树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算

树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算1树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算本章以树脂浇注干式变压器SCB10-1000/10的设计为例，详细列出了树脂浇注干式变压器的设计计算过程，以及每一步计算所涉及到的公式和原理。该变压器具有以上所述的树脂浇注干变的各项优点，是树脂浇注干变设计的典型实例。1.1变压器设计计算的任务变压器设计计算的任务是使产品设计符合国家标准，或者用户在合同中提出的标准和要求。在合同中通常包括以下一些技术规范：a.变压器的型式：相数、绕组数、冷却方式、调压方式、耦合方式。b.额定容量，各绕组的容量，不同冷却方式下的容量。c.变压器额定电压、分接范围。d.额定频率。e.各绕组的首末端的绝缘水平。f.变压器的阻抗电压百分值。g.绕组结线方式及连接组标号。h.负载损耗、空载损耗、空载电流百分值。i.安装地点海拔高度。此外，用户可能还有一些特殊参数。变压器计算的任务，就是根据上述技术规范，按照国家标准，如《电力变压器》、《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》、《高压输变电设备的绝缘配合及高电压试验技术》和其它专业标准，确定变压器电磁负载，几何尺寸、电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。对方案进行优化计算，在满足性能指标前提下，具有良好的工艺性和先进的经济指标。1.2变压器设计计算步骤以下主要针对电力变压器而言，特种变压器的计算基本与之相同，只需考虑特殊要求和自身特点即可。根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及相应的性能参数，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。确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心柱直径，计算心柱和铁轭截面。根据硅钢片牌号，初选铁心柱中磁通密度，计算每匝电势。初选低压匝数，凑成整匝数，根据此匝数再重算铁心柱中的磁通密度及每匝电势、再算出高压绕组额定分接及其他各分接的匝数。根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器主、从绝缘结构。根据绕组结构形式，确定导线规格，进行绕组段数、层数、匝数的排列，计算出段数、层数、总匝数及每层的匝数、每段匝数。计算绕组的轴向高度及辐向尺寸。计算绕组几何高度、电气高度及窗高。计算绝缘半径，确定变压器中心距M0，高、低压绕组平均匝长L。初算短路阻抗无功分量，大型变压器无功分量值应与短路阻抗标准值接近。计算绕组负载损耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型变压器），检查短路阻抗是否符合标准规定值。计算绕组温升，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，则需要调整变更铁心柱直径。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。计算空载性能及变压器总损耗，计算变压器重量。1.3树脂浇注干式变压器设计的详细计算1.3.1技术条件产品型号：SCB10-1000/10额定容量：1000kVA电压比：(10±5%)/0.4kV频率：50Hz联结方法：Dyn11额定电压电流：高压侧1000V/57.74A低压侧400V/1441.38A短路阻抗：6％空载损耗：2200W负载损耗：8180W硅钢片牌号：Q120-30执行标准：GB/T10228，GB64501.3铁心直径：Pt为三相变压器每相容量，故Pt=Pn/3=1000/3kVAK为经验系数，取K=57根据经验公式：D=K=57=241.5mm由于铁心直径的位数取0或者是5，所以变压器的铁心直径为：D=245mm。铁心净横截面积：根据公式，计算可得：=471.196cm2。1.3eq\o\ac(○,1)初选磁密：=1.50Teq\o\ac(○,2)初算匝电压:f=50Hz铁心净横截面积经查表得出：At=436.306cm2由公式,计算可得=14.5435V低压-铁心：10mm高压-低压：40mm相间距离：41mm具体计算如下：122．5——铁心外接圆半径R0,mm+10——低压绕组至铁心距C,mm132．5——低压绕组内半径R2,mm+38．5——低压绕组辐向厚度B2,mm171——低压绕组外半径R3,mm+40——高低压绕组间主绝缘距a12,mm（211-3-0.5）207.5——高压绕组内半径R4,mm+50．0——高压绕组辐向尺寸B3,mm257.5（258）——高压绕组外半径R5,mm×2516——高压绕组外径D,mm+41——相间距离（干变取40左右）A，mm557-1.00×2——高压线圈表面绝缘，mm551（550）——铁心柱中心距离（为10或5的倍数）M0，mm铁心柱中心距离=高压绕组外径+相间距离-2*高压绕组表面绝缘;故：低压线圈内径：265外径：342高压线圈内径：415外径：516中心距：550（单位mm）绕组平均匝长l的计算：高压绕组;低压绕组;平均匝长Lm=(Lm1+Lm2)/2;=1462mm（取整）=953mm（取整）1.3.5——高压绕组电阻（120℃）：；;高压绕组铜导线重：所以Cu11=207kgCu12=316kgCu13=0高压绕组导线重：Cu1=207+316=523kg高压绕组电阻损耗（120℃）:低压绕组电阻（120℃）：；;低压绕组导线重：Cu2=91+99+132=322kg低压绕组电阻损耗（120℃）:导线总重：523+322=845kg1.3 //H0:窗高//低压额定电流D=245mm//铁心直径B0=D-5=245-5=240mm//B0:最大片宽;为省去查表麻烦,近似等;//Sb:铜排截面积;高压绕组电阻损耗（120℃）:低压绕组电阻损耗（120℃）:杂散损耗、引线损耗及附加损耗分别如下：低压绕组为箔绕，所以连接及附加损耗百分比KPsupPercent=0.006×I2=8.66。总负载损耗。1.3如果低压为箔式： 纤维重 树脂重1.3 // P0 空载损耗1.3(箔绕需再×(箔绕需再×0.95)1.3由计算可得：铁心柱中心距=550mm,低压绕组的内径=265mm，电抗高度=795mm,空载损耗=1662W,铁心窗高=905mm。由查表可得：迭片系数=0.97，迭片总厚度b=238mm，最大迭片厚度=235mm，最小迭片厚度=60mm，净横截面积=436.306。散热面积的计算有效散热系数为=2.8总的散热面积为 铁心的单位热负荷为铁心温升为1.3由计算可得高压绕组内径=415mm,高压绕组外径=516mm,高压绕组轴向长度=775mm，轴向厚度为=15.28mm,=19.06mm,电抗高度=765mm，高压绕组的铜损由查表可得撑条根数=8，净横截面积=436.306，气道宽度为=16mm,高低压绕组间的距离L=40mm散热面积计算有效散热系数总的散热面积为高压绕组的单位热负荷为高压绕组温升K1.3.由计算可得低压绕组内径=265mm,低压绕组外径=342mm,低压绕组轴向长度=795mm，轴向厚度为=6.34mm,=7.96mm,，电抗高度=795mm，低压绕组的铜损由查表可得撑条根数=8，净横截面积=436.306，气道宽度为=8mm,=10mm,高低压绕组间的距离L=40mm散热面积计算有效散热系数为总的散热面积为低压绕组的单位热负荷为低压绕组温升K以上为树脂浇注干式变压器SCB10-1000/10的具体设计计算过程。由此过程可得变压器的性能数据为：高压铜耗：4512W低压铜耗：2859W引线、附加损耗：747W空载损耗：1662W硅钢片重：1808kg