变压器的设计计算方法

1、.变压器的设计计算方法1电压计算公式 （1）.Y Yo型 U相=U线 / 3 I相=I线 （2）.型 U相=U线 I相=I线 / 32铁心直径的估算 D=K K-经验系数（一般取5257） P-每柱容量（P=Se/3） 通过查表：得AC铁心的截面面积3低压线圈匝数计算 （1）.初算每匝的电压Et Et=B×At/450 B-磁通密度(通常为17.117.5) （2）.初算低压线圈匝数Wd Wd=U相/Et U相-低压线圈相电压 按照公式计算低压线圈匝数Wd不一定是整数，若舍去小数位时，磁通密度B将比初算Et时大，若进位为整数匝时，磁通密度B将比初算Et时小。 （3）.确定每匝的电压E

2、t Et=U相 / Wd 式中：Et值算至小数点后三位 （4）.磁通密度的计算 B=450Et / At=Et×105 / 222×At 式中：B的单位为千高斯（5）.磁通的计算 m=450Et 式中：m的单位为千线4高压线圈匝数计算 （1）.首选计算最大和最小分接相电压 =U相×（1±5%） （2）.根据分接电压计算分接匝数 WG1=U相/Et U相-高压额定相电压 WG1=U相/Et U相-高压最大分接相电压 WG2=U相/Et U相-高压最小分接相电压 （WG1、WG1、WG2都取整数匝） （3）.电压校核 根据匝数WG1计算计算电压U相 0.25

3、%#最大或最小分接电压的计算公式同上5低压层式线圈的导线选择 （1）.选用导线时应注意宽厚比：层式为1.53 （2）.导线截面积的计算 A=I相 / J I相-低压相位电流 A-导线截面积 J-电流密度 （电流密度一般取2.32.5） #由导线截面积A查得导线宽度和厚度 （指带绝缘的） （3）.一般来说容量在630KVA以下线圈形式用双层式。 一般来说容量在2000KVA630KVA线圈形式用单层式。（4）.每层匝数的确定 Wx=总匝数 / 2 / 并联的根数 Wx-每层匝数 H-线圈高度 （H=总匝数/2×导线的宽度）（5）.低压线圈高度的计算 H=b(绝缘导线宽度)×n

4、（导线沿线圈高度方向并绕根数）×n1（层的匝数）+b（沿辐向有两根导线并绕时，则加”b”）+（绕制裕度） #线圈高度取0或5为尾数（6）.低压线圈辐向尺寸的计算 B=a（绝缘导线厚度）×n(导线沿辐向并绕根数)×n1（层数）+1（层间的绝缘厚度）+2（辐向裕度） #线圈辐向厚取整数或0.5为尾数名称层式线圈10kV级35kV级纸包扁线漆包圆线纸包圆线漆包圆线纸包圆线单根并绕辐向裕度（%）78810121515183647轴向裕度（%）00.5081.26铁心窗高的计算 H0=H1（导线总高）+B2（主绝缘距离） B2（主绝缘距离）-根据表75选择 #窗口高尾数取5

5、或07高压线圈的导线导线选择 （1）.导线截面积的计算 A=I相/J I相-高压相位电流 A-导线截面积 J-电流密度 （电流密度一般取2.32.5） #由导线截面积A查得导线直径D （指带绝缘的） （2）.高压每层匝数的确定 Wx=H/D Wx-每层匝数 H-线圈高度（低压电抗高度） （3）.高压层式线圈的层数的确定 n=W/Wx W-线圈总匝数 （4）.多层层式线圈应有一层不满匝，不满匝层不得放在最外层，不满匝层的匝数通常不小于正常层匝的70% （5）.高压线圈的轴向尺寸 高度尺寸与低压高度尺寸基本相同 （6）.高压线圈的辐向尺寸 B=a(绝缘导线直径)×n（导线沿辐向并绕根数）

6、×n1（层数）+1（层间的绝缘总厚）+2（辐向裕度）+（油道的厚度）#层间的绝缘的选择 根据表71层间最大工作电压（V）500501130013011800180123002301280028013300330138003801430043004800采用0.08电缆纸的张数3467910121314采用0.12电缆纸的张数2345678910注：层间最大工作电压U=2n1×Et n1-每层匝数 Et-每匝电压当层间电压较高，且层间绝缘较厚时，可以采用分级绝缘结构。#油道的厚度 根据表72、73#线圈辐向厚取整数或0.5为尾数8高低压线圈及绝缘半径的计算 （1）.低压线圈内

7、半径R2 R2=R1（铁心半径）+C C-查表75和76 低压线圈外半径R3 R3=R2+B（辐向尺寸） R23=（R2+R3）/2 （2）.高压线圈内半径R4 R4=R3+A A-查表75和76 高压线圈外半径R5 R5=R4+B（高压辐向） R45=（R4+R5）/29低压线圈数据计算 （1）.低压电流密度J J=I相/A A-导线总截面积 A=n×A1 A1-导线的单根截面积 n-导线并联根数 （2）.平均匝长L1 L1=2×R23×10-3 （3）.导线总长L2 L2=L1（总匝数）+（导线出头长度） 导线出头长度一般为11.5m (4).75时低压线圈电

8、阻R75度 R75度=75×L2/A 75-在75时的电阻系数为0.02135（铜线） (5).75时低压线圈负载损耗PK1 PK1=3×I相2×R75度 (6).低压线圈导线重量G G=3×L2×A×g×10-3 g-导线比重，铜导线为8.9g/cm3 (7).绝缘导线重=G×系数10高压线圈数据计算 同上11铁心数据的计算 (1).铁心柱中心距M0 M0=D（高压线圈直径）+（相间距离） 相间距离查表75或76 (2).铁心柱部分重量Gc的计算 G1=3g×H(窗高)*Ac*10-4 (3).铁轭部分

9、重量Gy的计算 Gy=4g×M0×Ac×10-4 (4).铁心转角部分重量G0的计算 G0=2g×hy(最大一级的片宽)×Ac×10-4 (5).铁心硅钢片重量 G=Gc+Gy+G012短路损耗的计算 Pk=(Pk1+Pk2)*k13阻抗电压计算 Uk=(UR2+UX2)% UX2=%=49.6×f×I×W×D××K/Et×H*106 W-主分接时总匝数 I-相电流 D=1/3（低压的平均半径×低压辐向厚度+高压的平均半径×高压辐向厚度）+（高低

10、压间的空隙厚度*高低压间的空隙平均半径） K-根据表83选择 H-高低电抗平均高度 =H/Q Q=外线圈半径-内线圈半径#阻抗电压的允许偏差值为±10%，但由于制造时，影响阻抗因素较多，因此一般计算时误差控制在34%电抗计算不符合，可作调整：(1).调整匝数W及ET。当电抗值偏大时，可增加ET，ET增大，匝数必然会减少，从而达到降低电抗的目的。若ET改变需调整磁密和铁心直径，这种方法因变动较大，一般不用。(2).调整D及高低压线圈平均有效电抗高度H。当电抗值偏大时。可增加高低压线圈平均高度，H增大，D必然随之缩小。调整导线的a*b尺寸及段数均可达到调整H及D之目的。(3).调整高低压

11、线圈间距离，在满足绝缘最小距离情况下，增减高低压线圈的距离，可使电抗值增大或减少。这种方法浪费材料，最好不用。14空载损耗P0的计算 P0=K×PW×G K-系数取.1.11.3 PW-按磁通密度B查得 G-铁心硅钢片的总重15空载电流的计算(1).空载电流的有用功 IOA=(PO/10SE)%(2).空载电流的无用功 IOR=（Gt+Gc+4G）×qT+n2At×qi/10Se qT-单位重量的激磁容量，按心柱磁密Bt查得 qi-单位面积的接缝激磁容量，按磁密Bt/2查得 n-不断轭结构为6，断轭结构为7(3).空载电流 IO%=（IOA%）2+（IO

12、R%）216总损耗Pt Pt=Po+（短路损耗）Py17总油中的计算器身排油重Gyp=Gfe/7.8+Gcu/4.5 Ad-油箱断面积桶型空油箱装油重 Gky=0.9H(油箱高度)Ad Ad-长*宽-0.8584R21 变压器的总重计算(1).器身重量Gqs=(Gfe+Ggu)KK-铜线1.15(2).油箱重箱盖重Gg=7.85×Ag(箱盖面积)×b（箱盖厚度）箱底重Gd=7.85×Ag(箱盖面积)×b（箱底厚度）箱壁重Gb=7.85×L(油箱周长)×H（油箱高度）×b(厚度)扁管重 Gw=gw（每米长重1.525）

13、5;Lw(偏管总长) 片式散热器重 Gp=Np(散热器组数)×gp（每组散热器体重） 固定式散热器重油箱重Gx=1.15(Gg+Gd+Gb+Gp) 可拆卸式散热器重油箱重Gx=1.2（Gg+Gd+Gb） 扁管式油箱重Gx=1.15(Gg+Gd+Gb+Gw)2.附件重计算 可拆卸片式散热器重 Gp=Np(散热器组数)×gp(每组散热器计算) 套管重 Gtg=Gtg（每只套管重查表4.8）×Ntg(高压或低压套管的只数) 储油柜Gzg 查表4.7 净油器重Gi 查表4.6 小车重Gch 查表4.9 附件总重Gf=Gp+Gtg+Gzg+Gj+Gch3.总油重计算 器身排

14、油重 高压电压35KV及以下Gpy=Gfe/7.8+Geu/4.5 空油相装油重 Gky=0.9H（桶式油箱高度）×Ad（油箱断面积） Ad=LB-0.8584 R-圆角半径 长园形R-B/2 L、B-油箱长及宽 油箱内油重Gny=Gky-Gpy 冷却装置油重 扁管内油重Gey=gb(每米长扁管内油重0.538)×Lb（扁管总长度） Lb=1b（每根扁管长）×Nb（同一长度的扁管根数） 散热器Gey=Ne×Gey 总油重Gy=Gny+Gey4.总重量计算G G=G（总油）+G（油箱重）+G（附件重）+G（器身重）5油箱计算 油箱宽B=（高压线圈外径）D+

15、B 油箱长L=（高压线圈外径）D+2×Mo+L 油箱高H=垫脚厚+垫脚厚绝缘（3毫米）+最大片宽×2+Ho+h6散热片式油箱有效散热面积 散热片尺寸及数据 查表136 箱盖的几何面积A1=R2+2RL 箱壁的几何面积A2=H（2×R+2L） 散热片总的几何面积A3=m(散热片数)Ag（每片几何面积查表136） 被散热片遮盖部分面积A4=3/4C（两片中心距）×m×H1 油箱总的有效散热面积 A=0.75A1+（A2-A4）+0.45（A3+A4）7油管式油箱有效散热面积 箱盖的几何面积A1=R2+2RL 箱壁的几何面积A2=H（2×R

16、+2L） 油管的几何面积 见表137、138 油箱总的有效散热面积 A=0.75A1+（A2+A3）K1K2 K1=（55C1+45DF）/70D 根据C1、n查表139 C1-箱壁上两排油管中心距 n-油管排数8油温升计算 油的平均温升（空气） Qg=0.262（Po+1.032Pk）/A0.8 A-油箱总的有效散热面积 Po-空载 Pk-负载 油顶层温升计算 Qgm=1.2Qg+tg 53tg根据Qg和h1/h2查表h1/h2-铁心发热中心/散热中心圆筒线圈温升计算Qj gjt=1.032Pk/Aj tjt=0.065 gjt0.8+tt+tctt -层间绝缘校正温差（）当cm0.64不于

17、校正 tt =0.002（cm-0.64）（mc-ms）gjt cm-相邻的两层之间的绝缘总厚（层绝缘+匝绝缘） mc-线圈总层数 ms-线圈与油接触散热面数tc -层数校正温差（）当cm>0.64按0.64计算 tc=0.002cm（mc-2ms）gjt Qj=Qg+ tjt 631 性能指标：标准偏差值设计偏差值短路损耗Pk+15%±2%空载损耗Po+15%±2%总损耗P+10%±4%空载电流Io%+30%±4%阻抗电压Uk%±10%±2.5%线63油532 阻抗电压（上海）Uk=Kx×3.95×I

18、15;W×L×(A+G+a1+b1)/(H+A+G./3)×et×105H-高低压线圈电抗平均高度A-（低压厚度-油道厚度）+（高压厚度-油道宽度）L-（高压平均匝长+低压平均匝长）/2a1-油道宽度×（额定总匝数-层匝×层数）/额定总匝数2×（长）b1-同上G-高低压之间的绝缘厚（半径）Kx10300.95501600.9720040015001.026301.0580016001.153.油管排列同一排中，扁管中心距为35mm，散热片中心间距为40mm。因此，中心距与油管（散热片）组数m的乘积不应大于油箱周长2L+1.1

19、4D。上下两排间油管中心距为75mm。最外层油管中心距与箱底最小距离为80mm。全部油管的内半径为125mm，L不小于25mm。油管组数由温升计算最后确定，原则上在不超过标准最高温升的基础上使油管最省。1 油管的计算11扁油管油箱111同一排中，扁管中心间距为35mm，因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油箱周长。112上下两排间油管中心间距为75mm。113最外层油管中心距箱底最小距离为80mm。114全部油管的内曲率半径为R125mm，内排管水平臂（bg）长度限于工艺条件最好不小于25mm。115箱沿吊攀位置下的油管可适当放短，以利吊箱。116油管组数由温升计算后最后确定，原则一上在不超

20、过标准最高温升的基础上使油管最省。12油管长度的计算121每组长度lg的计算 Lg=Hg+2bg+174Kz=0.81122油管总长 Lg=m(组数)×lg×10-3123油管散热面Sg Sg=0.1256Lg(m)221波纹油箱211同一排中，扁管中心间距为42/45/50/55mm。因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油管周长。212最外层油管中心距箱底最小距离为100mm。213波纹片高度H为4001200mm,以100mm向上进。214波纹片深度B为<315mm。215波纹片油隙e为68mm。216波纹板厚度为1.22mm。217波纹片长度根据需要确定。21

21、8波纹片余板根据需要确定。219波纹片加强筋根据需要确定22波纹片油箱的计算221波纹片系数K （两则有波纹片，以两则算） K=5.18519×10-11×（翅深）46.1676×10-8×（翅深）3+2.7407×10-5×（翅深）25.6759×10-3×（翅深）+1.0444222波纹片S（波翅）=K×2（总片数-波纹片面数）×（翅深）×（波纹片高度）×10-6223波纹片S（波壁）=K×35（总片数波纹片面数）×（波纹片高度）×10-62

22、24波纹片S（波角）=（两则面为4，四则面为8）×（翅深）×（波纹片高度）×10-6225波纹内油重Gb=（波纹油隙宽度）×（翅深）×（总片数）×（波纹高度）×0.9226波纹片G=2（总片数）×（翅深）×（波纹片高度）×（波纹片厚度）×7.85×10-62 片式散热器311产品规格片宽：310，480，520，535MM中心距：5003600MM312结构形式a.固定式：PG型，直接焊接在变压器油箱壁上。b.可拆式：PC型，用法兰与油箱连接。313冷却方式：a.自冷式：散热

23、器通过空气自然对流散热发热量。b.风冷式：散热器通过风机吹风（底吹或侧吹）散发热量。c.强油风冷式：散热器通过泵强迫油循环并利用风机吹风散发热量。314安装使用：1散热器安装前请去除集流管口端盖；可拆式散热器安装时请按图二所示注意区分上下集流管。2散热器组间距请不要小于50mm，下集流管中心与地面应保持适当高度，以利于空气对流。3固定式散热器安装：根据集流管外径尺寸及中心距尺寸在变压器油箱侧壁上开孔，将散热器直接焊接在油箱外侧，应在油箱外侧施焊，切勿在内侧施焊，以防焊渣等异物进入散热器内部。4可拆式散热器安装：(1)请按所选散热器中心距尺寸、散热器组间距尺寸及法兰尺寸，在变压器油箱上配接法兰接

24、口，及选用适当橡胶密封垫、螺栓、螺母、垫圈，同样根据组间距，及散热器连接板14长孔配制拉板、螺母、螺栓、垫圈。(2)安装时，通过吊钩吊起散热器，对好上下法兰，垫正密封垫，上好固定螺栓，并奖相邻散热器用拉板固定。(3)注油时，应拧紧放油塞，将放气塞打开，待放气孔有油溢出时，再将放气塞拧紧。(4)当采用底吹风冷时，下集流管有悬挂风机所用的支架（自冷式不带支架），每两组散热器挂一台风机，当同侧散热器组数为奇数时，请按图四方式布置尺寸。（风机支架可根据用户要求配制）(5)当采用侧吹风冷时，请将风机安装固定在变压器油箱的适当位置，风机位置见图三所示。315注意事项：(1)运输、安装、冲洗时,应谨慎操作，

25、不得将散热片的油道碰瘪、损坏。(2)安装前如需进行密封性检验，其试验压力（内压）不得超过0.12MPa（即1.2个标准大气压）32散热片的计算技术数据参考（常熟友邦散热器有限公司）3 温升计算部分31圆筒式线圈温升计算：311单位热负荷计算 q= (W/m2) (3.1)式中：Pk负载损耗（W） Aj线圈总散热面（m）注：低压线圈内径为1.0纸伴筒，其散热面按一半计算；高压线圈内径为静电屏时，其散热面按1/3计算；与瓦楞纸板直接接触的散热面应乘以0.85，即考虑遮盖。312线圈对油温差计算 Tjt=0.065 qjt +Tt+Tc () （3.2）式中：Tt层间绝缘校正温差（），当cm0.64时不予校正 Tt=0.002（cm-0.64）（mc