毕业论文-SFSZ10-63000110电力变压器的电磁方案计算及减小局部放电措施的研究

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学学士学位论文- PAGE II - PAGE V -SFSZ10-63000/110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大型电力变压器是电力系统中关键设备之一。随着电力工业的迅速发展，其容量越来越大、电压等级越来越高、结构尺寸越来越大，而其设计和制造的好坏是直接影响其运行质量和经济效益的关键所在。因此电力变压器的电磁计算就显得尤为重要。若能在设计和制造上提出更加合理和可行的方案，解决以往经验方法解决不了的问题，对变压器的结构进行优化，则将会具有重要的技术和经济意义。本文对SFSZ10-63000/110电力变压器进行了电磁计算。首先对

2、电力变压器的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。在电磁计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点，然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算，最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力变压器计算的基本公式和计算方法，给出了一套完整的设计方案。关键词电力变压器；电磁计算；绕组SFSZ10-63000/110 power transform

3、er electromagnetism project calculation and Research on the measures of reducing the partial discharge AbstractLarge-scale electric power transformers are one of the key equipment in the power system. Along with the rapid development of the electric power industry, the increasing capacity and voltag

4、e level of power transformers, and increasing size of power transformes, transformers structure, its design and manufacturing quality are directly affects its operation quality and the key of economic benefit. Therefore the electromagnetic of power transformer is particularly important. If you can p

5、rovide more reasonable and feasible design scheme solving difficult problem which previous experience cant solve, which for optimizing the structure of transformers will have important technical and economic significance.This paper presents a bill of the electromagnetism calculation for SFSZ10-63000

6、/110 power tansformer. First of all simply expound the development history of power transforemr, the basic characteristic and the design method of power transfomer. In the electromagnetic calculations, the first thing is the choice of the core, it is the starting point and a key point for transforme

7、r design. then is winding materials and patterns selection, coils of related data calculation, the key is short-circuit impedance, load loss, idle current transformer design no-load loss, as an important parameter calculation, and finally complete the transformers mail, transformer temperature, shor

8、t circuit force , transforer oil and the total weight which shuould be identified and calculated. The impedance vlotage bing on the biggest dificult in the process of electromagnetic calculation, for it need to be calculaed repeated to achieve technical requirement. In the process of electromagnetic

9、 calculation it is detailed introduced the basic formula in the calculation of the power transformer and calculation method, an integrative design method given.Keywords Power transformer;Electromagnetic calulation;Winding目录摘要 = 1 * ROMAN IAbstract = 2 * ROMAN II TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc32851

10、3008 第1章 绪论 PAGEREF _Toc328513008 h 1 HYPERLINK l _Toc328513009 1.1 课题背景 PAGEREF _Toc328513009 h 1 HYPERLINK l _Toc328513010 1.2 我国电力变压器的最新发展趋势及现状 PAGEREF _Toc328513010 h 1 HYPERLINK l _Toc328513011 1.3 电力变压器的作用 PAGEREF _Toc328513011 h 2 HYPERLINK l _Toc328513012 1.3.1 变压器的工作原理 PAGEREF _Toc328513012

11、 h 2 HYPERLINK l _Toc328513013 1.3.2 变压器在电网中的作用 PAGEREF _Toc328513013 h 2 HYPERLINK l _Toc328513014 1.4 电力变压器的结构特点 PAGEREF _Toc328513014 h 3 HYPERLINK l _Toc328513015 1.5 电力变压器的性能参数 PAGEREF _Toc328513015 h 4 HYPERLINK l _Toc328513016 1.6 变压器计算的一般程序 PAGEREF _Toc328513016 h 4 HYPERLINK l _Toc328513017

12、 1.7 论文研究的内容 PAGEREF _Toc328513017 h 5 HYPERLINK l _Toc328513018 第2章SFSZ10-63000/110变压器电磁计算 PAGEREF _Toc328513018 h 6 HYPERLINK l _Toc328513019 2.1 产品规格及技术要求 PAGEREF _Toc328513019 h 6 HYPERLINK l _Toc328513020 2.2 主要材料 PAGEREF _Toc328513020 h 6 HYPERLINK l _Toc328513021 2.3 变压器设计 PAGEREF _Toc3285130

13、21 h 6 HYPERLINK l _Toc328513022 2.3.1 变压器主要结构的确定 PAGEREF _Toc328513022 h 6 HYPERLINK l _Toc328513023 2.3.2 铁心直径的选择 PAGEREF _Toc328513023 h 7 HYPERLINK l _Toc328513024 2.3.3 铁心截面的设计 PAGEREF _Toc328513024 h 7 HYPERLINK l _Toc328513025 2.3.4 变压器主、纵绝缘的确定 PAGEREF _Toc328513025 h 8 HYPERLINK l _Toc328513

14、026 2.3.5 绕组型式的选择、绕组排列及导线的选择 PAGEREF _Toc328513026 h 9 HYPERLINK l _Toc328513027 2.4 电磁计算 PAGEREF _Toc328513027 h 9 HYPERLINK l _Toc328513028 2.4.1 额定电压和额定电流的计算 PAGEREF _Toc328513028 h 9 HYPERLINK l _Toc328513029 2.4.2 绕组匝数的计算 PAGEREF _Toc328513029 h 10 HYPERLINK l _Toc328513030 2.4.3 绕组计算 PAGEREF _

15、Toc328513030 h 13 HYPERLINK l _Toc328513031 2.4.3 绝缘半径及导线长度计算 PAGEREF _Toc328513031 h 16 HYPERLINK l _Toc328513032 2.4.4 75时绕组直流电阻计算 PAGEREF _Toc328513032 h 18 HYPERLINK l _Toc328513033 2.4.5 绕组导线质量计算 PAGEREF _Toc328513033 h 18 HYPERLINK l _Toc328513034 2.4.6 短路阻抗计算 PAGEREF _Toc328513034 h 19 HYPERL

16、INK l _Toc328513035 2.5 空载损耗与空载电流的计算 PAGEREF _Toc328513035 h 22 HYPERLINK l _Toc328513036 2.5.1空载损耗计算 PAGEREF _Toc328513036 h 22 HYPERLINK l _Toc328513037 2.5.2空载电流计算 PAGEREF _Toc328513037 h 23 HYPERLINK l _Toc328513038 2.6 负载损耗的计算 PAGEREF _Toc328513038 h 24 HYPERLINK l _Toc328513039 2.6.1 绕组导线电阻损耗计

17、算 PAGEREF _Toc328513039 h 24 HYPERLINK l _Toc328513040 2.6.2 附加损耗计算 PAGEREF _Toc328513040 h 24 HYPERLINK l _Toc328513041 2.6.3 引线损耗计算 PAGEREF _Toc328513041 h 27 HYPERLINK l _Toc328513042 2.6.4 杂散损耗计算 PAGEREF _Toc328513042 h 27 HYPERLINK l _Toc328513043 2.6.5 负载损耗小计 PAGEREF _Toc328513043 h 28 HYPERLI

18、NK l _Toc328513044 2.7 温升的计算 PAGEREF _Toc328513044 h 28 HYPERLINK l _Toc328513045 2.7.1 绕组表面对油的温升计算 PAGEREF _Toc328513045 h 28 HYPERLINK l _Toc328513046 2.7.2 油箱尺寸的估计 PAGEREF _Toc328513046 h 31 HYPERLINK l _Toc328513047 2.7.3 箱壁散热面积的计算 PAGEREF _Toc328513047 h 32 HYPERLINK l _Toc328513048 2.7.4 散热器的选

19、择及油和绕组温升的计算 PAGEREF _Toc328513048 h 32 HYPERLINK l _Toc328513049 2.8 短路电动力计算 PAGEREF _Toc328513049 h 33 HYPERLINK l _Toc328513050 2.8.1绕组的区域划分 PAGEREF _Toc328513050 h 33 HYPERLINK l _Toc328513051 2.8.2安匝分布计算 PAGEREF _Toc328513051 h 35 HYPERLINK l _Toc328513052 2.8.3漏磁计算 PAGEREF _Toc328513052 h 36 HY

20、PERLINK l _Toc328513053 2.8.4短路电流稳定值倍数计算 PAGEREF _Toc328513053 h 36 HYPERLINK l _Toc328513054 2.8.5不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力计算 PAGEREF _Toc328513054 h 37 HYPERLINK l _Toc328513055 2.8.6绕组导线应力计算 PAGEREF _Toc328513055 h 37 HYPERLINK l _Toc328513056 2.9变压器质量计算 PAGEREF _Toc328513056 h 39 HYPERLINK l _Toc32851305

21、7 2.9.1总油量计算 PAGEREF _Toc328513057 h 39 HYPERLINK l _Toc328513058 2.9.2变压器箱体质量计算 PAGEREF _Toc328513058 h 40 HYPERLINK l _Toc328513059 2.9.3附件质量计算 PAGEREF _Toc328513059 h 40 HYPERLINK l _Toc328513060 2.9.4变压器总质量计算 PAGEREF _Toc328513060 h 41 HYPERLINK l _Toc328513061 2.10本章小结 PAGEREF _Toc328513061 h 4

22、1 HYPERLINK l _Toc328513062 第3章 局部放电的减小措施 PAGEREF _Toc328513062 h 42 HYPERLINK l _Toc328513063 3.1 局部放电机理 PAGEREF _Toc328513063 h 42 HYPERLINK l _Toc328513064 3.2 减小局部放电的措施 PAGEREF _Toc328513064 h 44 HYPERLINK l _Toc328513065 结论 PAGEREF _Toc328513065 h 50 HYPERLINK l _Toc328513066 致谢 PAGEREF _Toc328

23、513066 h 51 HYPERLINK l _Toc328513067 参考文献 PAGEREF _Toc328513067 h 52 HYPERLINK l _Toc328513068 附录 PAGEREF _Toc328513068 h 53PAGE II- - PAGE VI - PAGE 10 - PAGE 49 - HYPERLINK l _Toc169171771 第1章 绪论 课题背景电力变压器发明于19世纪末，它为现代远距离恒定高压交流供电系统的发展奠定了基础。在19世纪之前，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。随着电力变压器的出现，

24、一切就发生了改变。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。我国的电力变压器制造工业，从建国以来，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,近几年电压等级更是发展到了750kV、800kV、1000kV。建国前的1936年，

25、我国只能生产单台容量为300kVA的小型配电变压器，到建国后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，到80年代国内最大容量为400000kVA，1995年制造出了容量为450000kVA电力变压器。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。电力变压器的进一步发

26、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特高压方向发展。我国电力变压器的最新发展趋势及现状电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。20世纪50年代以来特别是改革开放以来为满足我国电力工业发、变、配电工程的建设需要电力变压器行业得到了较快发展1。根据我国电力工业装备政策及技术政策要求，电力变压器的发展趋势应为提高产品运行的可靠性，少维护或免维护，降低损耗，减少重量，实现有载调压，品种多样，满足电力系统不同场所的需要。大型变压器要向超高压(500kV、750kV)、特高压(1000kV等级)、大容量

27、、轻结构、不吊芯方向发展。为解决运输困难，要降低运输重量，采用新材料、新技术、新工艺，开发组合式、壳式和现场装配式变压器。中小型变压器要进一步优化设计，使空载损耗大幅度降低。城网用变压器应向难燃方向发展，如进一步推行性能更为优越、材料更为可靠的干式变压器、SF6气体绝缘变压器及难燃油变压器，采用新材料、新结构，以达到节能、不燃或难燃防火，降低噪音的目的。在农网中要根据农网季节性强、负载率低、农业生产需求变化大的特点，开发空载损耗更小的配电变压器以及10kV、35kV调容变压器。目前在农网建设改造中，应用新S9系列的同时，在技术经济比较合理的情况下，可采用S11型和全密封卷铁心单相及三相变压器，

28、或非晶合金铁心变压器。季节性负荷变化大的地区，应积极采用调容变压器。进入21世纪后，知识创新、技术创新和高新技术产业已是当今世界各国综合国力竞争的核心，科技竞争力将成为国民经济发展和政治稳定的重要因素，在科学技术已经成为世界经济增长第一要素的形势下，世界电力工业的科技进步与创新也越来越快，要发展我国电力工业，加快科技进步与创新是十分重和迫切的，设备的更新更占有重要的地位。随着国际国内高温超导材料的研制成功，使得超导限流器成为最具优势的一种限流器。超导限流器技术是目前国际前沿技术，超导限流器在国内的研制成功，将使新一代变压器产品性能和设计原则发生变化，变压器的短路阻抗将会变小，损耗和重量可进一步

29、降低，短路电流产生的机械力将大幅度降低，变压器可靠性更高。这项前沿技术对高压、超高压直至特高压电力变压器制造也具有实际意义1。 电力变压器的作用变压器的工作原理变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应作用将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。变压器是电力系统中重要的电器设备。众所周知，输送一定的电能时，输电线路的电压越高，线路中的电流和损耗就愈小，为此，需要用升压变压器把交流发电机发出的电压升高到输电电压，通过高压输电线将电能经济地输送到用户地区，然后再用降压变压器将电能逐步从输电电压降到配电电压，供用户安全而方便的使用2。变压器在电网中的作用电力变压器是电力网中的主要

30、电气设备。变压器将水力或火力发电厂中发电机组所产生的交流电压升高后，向电力网输出电能的称为升压变压器。发电厂内还要安装该厂用电变压器，供起动机组之用。用于降低电压的变压器称为降压变压器。用于联络两种不同电压网路的变压器称为联络变压器(包括自耦变压器与三绕组变压器)。将电压降低到电气设备工作电压的变压器称为配电变压器。配电前用的各级变压器称为输电变压器。电力变压器的结构特点变压器产品包括变压器、互感器、调压器、电抗器等，品格规格繁多，但基本原理和结构是相似的，电力变压器的外型如图1-1所示，结构则由下面几部分组成。1.铁心：电力变压器的铁心由硅钢片经剪切成一定的尺寸后叠积而成，对中小型变压器亦有

31、硅钢片卷制而成的铁心。2.绕组：三相电力变压器绕组由一次绕组、二次绕组、对地绝缘层（主绝缘）、一二次间绝缘及由燕尾垫片，撑条构成的油道与高压和低压引线构成。3.油箱及底座：油箱及底座是油浸式变压器的容器和支撑部件,他们支持着器身和所有的附件。4.套管和引线:套管和引线是变压器一、二次绕组与外部线路的连接部件,引线是通过套管引到油箱外部,套管既可固定引线,又起引线对地的绝缘作用。5.散热器和冷却器：它们是油浸式变压器的冷却装置，中小型电力变压器的散热器。大容量的变压器，采用油浸风冷，强迫油循环风冷，也采用油浸水冷或油浸强迫水冷方式。6.净油器：净油器也叫滤油器，是由钢板焊成圆桶形的小油罐，罐里也

32、装有硅胶之类的吸湿剂，当油温变化而上下流动时，经过净油器达到吸取油中的水分、渣、酸、氯化物的作用。7.储油器：储油器也叫油枕，用来补偿变压器油因温度变化而发生的体积变化，同时具有减轻和防止变压器油氧化和受潮的装置，它是用钢板剪切成形后，焊接制成，并通过管子和油箱里绝缘油沟通。8.继电器：继电器安装在油箱和储油柜连接管之间，是变压器内部故障的保护装置，当内部发生故障时，给运行人员发出信号或自动切断电源，保护变压器。9.分接开关：分接开关是用来连接和切断变压器绕组分接头，实现调压的装置，它分为无励磁分接开关和有载分接开关。10.温度计：温度计是用以测量变压器上层油的温度而设的，中小型电力变压器较多

33、采用酒精温度计，大型变压器则采用信号温度计，另外变压器上还用电阻温度计，压力式温度计等。 图1-1 电力变压器外形图 电力变压器的性能参数1.变压器额定容量；2.相数；3.频率；4.变压器一、二次侧的额定电压；5.绕组接线方式和联结组；6.变压器冷却方式；7.绝缘水平；8.负载特点；9.安装特点；10.短路阻抗；11.负载损耗；12.空载损耗；13.空载电流3。以上技术参数中前九项是由电力系统技术条件和环境及使用条件决定的。最后四项参数是由“三相油浸式电力变压器技术参数和要求”规定的，或者由用户和制造厂商共同协商而定，是变压器设计中重要的四个参数，在进行变压器设计之前，必须明确设计任务书中的这

34、些技术参数。变压器计算的一般程序电力变压器电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负荷和主要几何，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸，利用电磁计算可以比较合理确定变压器生产和运行的经济性、运行的可靠性等，因此变压器的电磁计算是变压器生产制造的基础，也是变压器能否安全运行的基础。变压器计算的一般手工计算的设计程序如下：1.确定硅钢片品种、牌号及铁心结构型式，计算铁芯柱直径，选定标准直径，得出铁心柱和铁轭截面积。2.根据硅钢片牌号，初选铁芯柱中的磁通密度，计算每匝电势。3.初算低压绕组匝数，凑成整数匝，根据整数匝再重算铁芯柱中的磁通密度及每匝电势，再算出高、中压绕组匝数。4.根据

35、变压器额定容量及电压等级，确定变压器的主、纵绝缘结构。5.根据绕组结构型式，确定导线规格，进行绕组段数(层数)、匝数的排列，计算绕组轴向高度及辐向尺寸。6.初算阻抗电压无功分量()值，大容量变压器的值应与阻抗电压()标准值相接近；小型变压器的值应小于标准值。7.计算绕组负载损耗，算出阻抗电压的有功分量()，检查阻抗电压是否符合标准规定值，若不符合时应调整达到标准规定值范围。8.计算绕组导线对油的温差，不合格时，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，则需要变更铁芯柱直径。9.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。10.计算空载性能

36、及变压器总损耗，计算油温升，当油温升过高或过低时，应调整冷却装置的数目。11.计算变压器重量。应该指出，电力变压器计算必须根据国家的经济、技术政策和资源情况以及制造和运行方面的要求，合理地制定变压器的性能数据和相应的主要几何尺寸。由于制造和运行的角度不同，对某些性能数据的要求也往往有所不同。在进行变压器计算时必须综合考虑各方面因素，并应进行多种方案比较，以便从中选取最佳方案4。目前，电子计算机在变压器计算和设计方面的广泛应用，给快速进行变压器计算、设计和方案比较、选择最佳方案提供了方便条件。论文研究的内容本论文对SFSZ1063000/110变压器进行了电磁方案计算，算出该变压器的各项指标及各

37、部分的几何尺寸、短路阻抗、整体的温升、短路电动力及质量。第2章SFSZ10-63000/110变压器电磁计算2.1 产品规格及技术要求变压器额定容量P：63000kVA2. 变压器额定线电压和分接范围高压侧线电压：11000081.25%V3. 变压器联接组：YNyn0d114. 变压器相数：3相5. 额定频率f：50赫兹6. 冷却方式：油浸风冷式7. 高压和低压线圈对空气的温升R：8. 油顶层对空气的温升h：9. 油对空气的平均温升：40K10. 空载损耗P0：50k11. 负载损耗PK：300k12. 空载电流IO：0.213. 短路阻抗UK：低压中压：6.5%。中压高压：10.5%。低压

38、高压：18%14. 变压器运行周围条件：用于一般地区，海拔在1000m及以下，气温最高+40，最低-30，年平均为+20。2.2 主要材料1.硅钢片：冷轧硅钢片30ZH120(Z8H-0.3)；2.绕组导线：纸包扁铜线；3.绝缘材料：用A级绝缘材料，最高平均温度不超过105；4.绕组绝缘漆：1130#；硅钢片绝缘漆：1161#高温快干漆。2.3 变压器设计2.3.1 变压器主要结构的确定1.铁心结构采用三相三柱式铁心。铁心柱的夹紧采用环氧玻璃丝粘带绑扎。铁心的迭积采用斜接缝叠积法以适应冷轧硅钢片的方向性。 2.铁轭结构铁轭用铁轭螺杆和方铁通过夹件夹紧。铁轭的级数与铁心柱级数完全一致。这样两者磁

39、通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致节省了材料。3.绕组的压紧采用压板。4.采用拱顶形油箱。2.3.2 铁心直径的选择铁心直径的大小，直接影响材料的用量、变压器的体积及性能等经济指标。故选择经济合理的铁心直径是变压器设计的重要一环。硅钢片重量和空载损耗随铁心直径增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗随铁心直径增大而减小。合理的铁心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，故铁心直径的大小，与采用的硅钢片性能和导线 材料直接有关。根据关系式的推导，铁心直径与变压器容量的四分之一次方成正比的关系，但因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但消耗材料不同。一般都按材料消

40、耗折算成物理容量进行计算，为了计算方便，均以每柱的物理容量为基础，按下式求出铁心直径。对于高、中和低各绕组容量均为100%的三绕组变压器，每柱容量为： KVA式 中: Pri 各绕组额定容量的总和( kVA ) , 如高、中压为自耦联结时, 则高压及中压额定容量, 应分别乘以效益系数其中: U1、U2 分别为高压及中压的额定电压( kV ) ;Mzh 套有绕组的铁心柱数。 KVA因此： mm取D=700mm式中：KD 铁心直径经验系数 , 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器 , 一般取KD = 5257 , 对特大型变压器 , 由于运输高度的限制 , 此经验系数有时取得还要大些;Pzh 每柱容

41、量( kVA ) 。2.3.3 铁心截面的设计2.3.3.1 铁心铁心柱截面形状应根据绕组结构型式而定。壳式变压器绕组为矩形，则铁心柱截面积亦为矩形3。心式变压器绕组为圆形，为了适应圆形绕组的要求及充分利用绕组内部空间，铁心柱一般制成阶梯圆柱形，各小阶梯（级）均为矩形。本设计采用心式变压器，故铁心柱制成阶梯圆柱形。根据电力变压器计算续表1-1查得。迭片系数为0.97，铁心柱毛截面积为3526.4cm2。有效截面积为3420.6cm2。2.3.3.2铁心柱截面为一多阶梯形，外形接近于一个圆，当铁心直径一定的情况下，铁心级数越多，铁心的有效截面积越大，但级数多时，硅钢片叠片的规格就多、制造工时就多

42、。根据材料供应情况和制造工艺水平，应尽力增加铁心柱级数。根据查表，本设计中铁心的级数选为15级。2.3.3.3 硅钢片最大片宽的确定迭片宽度是根据硅钢片入厂时的宽度而定。为了套截，成张硅钢片宽度应为每级片宽的倍数，硅钢片波浪度较大时，还要考虑去边。由于大中小型变压器的铁心可以互相套截，而且进厂硅钢片的宽度又是不固定的，故每级片宽一般是采用10mm一进级。必要时，允许有个别5mm一进级的，直径取D=700mm时， 105绕组到压板的距离,mm70绕组到下轭的距离,mm20压板到铁轭的距离,mm32压板厚度,mm 2.3.4 变压器主、纵绝缘2.3.4本设计中变压器的三相容量为63000kVA,故

43、采用中部出线结构6。主绝缘尺寸的选取如下： 铁心低压绕组23mm； 低压绕组中压绕组36mm； 中压绕组高压绕组42mm； 高压绕组高调线圈46mm；2.3.4变压器绕组的纵绝缘对于饼式绕组而言，主要指匝间绝缘和段间油道绝缘。变压器绕组纵绝缘通常是由梯度电压所决定，即在冲击电压作用下，在绕组的线匝间、层间及线段之间出现的过电压为依据5。纵绝缘尺寸的选取如下： 低压绕组：匝绝缘取为0.45mm，段间油道平均为：4mm中压绕组：匝绝缘取为0.45mm，段间油道平均为： 4.5 mm和首末端6mm油道6个。中断点为10mm高压绕组：匝绝缘取为1.35mm；段间油道平均为：5mm和首端开始2x5,5x

44、5,3x6,中断点为8mm。调压绕组：匝绝缘取为1.35mm。2.3.5 1.绕组型式是根据电流、匝数和容量选择的。此处低压绕组采用连续式绕组，中压绕组采用连续式绕组，高压绕组采用纠结连续式绕组6。2.绕组撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑绕组，故撑条数的最后确定，应由短路机械计算决定，但一般都按经验以铁心直径大小确定撑条数。当铁心直径为700mm，取203.本变压器为有载调压（有独立的调压绕组）变压器，故低压绕组、中压绕组、高压绕组均为内绕组。因为高、中、低压绕组处于条数内线柱，又由于整数匝起端与末端有搭头，使得绕组有局部突出，为了使绕组各部辐向尺寸近于一致，故绕组一般都用分数匝，以保证绕

45、组间的距离沿圆周方向一致，保证不因局部突出影响绝缘强度。每段匝数的分数部分均以撑条数为分母表示出来，分数的分子尽量为撑条数N减1。但对首末两段，当有两根以上并绕时，由于换位占有一定撑条数，对首末两段的分子要求如下：当并绕根数为偶数时，其分子小于或等于；当并绕根数为奇数时，其分子小于或等于。绕组的段数在没有分接头时，为了使首末端出头在一侧，故段数必须取偶数。4.导线的选择：导线尺寸见导线尺寸表，导线的高度由电抗高度，油道总高度和匝数等有关因素确定的；导线的厚度由电流密度，导线总面积等有关因素确定的。2.4 电磁计算2.4.1 额定电压和额定电流的计算1.在假定变压器没有电阻，没有漏磁和没有铁耗的

46、情况下进行对电压、电流及匝数的计算。2.低压绕组为“D”型接线，其线电压与相电压相等，线电流等于倍的相电流： =3464.10 A =2000.00 A3.中压绕组为“Y”型接线，其线电压等于倍的相电压，线电流等于相电流： =944.75 A 4.高压绕组为“Y”型接线，其线电压等于倍的相电压，线电流等于相电流：=330.66 A5.高压绕组各分接处的线电压及相电压： 其它各分接处的线电压、相电压详细计算过程略，高压绕组各分接处的线电压及相电压计算结果见表2-1。2.4.2 绕组匝数的计算1.每匝电势初选值的确定 按电磁感应定律得7：每匝电势初选值为：，式中：绕组额定相电压，V； 绕组每相匝数

47、； 每匝电势初选值，； 铁心柱中主磁通，； 铁心柱内磁通密度初选值，T；铁心柱净截面积，；频率，。对于冷轧硅钢片，=1.71.75T（容量小时取小值）；当采用高导的冷轧硅钢片时，还可以高一些。已知铁心柱净截面积=3420.6，初选时，取1.72T，故每匝电势初选值： V/匝2.低压绕组匝数的确定，最后求得每匝电压和磁通密度用和低压绕组相电压初算低压绕组匝数：匝匝数不能有小数，低压绕组匝数取80匝，故每匝电压为：磁通密度计算： 磁通计算： 3.中压绕组匝数的确定及电压比校核匝数不能为小数，中压绕组匝数取为170匝，则中压绕组的实际相电压为：电压比校核的误差为： 4.高压绕组额定分接匝数的确定及电

48、压比校核匝数不能为小数，高压绕组匝数取为484匝，则高压绕组的实际相电压为：电压比校核的误差为： 5.高压绕组各分接匝数的确定及电压比较核高压绕组各级分接处的匝数差：取=6匝计算各分接处的绕组匝数匝 ，匝匝，匝匝，匝匝，匝匝，匝匝，匝匝，匝匝，匝当几台变压器并联运行时，各台变压器变比不同（即电压比不同），将在并联运行的变压器之间产生循环电流。从而产生不必要的损耗。当变比相差较大时，还会影响温升（这时循环电流也大），因此，国标中对电压比误差有严格规定：110kV220kV变压器各绕组内的电压比误差为，设计计算时额定分接电压比误差控制在小于，其它分接控制在小于，高压绕组各分接处电压比校核如表2-1

49、所示。表2-1 高压绕组各分接处电压比校核位置匝数实际值，V标准值，V误差，%+81.25%5326982569859.383-0.050+71.25%52669037.569065.526-0.041+61.25%5206825068271.670-0.032+51.25%51467462.567477.813-0.023+41.25%5086667566683.956-0.013+31.25%50265887.565890.100-0.004+21.25%4966510065096.243+0.006+11.25%49064312.564302.386+0.0160484635256350

50、8.530+0.026-11.25%47862737.562714.673+0.036-21.25%4726195061920.816+0.047-31.25%46661162.561126.960+0.058-41.25%4606037560333.103+0.069-51.25%45459587.559539.247+0.081-61.25%4485880058745.390+0.093-71.25%44258012.557951.533+0.105-81.25%4365722557157.677+0.1182.4.3 绕组计算2.4.31）低压绕组的匝数为80匝；2）单螺旋式绕组，20根

51、撑条，40mm宽的垫块，段间油道平均为：4mm;3）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（2.0015.0）/（2.4515.45），采用20根导线并联，即20;4）导线总截面积为29.6420=593.6;5）电流密度：；6）低压绕组尺寸计算 低压绕组辐向尺寸为：2.45201.03=50mm 低压绕组轴向尺寸为： 15.4580+4“424”换位1298导线高度，mm +316油道高度，mm 1614 - 74（4.6%）压缩系数 1540电抗高度，mm 105绕组到压板的距离,mm 70绕组到下轭的距离,mm 20压板到铁轭的距离,mm + 32压板厚度

52、,mm 1767铁窗高度,mm2.4.31）中压绕组匝数为170匝；2）连续式绕组，20根撑条，30mm宽垫块, 段间油道平均为： 4.5 mm和首末端6mm油道6个。中断点为10mm，线段数为(30+10+10)2=100段；3）每个线段的匝数为，,匝；4）每种线段的总匝数为(+)2=170匝；5）导线规格ZB-0.45，8根并联，即8| ；6）绕组导线的总截面积：= 834.96=279.68；7）电流密度：；8）中压绕组尺寸计算中压绕组辐向尺寸为：823.81.03=62mm；中压绕组轴向尺寸为：10011.05= 1105导线高度,mm + 460油道高度,mm 1565 - 25（0

53、.6%）压缩系数1540电抗高度,mm 105绕组到压板的距离,mm 70绕组到下轭的距离,mm 20压板到铁轭的距离,mm + 32压板厚度,mm 1767铁窗高度,mm2.4.31）高压绕组匝数为484匝；2）纠结连续式绕组，20根撑条，50mm宽的垫块，段间油道平均为：5mm和首端开始2x5,5x5,3x6,中断点为8mm。，线段数为2(12+21+5+1+1)=80段；3）每个线段的匝数为,，,匝；4）每种线段的总匝数为(+)2=484匝；5）导线规格ZB-1.35，4根并联，即4|；6）绕组导线总截面积：= 424.72= 98.88；7）电流密度：；8）高压绕组尺寸计算高压绕组辐向

54、尺寸：正常段：473.251.03=93mm 加强段：453.251.05=68+25（内侧垫纸板条）=93高压绕组轴向尺寸：8014.55=1164导线高度,mm + 401油道高度,mm 1565 - 45（2.9%）压缩系数 + 20静电环高度,mm 1540 电抗高度,mm 105绕组到压板的距离,mm 70绕组到下轭的距离,mm 20压板到铁轭的距离,mm + 32压板的厚度,mm 1767铁窗高度,mm2.4.3 电力系统在正常运行条件下，由于运行方式、系统联结或负载变化等原因，都会引起系统电压的变化。为了保证电压质量，必须对系统电压进行相应的调整。目前在电力系统中，较为广泛采用有

55、载调压变压器进行调压，原因是有在调压变压器的调压范围大，并已实现连续调压，而且投资少，效果好10。本变压器采用有载调压，调压方式采用正反调压方式。为了保证结构的稳定性，调压绕组的绕组形式采用双螺旋式，每一级调压匝作为一股并联支路，共8级调压。1）调压绕组每级6匝，串联后调压绕组的匝数为48匝；2）双螺旋不换位，20根撑条，40mm宽的垫块，绕组段数为26=12段；3）导线规格ZB-1.35, ，4根并联，即4| ；4）绕组导线总的截面积：=427.64=110.56；5）电流密度：最大分接电压时为2.719，额定电压时为0，最小分接电压时为2.991 ；6）调压绕组尺寸计算：调压绕组辐向尺寸：

56、243.351.03=28 mm ；调压绕组轴向尺寸：15.3512=184 导线高度,mm + 1400 油道高度,mm 1584 - 44 （2.8%）压缩系数 1540 电抗高度,mm 105 绕组到压板的距离,mm 70 绕组到下轭的距离,mm 20 压板到铁轭的距离,mm + 32 压板的厚度,mm 1767 铁窗高度,mm2.4.3 2.4.3.1 绝缘半径计算 图2-1 绝缘半径计算示意图绕组绝缘半径计算： 350 铁心柱半径,mm + 23 低压绕组到铁心的距离C ,mm 373 低压绕组内半径,mm + 50 低压绕组辐向厚度,mm423 低压绕组外半径，mm + 36 中低

57、压绕组主空道距离,mm 459 中压绕组内半径,mm + 62 中压绕组辐向厚度,mm 521 中压绕组外半径,mm+ 42 高中压绕组主空道距离,mm563 高压绕组内径,mm + 93 高压绕组辐向厚度,mm656 高压绕组外径,mm + 46 高压绕组与调压绕组主空道距离,mm 712 调压绕组内径,mm + 28 调压绕组辐向尺寸,mm 740 调压绕组外径,mm 2 1480 调压绕组外直径,mm + 50 相间主空道距离,mm 1530 铁心中心距,mm2.4.3.2 绕组平均半径计算1.低压绕组平均半径：mm2.中压绕组平均半径：mm3.高压绕组平均半径：mm4.调压绕组平均半径

58、：mm2.4.3.3 绕组平均匝长计算1.低压绕组：m2.中压绕组：m3.高压绕组：m4.调压绕组：m2.4.3.4 绕组导线总长计算1.低压绕组：m2.中压绕组：m3.高压绕组：m4.调压绕组：m2.4.4 75时绕组直流电阻计算1.低压绕组：2.中压绕组：3.高压绕组：4.调压绕组：2.4.5 2.4.5.1 裸导线质量计算， kg式中：相数 ；导线总的截面积，； 导线密度，铜导线：=8.9。1.低压绕组kg2.中压绕组kg3.高压绕组 kg4.调压绕组 kg2.4.5.2 带绝缘导线质量计算 ， kg式中：绝缘纸占裸导线质量的百分数； 纸包扁铜线：，%式中：导线每边匝绝缘厚度，mm； 裸

59、导线的厚度，mm； 裸导线的宽度，mm； 单根导线截面积，。1.低压绕组%kg2.中压绕组%kg3.高压绕组%kg4.调压绕组%kg2.4.6 当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗分量。短路阻抗由电阻分量%和电抗分量%两部分组成，但对较大容量变压器，因为电阻分量%很小，计算时可以略去。电抗分量Xd%都是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下：，%式中：低压线圈安匝数（或取高压线圈安匝数），安匝；每匝电势，V；绕组平均有效电抗高度，cm； 洛式系数，； 漏磁场总宽度,cm；漏磁宽度，cm，式中： ， 分别为绕组1，主绝缘空道，绕组2的辐向尺寸； ， 分别为绕组1，主绝缘空道，绕组2的平均半径。

60、图2-2 漏磁宽度计算示意图漏磁宽度有关计算：低压绕组：cm中压绕组：cm高压绕组：cm调压绕组：cm中低压绕组主空道：cm高中压绕组主空道：cm高低压绕组主空道：cm调高压绕组主空道：cm2.4.6.1 中压绕组低压绕组电抗分量cmcm%2.4.6.2 cmcmcm%2.4.6.3 cmcmcm% 以上所示的计算值均未超过标准值的0.97-1.03倍，所以短路阻抗部分计算合格。2.4.短路阻抗的允许误差值，按标准规定为10%，但由于制造时影响阻抗因素很多，故一般计算时误差控制在34%以下，从上可知符合标准。电抗计算，往往不能一次计算就能符合要求，需作适当调整，频率和电流是不可能调变的，电抗分