110kV电力变压器结构与电磁计算 (本科毕业论文).doc

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1、 - I - 110kV 电力变压器结构与电磁计算 摘要 电力变压器是电力系统中的一种重要设备，其发展趋势是提高可靠性、 节省材料、低损耗水平，明显缩短产品的设计周期、降低生产成本和提高 产品的质量，从而增强产品的市场竞争力，取得显著的社会经济效益，因 此电力变压器的电磁计算就显得尤为重要。 本文在参考大量文献的基础上，分析了我国电力变压器行业的现状 和发展趋势，阐述了电力变压器的基本原理和基本结构特征，根据电力变 压器设计的基本思路，按照目前变压器设计的一般方法，完成了一台 40000kVA/110kV 有载调压电力变压器的计算工作，主要内容包括阻抗电 压、空载、负载损耗、温升、短路电动力等

2、的计算。电磁计算结果满足国 家标准和技术参数的要求。本文还针对电力变压器的空载损耗、负载损耗、 噪音、温升、局放、渗漏及抗短能力，介绍了如何改进变压器的结构以降 低空载损耗和负载损耗、噪音、局放及提高抗短路能力，并达到防渗漏的 效果。 关键词 电力变压器；电磁计算；结构改进 - II - The Structure and Electromagnetical Calculation of 110kV Power Transformer Abstract The further development of power transformer, which is an important equ

3、ipment in power system, is to improve the liability, save material and reduce loss, obviously shorten product design period, reduce the cost, improve product quality, strengthen the market competitiveness and gain distinct economic performance. Therefore, the electromagnetical calculation of power t

4、ransformer is especially important. Based on the information and extensive literature, this article analyzes the present basic principle and basic structure of power transformer, and also, the present situation and the development of our countrys power transformer industry. According to the general

5、designing method and the basic designing ideas of power transformer, a whole electromagnetic calculation of a 40000kVA/110kV OLTC power transformer has been completed in the article. The results of the electromagnetic calculation meet the requirements of national standards and technical parameters,

6、including the main contents of impedance voltage, load and no-load loss, temperature rise, short-circuit electromagnetical force and so on. As development of Chinese transformer manufacture technology, the manufacture technique of 110kV domestic power transformer is being close to or reach to the ad

7、vanced level of foreign transformer. This article introduces how to improve the structure of the transformer in order to reduce no- load loss, load loss, noise, PD, the magnetic leakage and to improve the anti- short-circuit capacity. Keywords power transformer; electromagnetic calculation; structur

8、e improvement - 1 - 目录 摘要 .I AbstractII 第 1 章 绪论 3 1.1 课题背景 .3 1.1.1 课题的国内外研究现状与趋势 3 1.2 变压器的工作原理与结构 .4 1.2.1 变压器的基本工作原理 4 1.2.2 电力变压器基本结构 5 第 2 章 电力变压器电磁计算 8 2.1 技术条件： .8 2.2 额定电压和电流的计算 .8 2.2.1 高、低压线圈额定电压计算 8 2.2.2 高低压线圈电流计算 8 2.3 铁芯主要尺寸的确定 .9 2.3.1 铁芯直径选择 9 2.3.2 铁芯截面积计算 9 2.4 线圈匝数计算 .10 2.4.1 初选

9、每匝电压 10 2.4.2 低压线圈匝数确定 11 2.4.3 高压线圈匝数确定 11 2.4.4 电压比校核 11 2.5 线圈几何尺寸的计算 .13 2.5.1 导线选取 13 2.5.2 线段排列 14 2.5.3 线圈高度计算 15 2.5.4 线圈辐向宽度 15 2.5.5 绝缘半径及窗高 16 2.5.6 导线长度 16 2.5.7 线圈直流电阻 17 2.5.8 导线重量计算 17 2.6 阻抗电压计算 .18 2.6.1 额定分接阻抗电压 18 2.6.2 最大分接的阻抗电压 20 2.6.3 最小分接阻抗电压 22 - 2 - 2.7 负载损耗和空载损耗 .23 2.7.1

10、负载损耗 23 2.7.2 铁芯柱与铁轭重量： 24 2.8 温升计算 .25 2.8.1 高压线圈温升 25 2.8.2 低压线圈温升 26 2.8.3 油对空气温升 27 2.8.4 油箱尺寸 29 2.9 变压器短路电动力计算 .29 2.9.1 安匝平衡计算： 29 2.9.2 短路时绕组导线上应力计算 31 2.10 变压器重量计算 .33 2.10.1 油重量计算 33 2.10.2 器身重 35 2.10.3 油箱重量 35 2.10.4 附件重 35 2.10.5 变压器总重： 36 2.11 电磁计算的小结 .36 第 3 章 变压器结构改进 37 3.1 变压器结构改进措施

11、 .37 3.2 本章小结 .40 结论 41 致谢 42 参考文献 43 附录 44 - 3 - 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 随着国民经济的发展和人民物质文化水平的不断提高，人们对电力系 统的供电量和可靠性提出了更高的要求。在电力系统中，变压器是一个重 要的电气设备，它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的作 用。一个多世纪以来，随着电网规模和发电机单机容量的不断增加，电力 变压器的单台容量和电压等级也在不断增加。目前，我国大型电力变压器 的单台最大容量为 840MVA/500kV，根据我国国民经济发展的需要，正进 行更高电压等级( 例如 1000kV)变压器的研制工作。国外

12、变压器设计者的目 标是容量 2000MVA 的电力变压器，而且多台额定电压为 1150kV 的变压器 己在实验运行阶段 1。 在大型电力变压器中，中、低压线圈电流可达（1020）kA ，这样大的 电流产生的漏磁非常强，会在金属结构件(如夹件、油箱、拉板等)中产生附 加损耗。这些损耗不但占据了变压器负载损耗的很大一部分，而且它在金 属结构件上的分布极不均匀，集中在局部区域上的损耗往往会引起相当大 的局部过热。此外电力部门和用户对变压器漏电抗和空载损耗值的允许公 差范围越来越小，特别是，随着对因漏磁引起的过热现象的日益看重，杂 散损耗将会成为对变压器性能考核的又一重要指标。这就要求对变压器线 圈内

13、的磁通分布、线圈涡流损耗、结构件杂散损耗等进行准确的计算。因 此，研究可靠准确的磁场、损耗的计算十分重要 2。 减小油箱等金属结构件中的附加损耗和防止过热情况发生，根本方法 是减少进入金属构件的漏磁通量。通常采用的方法是利用导电性能好或高 导磁材料在时变电磁场中的特性来屏蔽进入金属结构件中的漏磁通量。工 程上的做法就是在元件上以一定方式贴铜、铝材料或硅钢片等。经验表明， 正确使用屏蔽可使箱壁中的杂散损耗降低 5%，不恰当的屏蔽，屏蔽效果往 往不明显，有时甚至生成新的过热点，因此，研究变压漏磁场的分布，计 算产品结构件的涡流损耗及分布，确定发热源，进而分析发热、冷却问题， 通过合理布置屏蔽有效的

14、降低损耗对于变压器设计和制造都是非常重要的 3。 总之，深入地研究大型变压器漏磁场及其在周围各种金属结构件中的 涡流损耗及其分布，对于降低变压器损耗和防止局部过热是十分重要的。 1.1.1 课题的国内外研究现状与趋势 据报道国外电力变压器单台最大容量已经达到 1300MAV 以上，最高电 压等级已上升到 1150kV 以上。电网对超高压大容量电力变压器的愈来愈高 的要求，使得变压器制造在设计、工艺、制造、试验等方面都面临着激烈 - 4 - 的竞争。变压器的电磁计算一直成为研究的热点之一 3。 1.2 变压器的工作原理与结构 1.2.1 变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应原理工作的。因此

15、，它的结构是两个或两个以 上互相绝缘的绕组套在一个共同的铁芯上，它们之间通过磁路的耦合相互 联系。所以，如同旋转电机一样，变压器也是以磁场为媒介的。两个绕组 中的一个接到交流电源上，称为一次绕组，另一个接到负载上，称为二次 绕组。当一次绕组接通交流电源时，在外加电压作用下，一次绕组中有交 流电流流过，并在铁芯中产生交变磁通，其频率和外加电压的频率一样。 这个交变磁通同时交链一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在二次绕 组内感应出电动势。二次绕组有了电动势，便向负载供电，实现了能量传 递。 图 11 单相变压器原理图 如图 1-1 所示，它是由两个匝数不等地绕组绕在一个闭合的铁芯上构成 的。铁芯

16、是用硅钢片叠装而成的，铁芯柱左边的绕组称为一次绕组（也称 初级绕组或原绕组） ，其匝数为 N1。另一侧绕组称为二次绕组 (也称次绕组 或副绕组) ，其匝数为 N2。当二次侧开路，将一次侧接入交流电压 U1 时， 则一次绕组中便有电流 I0 流过，这个电流通常称为空载电流。空载电流便 产生空载磁动势，在铁芯中便有磁通 0 通过，此时在一、二次侧便产生感 应电动势。 （11）mfE114. （12）N22 式中： 一次侧自感电动势(V)；1E 二次侧互感电动势（V） ；2 电源频率( )；fZH 一次绕组匝数；1N 二次绕组匝数；2 - 5 - 交变主磁通的最大值（Wb） ；m 在空载情况下，两绕

17、组的电压比为： （13）vKNEU2121 式中 为变压比 4。VK 1.2.2 电力变压器基本结构 随着变压器技术的发展，其结构越来越趋于复杂。变压器的品种繁多， 结构型式也是千变万化，如图 1-2 为一台电力变压器外形结构。结合电力变 压器的基本结构概况作一介绍，其结构组成部分如下（图 1-3）： 图 12 电力变压器外形实例图 - 6 - 图 13 电力变压器基本构成 变压器是由套在一个闭合铁芯上的两个绕组组成的，铁芯和绕组是变 压器最基本的组成部分。此外，还有油箱、储油柜、吸湿器、散热器、防 爆管或压力释放阀、绝缘套管等等。变压器各部件的作用如下： 铁芯：它是变压器电磁感应的磁通路，变

18、压器的一、二次绕组都绕在 铁芯上，铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠装成的闭合磁路。为了减少涡 流，铁芯一般采用含硅 1%4.5%，厚度为 0.23mm0.35mm 的硅钢片叠装 而成。 绕组：它是变压器的电路部分。变压器分高、低压绕组，即一次、二 次两绕组。它是由绝缘铜线或铝线绕成的多层线圈套装在铁芯上。导线外 边的绝缘一般采用纸绝缘。 油箱：它是变压器的外壳，内装铁芯、绕组和变压器油，同时起一定 的散热作用。 储油柜：当变压器油的体积随油温的变化而膨胀或缩小时，储油柜起 着储油和补油的作用，以保证油箱内充满油。储油柜还能减少油与空气的 接触面，防止油被过速氧化和受潮。一般储油柜的容积为变压器油

19、箱容积 的 110。储油柜上装有游标管，用以监视油位的变化，即油位计。 吸湿器：由一个铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂如硅胶。储油柜内 的油是通过吸湿器与空气相通。吸湿器内装干燥剂吸收空气中的水份及杂 质，使油保持良好的电气性能，吸湿器又称呼吸器。 散热器：当变压器上层油温与下层油温产生温差时，通过散热器形成 - 7 - 油的循环，使油经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。 为提高变压器油冷却得效果，可采用风冷、强迫油循环和强油水冷等措施。 安全气道：装于变压器的顶盖上，桶状或喇叭形管子，管口用玻璃板 封住并用玻璃刀刻上“十”字。当变压器内有故障时，油温升高，油剧烈 分解产生大量气体

20、，使油箱内压力剧增，这时安全气道玻璃板破碎，油及 气体从管口喷出，以防止变压器油箱爆炸或变形，目前一般采用压力释放 阀来代替安全气道又称防爆管。 高、低压绝缘套管：它是变压器高、低压绕组的引线到油箱外部的绝 缘装置，起着固定引线和对地绝缘的作用。 分接开关：它是调整电压比的装置。双绕组变压器的一次绕组及三绕 组变压器的一、二次绕组一般都有个分接头位置 35（三个分接头中间分 接头为额定电压位置，相邻分接头相差5%，多分接头的变压器相邻分接 头相差2.5%） 。 气体继电器：它是变压器的主要保护装置，装于变压器的油箱和储油 柜的连接管上。变压器内部发生故障时，气体继电器的上触点接信号回路， 下触

21、点接断路器跳闸回路，能发出信号并使断路器调闸。 附件：变压器还有温度计、净油器、油位计等附件。 - 8 - 第 2 章 电力变压器电磁计算 2.1 技术条件 1. 额定容量：40MVA，3 相 2. 频率: 50Hz 3. 额定电压：高压 110kV；低压 10.5kV 4. 额定电流：高压：210A；低压：2200A 5. 绕组连接方法：YN，d11 6. 额定电压比：11081.5%/10.5kV 7. 空载电流：0.30% 8. 空载损耗：24kW 9. 负载损耗：154kW 10. 阻抗电压：11.2% 2.2 额定电压和电流的计算 2.2.1 高、低压线圈额定电压计算 1. 高压线圈

22、为 Y 联结： 线电压： 10(kV)UL 相电压： 5.63 2. 低压线圈为 D 联结： (k).10L 2.2.2 高低压线圈电流计算 1. 高压线圈电流： )A(209134LNLUSI 2. 低压线圈电流： )(5.0LNI12739I - 9 - 2.3 铁芯主要尺寸的确定 2.3.1 铁芯直径选择 铁芯柱直径的大小，直接影响有效材料的消耗、变压器的体积及性能 等技术指标，故选择技术经济合理的铁芯直径是变压器计算的重要内容。 硅钢片重量和空载损耗随铁芯柱直径的增大而增大，而线圈导线重量和负 载损耗则随铁芯柱直径增大而减小。合理的铁芯柱直径，应使硅钢片和导 线材料用量比例适当，达到最

23、经济的效果。铁芯直径选得过大时，铁重增 大，而用铜量减少，变压器成矮胖形；铁芯直径选得过小时，则会得到相 反的结果 6。 变压器每柱容量： kVA)(13403NzS 应用经验公式计算铁芯柱直径，查电力变压器计算表 3.5 冷轧片 取 5560。dK44(560)5964mdzDKS=（ ） （ ） 取 605mm。 硅钢片选取：该变压器的硅钢片型号是 105-30-P-5 厚度 0.3mm，冷轧 高导磁取向硅钢片，这种硅钢片性能好，单位损耗小：50 ， 1.7T 时单ZH 位铁损 1.0w/kg，多为低损耗比变压器所采用。 2.3.2 铁芯截面积计算 为了适应圆线圈的要求及充分利用线圈内部空

24、间，铁芯柱一般制成阶 梯圆柱形，各小阶梯（级）均为矩形，如图 2-1。 图 21 铁芯截面图 1接缝 2油道 铁芯截面积见表 2-1 - 10 - 表 21 铁芯截面积 级序号 片宽 叠厚 每级叠厚 毛截面积 mm2 净截面积 cm2 备注 1 590 136 136 76700 767 2 570 204 68 38760 387.6 6mm 油道 3 550 253 49 26950 269.5 4 530 293 40 21200 212 5 480 369 76 36480 364.8 6 440 416 47 20680 206.8 7 400 454 38 15200 152 8

25、360 486 32 11520 115.2 9 320 514 28 8960 89.6 10 220 561 47 10340 103.4 叠片系数 0.97 毛截面积 2667.9 净截面积 2587.863 由于冷轧硅钢片的方向性强，在铁芯柱与铁轭转角处，磁通沿垂直于 硅钢片的轧制方向通过，引起励磁电流和空载损耗增加。为了避免这种情 况，一般采用斜接缝叠积法，如图 2-2。 图 22 铁芯的接缝 2.4 线圈匝数计算 2.4.1 初选每匝电压 1. 根据电磁感应原理，感应电势的有效值与主磁通 之间的大小关m 系： （21）45104.4.2 CCmmm AWBAfBfWfU 式中： 频

26、率，取为 50 ；fZH 线圈匝数；W - 11 - 磁通， ；mCmAB 铁芯柱内磁通密度初选值，暂定为 1.7（T） ；B 铁芯净截面积（cm 2） ；CA 2. 每匝电压计算如下： 当额定频率为 50Hz 时 (V/匝)mct B1.758.63e=97.44 2.4.2 低压线圈匝数确定 1. 低压线圈匝数： （匝）DtU105W=7.4e9.6 取整数为：107 匝 2. 确定每匝电压： )V(13.8075t 3. 磁通密度： )T(7062594CtAeB 2.4.3 高压线圈匝数确定 1. 额定分接匝数 （匝）0tU6310W= =47.9e98. 取 647 匝。 2. 分接

27、的匝数 （匝）T6351%64.198. 取 64 匝。 3. 最大分接匝数：W 8=711 匝；最小分接匝数：W -8=583 匝 2.4.4 电压比校核 一般只校核高压线圈的相电压，因为它带有分接调压线圈。由于 et 是 根据低压线圈计算的，故低压线圈的相电压偏差很小，可以不必计算。 1. 各分接线/相电压为： 120698线 相 57182064751068425917068354 - 12 - 1063582710569387210456329107584399 2. 对于81.5%分接调压的高压线圈的额定电压及各分接的电压按 以下方式校核： (22)%25.01 xgU 式中： 相电

28、压的标准值；xgU 计算的相电压；TtWe 各分接的匝数； et每匝电势； 合格6981- 7.4 10%=.2 合格03 合格2- 56874 合格910=9 合格- .3%.8 合格65827179 合格0- .0=.6 合格43346 合格271- 98.1%.2 合格0=3 合格6- .1.129 合格0583 - 13 - 合格5941- 6078.310%=.4 合格6 合格- .1.75793 合格180=9 2.5 线圈几何尺寸的计算 2.5.1 导线选取 1. 低压线圈 同心式线圈中涡流损耗与线圈导线辐向厚度的平方成正比。随着变压 器容量的增大，线圈导线尺寸增大，因此对于大容

29、量变压器而言，限制线 圈中的附加损耗是十分重要的。尽管可以采用多根截面较小的导线导线并 联绕制线圈，但截面小，并联根数过多，线圈绕制困难，甚至无法绕制， 因此目前采用换位导线来解决线圈中附加损耗过大问题 6 ，如图 2-3。 图 23 CTC 线 为了便于换位，导线并联根数一般采用奇数。导线规格，原则上采用 目前变压器线圈通用的扁线规格。为了降低附加损耗，导线截面积不宜过 大，一般扁导线厚度在 1.25 至 2.88mm；宽度在 4 至 10mm。 低压线圈导线采用 CTC 网格绝缘（0.6） ，导线 ba=10mm1.80mm，n=13 根： CTC 导线带绝缘高度： 2（10+0.15）2

30、+0.13+0.6=21.03（mm） 导线带绝缘宽度： （mm ）1.503.64.0213)15.08( 电流密度： （A/mm 2）I7=.1S10.83 - 14 - 2. 高压线圈 高压导线选取：组合导线是由两根或三根略有绝缘的扁导线组合而成， 外面包有规定的共同匝绝缘，即多根并联导线只相当于单根导线的匝绝缘， 从而线圈每段辐向尺寸可以减少。电压等级高的变压器，当采用组合导线 后，其匝绝缘占线段辐向尺寸减少。因此，采用组合导线绕制的线圈无疑 可以提高铁芯窗口的空间利用系数。组合导线采用厚度较小的扁导线组成 自然可以降低导线的涡流损耗。 每匝采用 2 根组合扁导线，裸线取 ba 为 1

31、4.2mm2.5mm，如图 2- 4。 导线带绝缘的高度：14.2+0.3+0.9=15.4(mm) 导线带绝缘宽度：2.52+0.32+0.9=6.5(mm) 电流密度： (A/mm2)I209=.4S14.5 3. 调压线圈 裸线 ba 为 11mm6mm 导线带绝缘高度：11+0.3+2=13.3(mm) 导线带绝缘宽度：6+0.152+2=8.3(mm) 电流密度： (A/mm2)I209=3.16 S 图 24 高压线圈的组合导线 1合包绝缘；2分包绝缘；3扁导线 2.5.2 线段排列 1. 低压线圈排列 低压线圈采用层式，共 107 匝，两根并联绕制，分为四层。 2. 高压线圈段数

32、及每段匝数计算 高压线圈采用插入电容式线圈，总匝数为 647 匝，可以将高压线圈分 为 60 段，加 28 根撑条，28 个垫块，每饼匝数确定为： 26108647XY - 15 - X+Y=60 解得 X=56 段，Y=4 段。 3. 调压线圈排列 用一根导线绕制，17 级调压，每级 8 匝。 2.5.3 线圈高度计算 电力变压器线圈高度,对阻抗电压值以及变压器的温升、机械力、材料 消耗和重量等技术指标均有影响，因此，在线圈型式选定后，确定线圈高 度是变压器计算中重要内容。 线圈高度，一是指线圈压缩后的总高度；另一是指线圈的电抗高度。 所谓电抗高度，是指变压器阻抗电压计算时的线圈净高度（线圈

33、起末头间， 裸线到裸线之间的距离） 。 中小型变压器及一部分大型变压器，不受铁路运输高度限制，这种变 压器线圈高度的计算，主要是满足阻抗电压的要求。计算时作如下假设： 导线匝绝缘厚度忽略不计； 线圈电抗高度与线圈高度相等； 1. 线圈高度初算 初算时，一般只能得出大致范围，经调整后，才能得出合理的设计值。 )1452(m08962.4)18(nDHx 式中: D铁芯柱直径（mm） ； n系数，铜线圈变压器 n=1.82.4； 2. 低压线圈： 两根 CTC 导线并绕 HL=（26.752+1+0.5）（10+0.15 ）2+0.13+0.6+10=1167mm 3. 高压绕组（每饼 11 匝）

34、147(m)23.965.85 0.93)452(30.8)0G 4. 调压线圈： .14.F(m) 2.5.4 线圈辐向宽度 1. 低压线圈： 79815.() 2. 高压线圈： 8621.03.20.3(2(m) 3. 调压线圈： 6 2.5.5 绝缘半径及窗高 1. 绝缘半径 - 16 - 11234256 3 302.5)146.7935.40.8651.3.859.21.0RBRBR铁 心 半 径 （低 压 线 圈 对 铁 心 距 离 （ ）低 压 线 圈 内 半 径 （ ）低 压 线 圈 辐 向 尺 寸 （ ）低 压 线 圈 外 半 径 （ ）高 低 压 线 圈 之 间 距 离高

35、压 线 圈 内 半 径 （ ）高 压 线 圈 辐 向 尺 寸 （ ）高 压 线 圈 外 半 径 （ ）纸 筒 和 撑 条 的 厚 度调 压 线 圈 内 半 径 （ ）调 压 线 圈 辐 向 尺 寸 （ ）调 压 线 圈 外 半 径 （ ）线 圈 总 半 径 （ 7035. M）相 间 绝 缘 距 离两 铁 心 柱 间 距 离 （ ） 2. 窗高的计算 ） （或窗 高 （ 尾 取至 下 铁 轭至 上 铁 轭导 线 高 和 油 道 0535.1680.4H 因此，H 0 取 1340mm 2.5.6 导线长度 1. 线圈平均半径 (1) 低压线圈为 )m(356211BRr (2) 高压线圈为 .

36、4742 (3) 调压线圈为 )(363r 2. 线圈平均匝长 (1) 低压线圈为 m25.10231l - 17 - (2) 高压线圈为 )m(97.21023rl (3) 调压线圈为 483 3. 线圈导线总长度 (1) 低压线圈为 )(.1lL (2) 高压线圈为 59123672 (3) 调压线圈为 .43l 2.5.7 线圈直流电阻 75时每相导线直流电阻计算如下： 低压线圈： （ ）01.468.2015.1SLR 高压线圈： （ ）578.793.2 调压线圈： （ ）02.68.205.3S 2.5.8 导线重量计算 1. 裸导线重量 （23）310LAgG 式中： 导线总长（

37、m） ；L 导线的面积 mm2 由电力变压器计算续表 4.3 查得；A 导线比重，铜导线（8.9g/cm 3）g (1) 低压线圈重量 )kg(98.25109.82145.103 331 gG (2) 高压线圈重量 66.922AL (3) 调压线圈重量 )kg(7.38109.253.1033 g 2. 带绝缘导线重量 (1) 低压线圈为 CTC 导线： - 18 - )kg(89.324 98.25).08.1642.0()9.1306. ( 1max1 GHBHBMC (2) 高压线圈为组合导线 12. 0.546.C=(+.G =(+09)35.6=8.73 kgBH12 (3) 调

38、压线圈为单根导线 330. .8.M(.9)().41. 6 2.6 阻抗电压计算 阻抗电压的大小表征了变压器在额定负载时的电压降是变压器的重要 技术参数，它对变压器的制造成本、短路电流的大小、电压质量的高低以 及系统运行性能等都有显著的影响。我国双绕组和三绕组变压器以及自祸 电力变压器的标准短路阻抗值，应根据国家标准的规定。对于特种变压器， 其阻抗电压的标准值应根据其具体运行特性而定 7 。 阻抗电压是指变压器二次绕组短路并流过额定电流时，变压器原边绕 组所应施加的额定频率的电压，通常用额定电压的百分值表示。它是变压 器计算中的重要内容，对变压器的运行和技术经济指标均具有重要的影响。 2.6

39、.1 额定分接阻抗电压 绕组分布如图 2-5 图 25 绕组示意图 1. 漏磁空道总面积 - 19 - )cm(46.31835.4706.27.51.0 3.41)62( 6)12()()31 2211122 nranraranrD 2. 低压线圈平均半径 )cm(35.47267.43916)1(12anaBr 3. 高压线圈平均半径 )cm(47.3526.145.6222 anr 4. 漏磁空道的平均半径 )(79.3112 B 以上各式中： 低压线圈辐向宽度（cm） ；1a 高压线圈辐向宽度（cm） ；2 漏磁空道的宽度（cm） ；1 5. 线圈平均电抗高度 )cm(7.152.47

40、.16XH 6. 漏磁总宽度 011ax=.8 查电力变压器计算表 6.2 得洛氏系数 =0.95；K=0.95 7. 额定阻抗电压: - 20 - %72.9107.53.895.460956.41.6XtxHeDKfIWU 式中： 频率（ ） ；fZ 额定电流（A） ；I 主分接匝数；W 每匝电势（V/匝） ；te 两个线圈的平均电抗高度（cm）XH 2.6.2 最大分接的阻抗电压 图 26 低高调一相线圈的纵断面 1. 漏磁空道总面积 2 2 212 3123222 22 11()()()()3 64647.95.68.47.351()37710.8.()35.3695TT T Tj j

41、 j jWWWDar ararcm（ ） 式中： 低压线圈的平均半径（cm） ；1r - 21 - 高压线圈的平均半径（cm） ；2r 调压线圈的平均半径（cm） ；3 调压线圈总匝数；TW 高压线圈额定分接匝数。j 2. 线圈平均电抗高度 )cm(03.1837.92.147.6321 Hk 3. 漏磁总宽度： .24.5623121aa 式中： 低压线圈的辐向宽度；1a 高压线圈的辐向宽度；2 调压线圈的辐向宽度；3 高低压线圈之间距离；12 高压与调压线圈之间距离。3a 4. 最大分接阻抗电压 %05.1103.8.993.5726.4. 66HeDWfIUtx 式中：由 查变压器设计手

42、册表 8-2 得洛氏系数 =0.93. x=. 低压线圈额定电流（A） ；DI 低压线圈匝数；W 每匝电势（V/匝） ；te - 22 - 2.6.3 最小分接阻抗电压 图 27 三相双绕组一相线圈的纵断面 1. 低压与高压漏磁空道总面积 1221123raraD 式中： 22ar 低高压线圈间油道平均半径（cm） 。1 2. 低压与高压阻抗电压 %13.0107.5.9895.3426.4. 661112HeDWfIUtkx 式中： 频率（ ） ；fZ 低高压线圈平均有效电抗高（cm） ；12kxH 3. 高压与调压漏磁空道总面积 2332321D= ar+ ar 式中： 22ar 高压与调

43、压线圈间油道平均半径（cm） ；3 4. 高压与调压阻抗电压 - 23 - %08. 107.3.921.984.25156.4 %)(. 6623323TjkxtDkx WHefIU 式中： 频率（ ） ；fZ 高压与调压线圈平均有效电抗高（cm） ；23kxH 5. 最小分接阻抗电压 %21.08.13.021 kxkxU 2.7 负载损耗和空载损耗 2.7.1 负载损耗 负载损耗 主要由高低线圈的电阻损耗组成，另外还加上涡流损耗和ZSP 杂散损耗 8。 1. 电阻损耗 （24）RmIP2 式中： 相数；m 被计算线圈的相电流（A） ；I 被计算线圈的 75每相直流电阻（ ）.R 低压线圈

44、： )kW(218.530.1273P 高压线圈： 749 调压线圈： 63 2. 涡流损耗 高压线圈： )T(2093.17.42091.340124.0 41 xmHIWB21 53(.).9().7%5.mwaBfK 涡流损耗： kW %7wP 低压线圈： )T(2067.17.60124.3024.0 442 xmHIB - 24 - 22 22 1.8067510(.).9(.).3%5mwaBfK 涡流损耗： 223186%2.wPkW（ ） 3. 杂散损耗： ) (40.NZkZSU 4. 引线损耗： )(引 5. 负载损耗： ）（引 k 57.1021321 PPZSwS 2.

45、7.2 铁芯柱与铁轭重量 1. 铁芯柱重量 )kg(45.79810863.271306441CFAHG 式中： 冷轧硅钢片 =7.65（ ） ；3/dm 窗高（ ） ；0H 铁芯柱净截面积（ ） ；CA2c 2. 铁轭重量 )kg(60.914863.25716.741042 eFMG 式中： 两铁芯柱中心距（mm） ；0 铁轭净截面积（ ） 。eA2cm 3. 总重量 )(kg15.94.2760.9145.7821 GFF 式中： 角重（kg）由电力变压器计算续附表 3.1 查得。G 4. 空载损耗 )(kW45.201.95.0100 pKPF 式中： 硅钢片单位损耗（W/kg） ；0

46、p 空载损耗附加系数； 铁芯总重量（kg） 。FG 5. 空载电流 空载电流 是以额定电流百分数表示的。它由两部分组成：一部分是0I - 25 - 供给硅钢片所消耗的能量的电流，称为有功分量 ；另一部分是供给硅钢01I 片中建立磁通的电流，称为无功分量（磁化电流） 8。2 有功分量： %5.10421001 NSPI 式中： 空载损耗（W ） ；0P 变压器额定容量（kVA） ；NS 无功分量：02 1.594.37285.6320.2487%10NcFjtgGCAIK 式中： 附加系数；0 冷轧硅钢片取 1.2； 铁芯重量（kg） ；F C接缝数，三相铁芯取 8； At铁芯有效面积（ ） ；

47、2cm 变压器额定容量；NS 单位铁重激磁功率，查曲线取 1.15 VA/ kg；cg 接缝单位面积激磁功率；j 总空载电流 2010.5%II 2.8 温升计算 变压器在运行时，有一部分电磁能量将转变为热能，也就是说，变压 器运行时，在铁芯、绕组和钢结构件中均要产生损耗。这些损耗将转变为 热能发散到周围介质中去，从而引起变压器发热和温度升高。因此在设计 时要特别注意温升不能超过规定的限值。变压器的散热方式主要包括辐射 换热和对流换热，对流换热包括自然对流和强制对流换热。当负载较小、 气温较低时，冷风机关停，散热方式为辐射和自然对流换热。 2.8.1 高压线圈温升 1. 高压线圈：垫块数垫块高

48、=28 30 表面单位热负荷： - 26 - )W/m(89.12)1047.9(6.7021.)(341KLIqC 式中： 铜导线系数 22.1；1K 额定电流 A；I 电流密度； 导线中的附加损耗百分数（85） 。3 2. 线饼的遮盖系数： 42830K=1-.79 3. 线饼的周长： (m) 186.)5.46()b2(naL1 式中：中间有两个油道为 12mm; a1带绝缘的导线的厚度（mm） ； b1带绝缘导线的宽度（mm） ； n线饼中沿辐向导线并联总根数. 4. 圈对油温升: （）7.2159.0.1qTx 5. 圈绝缘校正温升: （）96.8.Kjj 6. 油道校正温升: （）72.0159.20pqTy 7. 线圈对油的平均温升: （）38.4yjxXT 2.8.2 低压线圈温升 1. 表面单位热负荷： )W/m(48.120.53.102. 2SPq