)　?。ㄔ眩?lt;/b>

44、　　取953匝。　　分接的匝數(shù)　?。ㄔ眩?lt;/b>　　取48匝。　　最大分接匝數(shù)：匝；最小分接匝數(shù)：匝

45、2.4.4電壓比校核　　一般只校核高壓線圈的相電壓，因為它帶有分接調壓線圈。由于et是根據(jù)低壓線圈計算的，故低壓線圈的相電壓偏差很小，可以不必計算。　　各分接線/相電壓為：　　對于±5×5%分接調壓的高壓線圈的額定電壓及各分接的電壓按以下方式校核：&l

46、t;b>　　(2—2)　　式中：　　—相電壓的標準值；　　—計算的相電壓；　　合格</p

47、>　　合格　　合格　　2.5線圈幾何尺寸的計算　　2.5.1導線選取　　低壓線圈</p

48、>　　低壓導線選?。航M合導線是由兩根或三根略有絕緣的扁導線組合而成，外面包有規(guī)定的共同匝絕緣，即多根并聯(lián)導線只相當于單根導線的匝絕緣，從而線圈每段輻向尺寸可以減少。電壓等級高的變壓器，當采用組合導線后，其匝絕緣占線段輻向尺寸減少。因此，采用組合導線繞制的線圈無疑可以提高鐵芯窗口的空間利用系數(shù)。組合導線采用厚度較小的扁導線組成自然可以降低導線的渦流損耗。

49、;　　每匝采用6根組合扁導線（3并2列的方式），裸線取b×a為3.55mm×9.5mm 導線帶絕緣的高度：9.5+0.5=10(mm)　　導線帶絕緣寬度：3.55+0.5=4.05(mm)　　電流密度： (A/mm2)　　高壓線圈

50、　　同心式線圈中渦流損耗與線圈導線輻向厚度的平方成正比。隨著變壓器容量的增大，線圈導線尺寸增大，因此對于大容量變壓器而言，限制線圈中的附加損耗是十分重要的。盡管可以采用多根截面較小的導線導線并聯(lián)繞制線圈，但截面小，并聯(lián)根數(shù)過多，線圈繞制困難，甚至無法繞制，因此目前采用換位導線來解決線圈中附加損耗過大問題。　　為了便于換位，導線并聯(lián)根數(shù)一般采用奇數(shù)。導線規(guī)格，原則上采用目前變壓器

51、線圈通用的扁線規(guī)格。為了降低附加損耗，導線截面積不宜過大，一般扁導線厚度在1.25至2.88mm；寬度在4至10mm。　　每匝采用根組合扁導線，裸線取b×a為1.9mm×3.75mm。　　導線帶絕緣的高度：3.75+0.5=:4.25(mm)　　導線帶絕緣寬度：1.9+0.5=2.4(mm)&

52、lt;/p>　　電流密度：(A/mm2)　　2.5.2導線排列　　低壓線圈排列　　低壓線圈采用雙層式，共22匝，6根并聯(lián)繞制，分為2層。每層11匝。

53、　高壓線圈排列　　高壓線圈采用多層式，共1001匝，單根繞制，分12層。前11層每層84匝，第12層為77匝。　　2.5.3線圈高度計算 　　電力變壓器線圈高度,對阻抗電壓值以及變壓器的溫升、機械力、材料消耗和重量等技術指標均有影響，因此，在線圈型式選定后，確定線圈高

54、度是變壓器計算中重要內容。　　線圈高度，一是指線圈壓縮后的總高度；另一是指線圈的電抗高度。所謂電抗高度，是指變壓器阻抗電壓計算時的線圈凈高度（線圈起末頭間，裸線到裸線之間的距離）。　　中小型變壓器及一部分大型變壓器，不受鐵路運輸高度限制，這種變壓器線圈高度的計算，主要是滿足阻抗電壓的要求。　　低

55、壓線圈高度　　取線圈高度為374mm，下圖為低壓線圈示意圖：　　高壓線圈高度　　取線圈高度為365mm，下圖為高壓線圈高度示意圖：　　2.5.4線圈輻向寬度

56、;　　低壓線圈：　　高壓線圈：　?。╩m）　　2.5.5絕緣半徑及窗高　　線圈橫軸絕緣半徑<

57、;b>　　線圈縱軸絕緣半徑　　下圖為高壓線圈和低壓線圈幅向尺寸示意圖：　　圖1 低壓線圈　　圖2 高壓線圈　　3.窗高的計算<p&g

58、t;　　因此，H0取405mm　　2.5.6導線長度　　線圈平均半徑　　低壓線圈為　　高壓線圈為

59、　　線圈平均匝長　　低壓線圈為　　高壓線圈為　　線圈導線總長度　　低壓線圈為 <

60、;/b>　　高壓線圈為　　2.5.7線圈直流電阻　　75℃時每相導線直流電阻計算如下：　　低壓線圈：（）　　高壓線圈：（）<

61、/b>　　2.5.8導線重量計算　　1. 裸導線重量　　式中：　　—導線總長（m）；　　—導線的面積mm2由《

62、電力變壓器計算》續(xù)表4.3查得；　　—導線比重，銅導線（8.9g/cm3）　　低壓線圈重量 　　高壓線圈重量　　1. 紙包導線重量　　(1)

63、低壓線圈重量 　　(2) 高壓線圈重量　　2.6阻抗電壓計算　　阻抗電壓的大小表征了變壓器在額定負載時的電壓降是變壓器的重要　　技術參數(shù)，它對變壓器的制造成本、短路電流的大小、電壓質量的高低以及系統(tǒng)運行性能

64、等都有顯著的影響。我國雙繞組和三繞組變壓器以及自禍電力變壓器的標準短路阻抗值，應根據(jù)國家標準的規(guī)定。對于特種變壓器，其阻抗電壓的標準值應根據(jù)其具體運行特性而定。　　阻抗電壓是指變壓器二次繞組短路并流過額定電流時，變壓器原邊繞組所應施加的額定頻率的電壓，通常用額定電壓的百分值表示。它是變壓器計算中的重要內容，對變壓器的運行和技術經濟指標均具有重要的影響。

65、　2.6.1額定阻抗電壓　　漏磁空道總面積　　低壓線圈半徑　　高壓線圈半徑　　以上各式中：<

66、;p>　　—高壓線圈輻向寬度（cm）；　　—低壓線圈輻向寬度（cm）；　　—漏磁空道的寬度（cm）；　　線圈平均電抗高度　　洛氏系數(shù)

67、;　　額定阻抗電壓:　　式中：　　—低壓額定電流（A）；　　—低壓額定匝數(shù)；　　—每匝電勢（V/匝）；　　—兩個線圈的平均電抗高度（c

68、m)　　式中：　　—總損耗（W) 　　2.7負載損耗和空載損耗　　2.7.1負載損耗　　負載損耗主要由高低線圈的電阻

69、損耗組成，另外還加上渦流損耗和雜散損耗 [8]。　　電阻損耗　　（2—4）　　式中：　　—相數(shù)；

70、　　—被計算線圈的相電流（A）；　　—被計算線圈的75℃每相直流電阻（）.　　低壓線圈： 　　高壓線圈：　　負載損耗：

71、　　2.7.2鐵芯柱與鐵軛重量　　鐵芯柱重量　　式中：　　冷軋硅鋼片γ=7.65（）；　　—窗高（）；<p&

72、gt;　　—鐵芯柱凈截面積（）；　　鐵軛重量　　式中：　　—兩鐵芯柱中心距（mm）；　　—鐵軛凈截面積（）。　　總重量

73、;　　式中：　　—角重（kg）由«電力變壓器計算»續(xù)附表3.1查得。　　空載損耗　　式中：　　—

74、硅鋼片單位損耗（W/kg）；　　—空載損耗附加系數(shù)；　　—鐵芯總重量（kg）。　　空載電流　　空載電流是以額定電流百分數(shù)表示的。它由兩部分組成：一部分是供給硅鋼片所消耗的能量的電流，稱為有功分量；另一部分是供給硅鋼片中建立磁通的電流，

75、稱為無功分量（磁化電流）[8]。　　有功分量：　　式中：　　—空載損耗（W）；　　—變壓器額定容量（kVA）；<

76、;b>　　無功分量：　　式中：　　—附加系數(shù)；　　冷軋硅鋼片取1.2；　　—鐵芯重量（kg）；　　C—接縫數(shù)，三相鐵芯取8；&l

77、t;/p>　　At—鐵芯有效面積（）；　　—變壓器額定容量；　　—單位鐵重激磁功率，查曲線取2.65VA/ kg；　　—接縫單位面積激磁功率；　　總空載電流</p

78、>　　2.8溫升計算　　變壓器在運行時，有一部分電磁能量將轉變?yōu)闊崮?，也就是說，變壓器運行時，在鐵芯、繞組和鋼結構件中均要產生損耗。這些損耗將轉變?yōu)闊崮馨l(fā)散到周圍介質中去，從而引起變壓器發(fā)熱和溫度升高。因此在設計時要特別注意溫升不能超過規(guī)定的限值。變壓器的散熱方式主要包括輻射換熱和對流換熱，對流換熱包括自然對流和強制對流換熱。當負

79、載較小、氣溫較低時，冷風機關停，散熱方式為輻射和自然對流換熱。　　2.8.1高壓線圈溫升　　高壓線圈：　　繞組有效散熱面積：　　式中：

80、　　—高壓1內徑周長；　　—高壓1外徑周長；　　—高壓2內徑周長；　　—高壓2外徑周長。<b&g

81、t;　　表面單位熱負荷：　　繞組溫升：　　層校正溫升:　　式中：　　N—線圈層數(shù)；

82、;　　絕緣校正溫升:　　繞組總溫升:　?。ā妫?lt;/b>　　2.8.2低壓線圈溫升　　1.繞組有效散熱面積：<p&g

83、t;　　式中：　　—低壓1內徑周長；　　—低壓1外徑周長；　　—低壓2內徑周長；　　—低壓2外徑周長。

84、　　2.表面單位熱負荷：　　式中：　　—被計算線圈75℃時的負載損耗；　　—被計算線圈的有效散熱面積　　3.繞組溫升：</p&g

85、t;　　4.繞組總溫升:　?。ā妫?　　2.8.3油對空氣溫升　　片式散熱器的有效散熱面積　　波翅散熱面積：

86、　　式中：　　—波紋片散熱系數(shù)；　　—散熱片寬（mm）查《電力變壓器計算》附表8.2；　　—散熱片高（mm）查《電力變壓器計算》附表8.2；　　—波紋片長軸，短軸的片數(shù)；&l

87、t;/p>　　波壁散熱面積：　　式中：　　m—散熱器波紋數(shù)量（mm）。　　波角散熱面積：　　片式散熱器有效散熱面積：</p&

88、gt;　　式中：　　—散熱器數(shù)； 　　油箱有效散熱面積：　　箱蓋：　　式中：&l

89、t;/b>　　—油箱長（mm）；　　—油箱寬（mm）；　　箱壁的有效散熱面積：　　式中：　　—油箱周長（mm）

90、；　　—油箱高（mm）；　　J —節(jié)距（mm）； 　　片式散熱器油箱總有效散熱面積：　　油箱單位熱負荷：　　75℃時變壓器總損耗，

91、　　油對空氣的平均溫升　　油浸風冷式：　　（℃）　　線圈對空氣的平均溫升：　　高壓線圈：℃ 合格<p&

92、gt;　　低壓線圈：℃ 合格　　2.8.4油箱尺寸　　油箱內高度　　式中：　　—鐵芯窗高（mm）；　　—鐵軛的最大

93、片寬（mm）；　　—墊腳高（mm）查《變壓器設計手冊》（電磁計算部分）表11-1　　—鐵芯至箱蓋距離（mm）由《變壓器設計手冊》（電磁計算部分）表11-2查得　　油箱寬度：　　式中：</p&

94、gt;　　—外線圈的直徑（mm）　　—高低壓側對油箱空隙（mm）由《變壓器設計手冊》（電磁計算部分）表11-3查得。　　油箱長度計算：　　式中：　　—外線圈的直徑（mm）；&

95、lt;/p>　　—鐵芯柱中心距（mm）；　　—長軸方向A、C相外線圈對油箱空隙，由《變壓器設計手冊》（電磁計算部分）表11-3查得　　2.9變壓器重量計算　　2.9.1油重量計算　　器身排油重量：</

96、p>　　式中：　　—器身排油重(kg)；　　—硅鋼片重(kg)；　　—帶絕緣的銅導線重(kg);　　油箱裝油重

97、;　　油箱截面積：　　式中：　　—油箱長（dm）；　　—油箱寬（dm）；　　式中：

98、;　　—油箱高度（dm）；　　—油箱截面積；　　油箱內油重　　散熱器中油重　　片式散熱器，14組&

99、lt;/p>　　式中： 　　—散熱器數(shù)目；　　gey—每只散熱器中油重（kg）；　　儲油柜中油重　　選φ760 柜內油重Ggy=9

100、.9981（ kg）查《電力變壓器計算》表10.5　　總油重　　2.9.2器身重　　式中：　　取1.15；</p&

101、gt;　　—硅鋼片重（kg）；　　—帶絕緣的銅導線重（kg）；　　2.9.3油箱重量　　箱蓋重量　　式中： &l

102、t;p>　　—油箱長（dm）；　　—油箱寬（dm）；　　δg—箱蓋厚度（dm）由《電力變壓器計算》表10.7查得　　下圖為箱蓋：

103、 　　箱底壁面重量 　　式中：　　—箱底壁面展開長（dm）；　　—箱底壁面展開寬（dm）；　　δd—箱底厚度（dm）由《

104、電力變壓器計算》表10.7查得　　下圖為箱底壁面及其展開圖：　　箱底側面重量　　箱底側面1　　箱底側面2<b&

105、gt;　　4. 油箱總重　　2.9.4附件重　　散熱器重：　　套管總重量：　　附件總重：</

106、p>　　2.9.5變壓器總重　　下圖為油箱總裝圖：　　2.10電磁計算的小結　　1．鐵芯取三柱外鐵式，可減小漏磁場徑向分量；　　2．從絕緣考慮，高壓繞組采用餅式繞組；

107、;　　3．為減小環(huán)流，低壓繞組可取層式或螺旋式；為減少焊點，應取螺旋式。　　第三章變壓器結構改進　　3.1變壓器結構改進措施　　隨著變壓器制造技術的不斷發(fā)展，110kV國產變壓器已接近或達到國外變壓器的先進水平。針對變壓器的損耗、噪音、局放、滲漏及抗短路能力等幾方面是如何改進結構和工藝的作一些介紹。</p

108、>　　降低變壓器噪聲和空載損耗　　1) 優(yōu)化電磁計算方案，選擇合理磁通密度，保證正常工作電壓下有一定的裕度，在系統(tǒng)電壓偏高時不出現(xiàn)磁飽和，并計算選擇合理的鐵芯自振頻率，防止鐵芯共振。　　2) 選用0.3mm優(yōu)質冷軋晶粒取向高導磁硅鋼片，利用帶去毛裝置的德國喬格公司產800mm硅鋼片全自動剪切線剪制，保證毛刺小于0.02mm。&

109、lt;/p>　　3) 鐵芯疊積時采用全斜接縫、不斷軛、無孔、無綁扎、不疊上鐵軛、六步進疊級結構工藝，控制疊片精度和接縫，減少搬運次數(shù)，大大降低了鐵芯工藝損耗系數(shù)。　　4) 鐵芯緊固采用特殊結構和工藝，芯柱為不綁扎結構，利用專門配制的多組份固化膠刷端面，使芯柱形成一個整體。同時合理控制鐵芯夾緊力，鐵芯夾緊不是僅作用末級芯片上，而是通過階梯木使鐵芯每級都受到均勻的夾緊力，

110、使整個鐵芯成為一個牢固整體，保證了鐵芯具有良好的垂直度和平整度。　　5) 鐵芯軛片采用寬幅板式夾件夾持，夾件與側梁形成框架結構，并在專門部位采用特定的頂緊裝置，使鐵芯整體更加牢固、可靠。　　6) 器身與油箱接觸構件采用特殊結構，盡量減少振動。　　7) 折板式油箱的瓦楞表面使聲波形成不規(guī)則反射，避免共振。</

111、p>　　由于采用了以上幾個措施，使得變壓器空載損耗性能比國標GB/T6451-1999的規(guī)定值降低了40%以上。噪聲也有了較大幅度的降低，自冷變壓器噪聲最低可達到53dB以下 [10] 。　　降低變壓器負載損耗和溫升　　1) 選用優(yōu)質無氧銅材料生產的紙包線、復合導線、自粘性換位導線，降低電阻損耗。<

112、;p>　　2) 選用合適的電流密度、導線規(guī)格、線圈型式、完善的換位措施、精細的排列方式，降低電阻損耗和渦流損耗。　　3) 改進器身結構和油箱結構，降低雜散損耗。　　4) 采用薄紙筒小油隙帶曲折導油系統(tǒng)的線圈結構，降低結圈的溫升;選擇優(yōu)質高效的散熱器，加大散熱面裕度，降低變壓器的油溫升 [13] 。　　由于采

113、用了以上幾個措施，使得變壓器負載損耗性能比國標GB/T6451-1999的規(guī)定值降低了20%以上。變壓器的溫升大大降低，保證了變壓器在高溫期的滿載、甚至過載連續(xù)運行。　　提高抗短路能力　　1) 優(yōu)化電磁計算，單獨設立調壓線圈，使線圈安匝分布趨向均衡，所有線圈保持在同一中心線上且上下對稱，使短路力降到最小程度。<

114、/p>　　2) 進行動穩(wěn)定的定量計算，確定線圈的失穩(wěn)臨界力、墊塊壓應力、軸向和徑向扭曲力、周向張力和壓應力等，并留有足夠的保險系數(shù)。　　3) 器身裝配采用220kV的分相組裝相套技術，線圈墊塊采用進口高密度紙板，經密實去毛后沖制，并使用預壓機進行預壓，實現(xiàn)在規(guī)定噸位下達到規(guī)定高度，單個線圈進行二次帶壓真空干燥和三次壓裝，利用線圈壓裝機實現(xiàn)線圈在規(guī)定的壓力狀態(tài)下達到規(guī)定

115、的高度尺寸。所有線圈繞制時均帶張緊裝置，保證幅向符合圖紙要求，所有器身絕緣件均為帶園角精加工件，保證尺寸準確、無毛刺，線圈組裝前所有器身絕緣件都進行預干燥處理。在組裝過程中嚴格控制套裝間隙，實行無間隙套裝，并保證在線圈出爐后10小時內全部組裝完畢，分相組裝后的線圈實行帶壓真空干燥，出爐后再經調整后才可套入鐵芯。這樣可以有效地控制各線圈高度及組裝時同心度和緊實度，使產品符合設計要求。　　4) 低壓

116、線圈采用高強度絕緣筒做為骨架，并經特殊工藝處理，使變壓器的抗短路能力大大提高。調壓線圈也采用厚紙筒做為骨架，提高了線圈的機械強度和穩(wěn)定性。　　5) 由于內線圈直接在高強度絕緣筒上繞制，配以鐵芯采用不綁扎的膠接技術，分相組裝的線圈套入鐵芯后在環(huán)氧筒與鐵芯之間配裝撐板和撐棒，達到線圈與鐵芯之間的鋼性支撐。　　6) 器身下部采用整園托板，并通過水平放置的高密度

117、電工層壓木與下節(jié)油箱的箱底接觸支撐，支撐面積達80%以上，上部采用穿過窗口的高密電工層壓木整園壓板，另加兩塊半園副壓板，大大提高器身穩(wěn)定性并保證器身受壓均勻。壓釘焊在上夾件上，壓釘數(shù)量至少在20個以上，保證了整個器身壓緊壓實。　　7) 整個器身采用六向剛性定位，器身上部采用特殊防沖撞結構，鐵芯、器身、引線均采用防松結構。　　8) 引線保證有足夠的電氣和機

118、械強度及絕緣距離，采用層壓木框架式夾持，保證所有引線都有可靠夾持。　　9) 變壓器出廠前在廠內進行預組裝，并進行二次吊罩，更換箱沿膠條，檢查變壓器通過浸油以后所有緊固件有無松動現(xiàn)象，并及時處理好。采用以上的結構工藝后，使得變壓器抗短路能力大大提高。變壓器經受了國家檢測中心突發(fā)短路試驗，性能優(yōu)越，另有多臺主變現(xiàn)場運行時經受了出口短路故障的考驗絲毫無損。&l

119、t;b>　　降低變壓器局放　　1) 精確計算場強分布情況，仔細調整，使其處于勻布狀態(tài)，減少電場畸變，確保電場最集中的部件其場強低于起始放電場強。　　2) 絕緣結構件設計制造圓整化，避免局部電場集中。　　3) 采用合理的的高壓出線部件，引線部件針對低局放進行設計和分布，對地距離參數(shù)選擇合理

120、。　　4) 靜電板采用新式結構，并標準化。　　5) 高、中壓引線采用冷壓接工藝，低壓引線采用碳精焊接，接頭和焊接點采用特殊工藝光滑屏蔽處理。　　6) 采用300kW煤油汽相干燥工藝處理器身，利用煤油蒸汽冷凝使器身得到沖洗，另外變壓器出廠前更換新油，使整個變壓器內部沖洗一遍，保證變壓器內部整潔干凈。</p&g

121、t;　　7) 采用全真空注油，使絕緣件得到有效浸漬，避免因氣泡而產生的局放。　　8) 按ISO9001程序要求進行采購控制，避免因原材料引起局放，并嚴格工藝紀律，提高現(xiàn)場管理水平。　　9) 主要生產車間實施全封閉無塵化。現(xiàn)變壓器局放基本都能保證在70pC以下［11］。　　防

122、滲漏　　1) 變壓器的油箱采用平箱頂、大波浪折板式箱壁(定購寬幅鋼板，保證無拼縫)、平板式箱底，使焊縫數(shù)量大大減少，并合理排布，盡可能采用角接縫雙面焊接，降低焊接內應力。油箱制造采用鋼板預噴丸和整體噴丸處理技術，提高漆膜附著力，特別是整體噴丸利用鋼丸的高速沖擊消除焊接應力。　　2) 變壓器下節(jié)油箱及箱沿加工在專用的平臺上進行拼裝，保證

123、其平整度;上節(jié)油箱箱沿與下節(jié)油箱進行配制，大罩箱沿密封面采用磨光處理，保證密封面平整度。　　3) 所有密封面(除大罩箱沿)全部進行金工加工處理，并加大法蘭厚度，提高法蘭的抗變形能力，保證法蘭的平整度。　　4) 采用溝槽密封結構，有效控制密封件的受力和安裝位置，提高密封件的抗老化能力。　　5) 對油箱進行0.1MP

124、a正壓試漏和133Pa真空試驗，檢查油箱滲漏和進行強度考核，保證油箱具有足夠機械強度且不滲漏。　　6) 采用優(yōu)質真空蝶閥，該蝶閥預先安裝于變壓器本體法蘭上，在散熱器等安裝后處于不受力狀態(tài)，保證密封件壓縮均勻有效。放油閥門采用銅質波紋管閥門，閥門的閥體和閥芯分開能更為有效地實現(xiàn)開合功能。以上兩種閥門均采用溝槽式密封結構，能有效控制密封件受力，提高密封件的抗老化能力。<

125、p>　　7) 儲油柜和所有聯(lián)管逐臺進行配制，在總裝時全部進行廠內預裝，各接口打上相應標記。　　8) 變壓器及所有附件在廠內安裝結束后進行72小時0.05MPa (最高點壓力)油壓試驗，保證變壓器整體不滲不漏。　　9) 采用優(yōu)質橡膠件，指定使用西北橡膠廠和南通神馬橡膠有限公司產品。　　10) 上、下油箱采用雙

126、密封槽結構有效密封，并可根據(jù)要求焊死密封。　　由于采取以上措施，變壓器保證做到無滲漏。　　3.2本章小結　　變器制造技術不斷發(fā)展，國產110kV變壓器已接近或達到國際先進水平。本章著重介紹如何改進變壓器的結構以降低損耗、噪音、局放、滲漏水平及提高抗短路能力。

127、;　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y論”以前的所有正文內容都要編寫在此行之前。　　結論　　電力變壓器電磁設計是電力變壓器設計和制造的基礎，它的好壞直接影響后續(xù)工作的進行。通過手算了解各部分參數(shù)之間存在比較復雜的關系，去公司三個月的實習對變壓器有了初步了解。本文主要針對電磁設計進行

128、研究，并對結構改進進行較深入的探討，主要研究內容：　　介紹了課題研究的背景和國內外電力變壓器研究的現(xiàn)狀和趨勢；闡述了電力變壓器的基本原理和基本結構特征。　　進行了500kVA/10kV電力變壓器的電磁分析和計算，主要內容包括阻抗電壓、空載、負載損耗、溫升、短路電動力等的計算，計算結果能夠滿足技術規(guī)范要求。　　針對

129、電力變壓器的空載損耗、負載損耗、噪音、溫升、局放、滲漏及抗短能力，介紹了如何改進變壓器的結構以降低空載損耗和負載損耗、噪音、局放及提高抗短路能力，并達到防滲漏的效果。　　參考文獻　　高興耀.21世紀初我國電力變壓器技術發(fā)展展望.變壓器,2000,37(1):1～6　　孫林,王

130、夢云,瞿向向等.我國電力變壓器發(fā)展及趨勢.電力設備,2008,4(4):1~4 　　賀以燕.國內外變壓器現(xiàn)狀及發(fā)展.電器工業(yè),2002,40(4):43~47　　尹克寧.變壓器設計原理.北京:中國電力出版社,2003　　孫先春.基于KBE的電力變壓器設計研究及開發(fā).武漢理工大學碩士論文,2006:28~31<

131、;/p>　　路長柏，朱英浩等.電力變壓器計算. 哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1990　　朱鴻飛.干式電力變壓器電磁設計研究.東南大學碩士論文,2006:17~25　　《電力變壓器手冊》編寫組.變壓器設計手冊（電磁計算部分） .沈陽:遼寧科學技術出版社,1990　　席自強，辜承林．.電

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