手册-设计手册版实用手册.doc

常州变压器厂 CTW.ZZ.2001电气计算通则 共 15 页第 1 页 本规定适用于电压等级35kV或110kV,容量为3000kVA及以上电力变压器的电磁计算 一 铁心 1 铁心片材质通常按30Z140(30ZH120)设计，磁通密度：降压变 B 1.75 T，升压变 B 1.72 T；铁心三相三柱式，心柱与上下铁轭等截面.。接缝形式为450全斜接缝，铁心片长 3.5m时不断轭不叠上铁轭， 迭片系数0.97或0.975；断轭时片型长宽比2.5。 2 空载损耗Po. 空载电流Io Po= ( W ) 取 0 取 X. XX 式中： 硅钢片重量 （kg） ： 附加损耗系数，现取为1.08。 ：硅钢片单位损耗 （W / kg） 硅钢片单位激磁容量（VA / kg ） ： 变压器额定容量（kVA ） 说明：一般空载损耗计算值 标准值或用户要求值， 3硅钢片重：GF= ( 3Hw + 4Mo )At × 7.65 × 10-4 + G ( kg ) 取整数 式中：Hw：窗高 （mm） 尾数取0或5 Mo：相邻铁心柱中心距 （mm）; 尾数取0或5 G ： 角重； At： 心柱净截面积 （cm2 ） 硅钢片比重：7.65 kg /dm3 4 每匝电压： f = 50Hz时： ( 伏 / 匝 ) 取 ， XXX 式中： e t : 匝电压 Bt: 磁通密度 （T特斯拉） At: 心柱净截面积 ( cm2 ) 二 线圈和主纵绝缘 1 导线 ( 1 ) 普通线规一般a3，分接区最大线规不大于4×16；组合导线内线厚 a2.5，最多可以3根组合后4 股并绕，组合后的导线尺寸需满足b/a1.3，线规见变压器设计手册。用于调压线圈时，最大 线规不超过5.6X14，调压线圈不得使用组合导线，必要时可以选用自粘性换位导线；高压线圈的 分接区同样不得使用组合导线；中、低压线圈必要时亦可采用（2PC+2PC）的组合导线。注：对于组合导线采用2根组合后3股并绕的型式时，其换位如下：在1/3、2/3匝数处进行、换位，在1/2匝数处进行组合导线内部换位；（参见SSZ10-50000/110 2709的高压线圈）对于组合导线采用2根组合后3股并绕的型式时，其换位如下：在1/3、2/3匝数处进行三相输电线式换位，同时进行组合导线内部换位；（采用3根组合后3股并绕的型式类同，参见4807中压）对于组合导线采用3根组合后4股并绕的型式时，在1/3、2/3匝数处进行特殊换位，在1/2匝数处进行两股组合导线一起进行的特殊换位；（可参见SFPSZ9-150000/220 4809 的中压线圈） ( 2）铜导线电流密度J4 A /mm2 注意：线规一般范围为螺旋式b / a=26，连续式b / a=2.56 2 电压比校核： ( 伏 / 匝 ) 取 .XXX 电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 2 页 Uxg，=WDG . et Uxg，Uxg = 电压比偏差 额定分接 ±0.25 %，必要时可放宽为 ±0.35 %； Uxg 其余分接 ± 0.5 %，必要时可放宽为 ±0.80 %； 式中: Uxg:：相电压 （ 标准值 ） Uxg，：计算的相电压； WD：低压线圈匝数 取整数； WG：高压线圈匝数 取整数； 说明： （1）各分接标准的线. 相电压按 “白封面”变压器设计手册P3表2-1 17级有载调压其线、相电压按下表； （2）与不同低压线圈配合的高压线圈允许设计二个基本线圈以满足电压比关系的 要求。 表一 17级 ±8 X1.25% 各分接标准电压 电 压 +10 % +8.75 % +7.5 %+6.25 % +5 % +3.75 % +2.5 %+1.25 % 额定值 V -1.25 % -2.5 %-3.75 % -5 % -6.25 % -7.5 % -8.75 % -10 %1. 2的差值 线12100011963011825011688011550011413011275011138011000010863010725010588010450010313010175010038099000 1375 相6986069070682706748066680658906510064310635106272061920611306034059540587505795057160 794 线133100131590130070128560127050125540124020122510121000449490117980116460114950113440111930110410108900 1512 相7685075970751007422073350724807161070730698606898068110672406637065490646206375062870 873 17级±8X1.5%各分接标准电压 电 压 +12 % +10.5 % +9 % +7.5 % +6 % +4.5 % +3 % +1.5 %额定值 V -1.5 % -3 % -4.5 % -6 % -7.5 % -9 % -10.5 % -12 %1. 52的差值 线1232001215501199001182501166001149501133001116501100001083501067001050501034001017501001009845096800 1650 相7113070180692206827067320663706541064460635106256061600606505970058750577905684055890 952 110kV主绝缘：（注：此处1PC系指用DLZ-U电缆纸每边包一层，厚度为0.083mm） 1. 内线圈到铁心19（内线圈为6、10kV级 ） 内线圈到铁心29 (内线圈为35kV级 )2. 高压端部进线 高 中39；高压包纸6PC或（2PC+4PC），中压线圈包纸3PC； 高 低42时；高压包纸6PC或（2PC+4PC），低压线圈包纸3PC； 42>高 低38时；高压包纸6PC或（2PC+4PC），低压线圈包纸4PC； 高 高调 45；且调压上端至高压线圈上端 50，下端至高压下端50；高压调压 线圈包纸12PC；高压调压线圈采用单层圆筒式；高调通常放置在高压线圈外侧；在 设计阻抗大于等于20%的变压器时，可以考虑把高调放在高压与低压之间。 高调-中调，高压40KV中性点时不小于24，60KV中性点时不小于33；高压调压 线圈包纸12PC；高压调压线圈采用单层圆筒式；高压调压线圈采用分段单层圆筒 式；高压中部进线 高 中40；高压包纸6PC或（2PC+4PC），中压线圈包纸3PC； 高 低40时；高压包纸6PC或（2PC+4PC），低压线圈包纸3PC； 3· 中.低主空道 如中压带分接采用独立的中压调压线圈,一般电密3.9 A/mm2 低压线圈垫块伸出线圈最少6.5,主空道最小为22,中压撑条最小取6.5，中压线圈硬 纸筒4mm； 注: 22 = 9 + 4 +9 ； 如中压不带分接,变压器则无中压调压线圈.中压调压线圈一般设置在最外侧；如果出于特殊的考虑，也可以设置在紧靠铁心的最内侧；另外还可以把中调和高调两个线圈在轴向上堆砌，以缩小铁心尺寸。电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 3 页 4. 相间距 中部出线无载45，端部出线无载55 有载时不论40kV或60kV中性点均不小于30。 对于35kV变压器，不论有载或无载，相间距不小于27； 5. 铁轭绝缘 （1）双圈变压器上铁轭绝缘 高压端部进线60 高压中部进线55 下铁轭绝缘：95（低压或中压线圈为螺旋式时）；90（低压及中压线圈为连续式时）；（2） 三圈变压器 上铁轭绝缘60，且低压尽可能穿出辅助压板和下铁轭垫块，当低压在辅助压板下出线时大压板允许开槽,深10. 下铁轭绝缘95，低压出头至高压末端(或中压末端)50以上。 （3） 压板厚一般60，当容量50000kVA或机械力50t时取70厚压板 压板与上铁轭间隙 63000kVA以上取35 63000kVA及以下取30 110kV纵绝缘 1 匝绝缘 35kV线圈带分接段四段抽六个分接头时为5PC； 中.低压线圈 导线宽度12.5时匝绝缘为4PC； 中压调压线圈为连续式时，包纸4PC；中压调压线圈为单层圆筒式时，包纸15PC； 中压调压线圈为分段单层圆筒式时，包纸6PC； 高压调压线圈为双饼连续式时，包纸6PC； 2 油道 对中压线圈首末端必须各有1个5.4的油道，通常另需5个6.4的挡油板油道。 对低压线圈首末端通常必须5个6.4的挡油板油道，可以不设置其他放大油道。 如首端线饼处有小角环，则相邻油道必须5.4,中压及高压分接段处油道为2.7、2.7、5.4 2.7、2.7； 高压中部出线,全部连续式；分接段采用纠结式。 高压端部出线,容量大于10000kVA时高压线圈连续式。 当容量10000kVA时,采用纠结连续式，首端普纠或部分纠8段； 高压不论中部出线或端部出线，由首端起最少依次1个6.4、1个5.9、6个5.4油道；其中6.4、5.9为含U形垫块的油道；末端至少放置2个4.05油道； 中部进线时总段数不少于2X38段；端部进线时总段数不少于68段； 在线圈纵绝缘强度许可的前提下，所有线圈的基本油道按以下规定：（适用于自然油循环风冷及自冷的线圈） 线圈辐向 （mm） 不设挡油板时的最小油道（mm） 设置挡油板时的最小名义油道（mm） 50以下 3.6 1.8 5065 4.5 1.8 6585 5.4 2.25 85115 6.3 2.7 115130 6.8 3.15 130145 6.8 3.6 145185 7.2 4.95 当线圈冷却方式为强迫油循环时，必须设置挡油板，最小名义油道为2.7； 6 线圈计算 （1）一般规定 a 导线匝绝缘按公称厚取整计算。如4PC按（4X0.083X2=0.664）取0.67计算； b外部线圈，如为组合导线则为 分数匝；如为组合导线则为 分数匝；线圈首末段 尽量设置不满匝；在组合导线内部换位及输电线式特殊换位处亦尽量设置不满匝。电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 4 页 c 内柱. 中柱线圈（不包括螺旋式）的连续式绝大多数为分数匝，一般为（n-1）/ n，个别在不 影响主绝缘和散热时，允许采用换位处辐向高出一根导线的正整数，起末端匝数 (W-1)+ ； 式中：W：计算辐向尺寸的名义匝数（整数）。 n：撑条数。 X按下表 线 圈 型 式 连 续 式 普通纠 插花纠 并 饶 根 数 1 2 3 4 5 6 81223 X 内线圈 1 2 3 4 5 2 3 外线圈1(0) 2 (1) 3 (2)4(3)5(4) 02 (1) 3 (2)每段匝数1415161718192021222324252627282930纠结匝数1111131313151515171717191921212123 注：括号外的数值出头处辐向不高，括号内的数值出头处辐向高出一根导线； d：一般平尾垫块宽度选择： 所有线圈的垫块宽度均为35；内线圈及中柱线圈的垫块档数参照铁心表；外柱线圈的垫块档数按内柱 线圈垫块档数加4或加8确定；在必要情况下，线圈的垫块档数可采用14、18、22、26等非标档数； 所有线圈均加外撑条；内柱及中柱线圈均加辅助撑条，但当线圈采用自粘性换位导线时，该线圈可以 不加辅助撑条；作为三线圈变压器的内柱线圈，外侧同样加外辅助撑条，此时内柱与中柱的主间隙中 的油隙撑条必须相应加倍。 标准垫块厚度为：2.7、3.15、3.6、4.05、5.4、6.3、7.2； 垫块压缩系数：2.5 6 %，控制不超过6%； 匝绝缘的轴向压缩系数：饼式线圈匝绝缘同垫块压缩；当线圈为单层圆筒式时，匝绝缘压缩10%。 例：6PC匝绝缘：1.0 × 0.9 = 0.9； e：75°C时导线电阻率 = 0.0209 部分纠规定：通常纠结部分匝数 70 %，且为奇数匝；也可采用特殊的阶梯部分纠；. f：高压线圈的导线长度（m） 极限负分接长度=整数化计算长度+2（高压线圈本体带分接段，正常段与分接段采用不同线规） 额定长度=整数化计算长度+1 g：中压线圈的导线长度 ( m ) 极限负分接长度= 计算长度+1.5（中压线圈本体带分接段，正常段与分接段采用不同线规） 额定长度 = 计算长度 + 1.5 h：低压线圈的导线长度 ( m ) 三圈导线长度 = 计算长度 + 2 双圈导线长度 = 计算长度 + 2 （2）辐向尺寸：尾数为整数或0.5（ 0.25 . < 0.75取0.5， 0.75进1，< 0.25舍去） a： 连续式：绝缘导线厚度 × 并绕根数 × 每段匝数 × 1.03（1.02）； b： 单螺旋、单半螺旋：绝缘导线厚度 × 并绕根数 × 1.015+1.5； c： 双螺旋、双半螺旋：绝缘导线厚度 × 1 / 2并绕根数 × 1.03； d： 内屏、纠结、部分纠结式：绝缘导线厚度 × 并绕根数 × 每段匝数 × 1.05（1.04）； 注：1.015、1.03、 1.05为普通导线 ，1.02、 1.04为组合导线；（3） 轴向尺寸：尾数为0或5（变压器各线圈应尽量设计为电抗高度相等） a：纠结、连续式：H = 压缩后的绝缘导线轴向尺寸×段数+油隙压缩后的尺寸（当有静电板时再 加静电板尺寸） b：单螺旋、单半螺旋式：H = 绝缘导线轴向尺寸×（匝数+4）+ 油隙压缩后的尺寸；电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 5 页 c：双螺旋、双半螺旋式：H = 绝缘导线轴向尺寸× 2（匝数+1）+ 油隙压缩后的尺寸（4） 电抗高度（HK）： a：连续纠结式：HK = H（不包括静电板高度） b：单螺旋、单半螺旋式：HK = H （1根绝缘导线轴向尺寸）（首端第一油道尺寸） c：双螺旋、双半螺旋式：H K = H （2根绝缘导线轴向尺寸）（首端第一. 二油道尺寸） 双双螺 旋及单层圆筒式以此类推。 注：在设置螺旋式线圈的油道时，应使首末端的前两个油道相同； 对于普通导线及自粘性换位导线绕制的双螺旋线圈，旋内油道应保持不变，同时应使首末端的前两个 油道相同； 特注：自粘性换位导线适于绕制的线圈形式有：特殊的半回卷连续式（必须两股并绕，正常段绕匝）； 单螺旋式（不再进行242等其他换位）；双螺旋式（必须2N-1股并绕，参见TD2462-177、178）； 单层圆筒式；连续式（单股并绕时正常段绕匝，两股并绕时正常段绕匝）（5） 线段标号：高压：A、B：起绕端内径垫纸条的纠结段； C：正常纠结段； D：部分纠结段；（另：A、B、C、D亦用于表征内屏蔽线段） E：正常连续段； F、G：不满匝数；H或H1.H2：调压段； 中压：P：正常段； Q、R、S：不满匝段；T或T1.T2：调压段； 低压：K：正常段； L、M、N：不满匝段；注：不满匝段的匝数通常不得少于正常段的2/3 （6）线圈数据： a：相电压和线电压按 表一 值 b：额定相电流IN（单位.A） 十位取：XX.X 百位取：XXX.X 千位取：XXXX c：导线截面A=nAx（并联根数×单根导线截面）（mm2）取XX.XX d：电流密度J = IN / A A/mm2 取X.XXX e：平均匝长Lp ( m )：按平均半径，取X.XXX f：电阻R取4位有效数：如：1.386，0.01386 g：电阻损耗：Pr = 3 IN2 R 尾数取0 h：导线重量：G = 3 g L A 10-3 (kg) 取整数 比重g：g铜 = 8.9 g铝 = 2.7 纸包扁线绝缘重量占导线重量百分数按下式： 扁铜线： 说明： t为导线每边绝缘名义厚度(mm)，如匝绝缘4PC， t=0.67/2=0.335；Ax为单根导线截面（mm2）。三 阻抗电压1. 计算公式按”白封面”变压器设计手册P57；同时应使用TAD2116进行阻抗计算以作对比。2. 洛氏系数 3. 附加电抗系数：容量25000kVA，K=0.98，但中低阻抗计算时不包括在内；4. 计算偏差2%，阻抗取值 X.XX%电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 6 页mb12102401646080188008020129024242867202855296032967680mb41805504611207216083780四. 负载损耗：1. 计算值不宜超过标准值或用户要求。出于经济性等原因应控制不大于+2%标准或用户要求2. 附加损耗计算： （1） 完全换位时涡流损耗的平均值占电阻耗的百分数（按75°C时计算），即涡流损耗系数Kw 式中：a：垂直于漏磁方向裸导线宽度（mm） ：线圈电抗高度（mm） m：垂直于漏磁场方向导线根数 n：平行于漏磁场方向导线根数 K：系数，铜K=3.95. 连续式线圈当导线并绕根数mb4时，应计算不完全换位产生的涡流损耗。 涡流损耗系数Kb 铜：C1 = 0.197 式中：为每匝并联导线数. 其余符号同（1） （2） 单.单半螺旋式线圈.并联根数为4的倍数时，采用“242”换位，其它采用“424”换位，技术条件引用不同，线圈的并联根数应尽可能采用4的倍数，当其并联根数mb12根时，尚应计算不完全换位产生的涡流损耗。 涡流损耗系数Kb 铜：C2=0.123 3. 引线损耗：（Py）双圈变压器按GB6451中Pk标准值的1.5%左右，三圈高中时按1%左右，其余均按1.5%左右。 该损耗通常用于凑整而使负载损耗的数值的个位数及十位数均为零。 电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 7 页4. 杂散损耗：当f=50Hz时： 尾数取0（当采用钢压板时，用1.0取代0.8） 式中：Ux： 电抗压降百分数，多组合时按最大值计算 K： 系数，当 Ux10.5%时 K=23/.Ux%；Ux>10.5时 K=1.47 ： 每柱磁通（Wb）；如为多组合，一般取最大值 Hk：高压线圈高度（cm）（含静电板） ：油箱周长（cm），有载变压器近似按无载变压器计算周长 Rp： 油箱平均半径，一般等于B/2， R为主空道平均半径。 以上计算适用于Ux12%的双线圈变压器及常规阻抗的三线圈变压器； 计算Ux>12%的双线圈变压器时，Pz=0.04×Ux×Se，其中Se单位用kVA，Pz单位为W； 同时应使用TD2216-1计算杂散损耗系数，针对不同的阻抗及结构结合实绩考虑。 图（一） 图（二） 十七级有载a1>150 a2>190 d= 528 5 总负载损耗 Pk = Pr + Pf + Py + Pz（w） 尾数取0 说明：（1）Pr. 线圈的电阻总损耗，Pf相应的线圈附加损耗值（2） 计算三线圈负载损耗时，应按双线圈分别计算“内柱外柱”，“内柱中柱“，“中柱外柱”的负载损耗，但计算“内柱外柱”时，还要加上3倍“中柱”涡流损耗。五 油箱、温升及机械力1 油箱尺寸估算：（1）油箱形式： 上节油箱为梯形顶式和平顶式。（通常选用平顶式）（2）上轭上表面至箱顶距离：85（A相处） （3）垫脚高（下轭下表面至箱底）：75 （4） 外线圈对油箱壁最小参考尺寸：（单位：mm） 按图（一）、图（二） 容量 电压kV 尺寸 800016000 2000031500 4000063000 35 a 100 120 b 140 150 110 a 170 180 180 b 150 180 200 具体尺寸选取应根据产品要求确定电气计算通则CTW.ZZ.2001共 15 页第 8 页 2 . 温升计算：（见附录） 注：如果用户没有特殊要求 注：（1）自然油循环冷却方式油顶层对空气的温升计算值55 K （2）线圈对油温升计算值25 K3. 安匝分布及机械力. 导线应力计算：（使用TAD2111计算机械力及油箱、夹件等结构件的温升） （1）系统短路容量： 电压等级（kV） 6-10 35 110系统短路容量kVA0.5 ×106 1.5×106 8×106 （2） 导线许用应力：铝线： 450 kg/cm2 (44Mpa). 铜线： 1600 kg/cm2 (156.9Mpa). （3）撑条宽d： 当垫块宽35mm时，d一般取1.2cm. 六 重量计算 1 油重：（kg） （1）箱内油重： 据具体情况计算 （2）器身排油重： +开关油重 注：如有有载开关，有载开关排油重为180kG 电压35kV级： K1=7.8 K2=4.5 K3=1.85 电压110kV级： K1=7.6 K2=3.9 K3=1.6 （3）散热器油重 按计算单计算散热器油重 （4）储油柜油重 按总油重4.5%5%计算， 查选储油柜得到储油柜油重。（另：开关储油柜中心低于主体储油柜中心200-800 通常选用气囊式储油柜。 （5）净油器油重 净油器油重统一规定为100kG、140kG两种；具体为：5.392.013.2 净油器A=1025 油重102kG 结构和硅胶重165kG（其中硅胶重100kG）； 5.392.013.4 净油器A=1465 油重136kG 结构和硅胶重214kG（其中硅胶重140kG），110千伏变压器通常选用100KG。 （6）附加油重 自冷产品取1.0t左右 、风冷产品取0.7t左右；（注：一般采用片散直接挂油箱本体） （7）总油重 （1）-（2）+（3）+（4）+（5）+（6）= 00 2. 器身重： 器身重=K（硅钢片重+绝缘导线重） 尾数取00 式中：铜K=1.125 3 油箱 （1）油箱各部分尺寸及材料规定如下：（钢板Q-235A）（单位：mm）a. 上节油箱壁: 瓦楞油箱：容量63000kVA为10，普通为8，瓦楞间距一般为520-590，（注：当油箱宽大于1750时，瓦楞间距一般520-560；反之，取550-590） b. 上节箱沿：瓦楞油箱为20× 220，普通油箱为20×150 c. 当油箱宽大于1750时，箱盖厚为25，其余可为20。