变压器的设计计算方法.docx

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1、变压器的设计计算方法变压器的设计计算方法1电压计算公式1.YYo型U相=U线/3I相=I线2.型U相=U线I相=I线/32铁心直径的估算D=K4PK-经历系数一般取5257P-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EtEt=BAt/450B-磁通密度(通常为17.117.5)2.初算低压线圈匝数WdWd=U相/EtU相-低压线圈相电压根据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EtEt=U相/Wd式中：Et值算至小数点后三位4.磁通密度的计算

2、B=450Et/At=Et105/222At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15%2.根据分接电压计算分接匝数WG1=U相/EtU相-高压额定相电压WG1=U相/EtU相-高压最大分接相电压WG2=U相/EtU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相相相相UUU-0.25%#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1.532.导线截面积的计算A=I相/JI相-低压相位电流A-导线截面积J-电流密度

3、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3.一般来讲容量在630KVA下面线圈形式用双层式。一般来讲容量在2000KVA630KVA线圈形式用单层式。4.每层匝数确实定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H0=H1导线总高+B2主绝缘距离B2主绝缘距离-根据表75选择#

4、窗口高尾数取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/JI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.高压每层匝数确实定Wx=H/DWx-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确实定n=W/WxW-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一样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n1层数+1层间的绝缘总厚+2辐向裕度+油道的厚度1当层间电压较高，且层间绝缘

5、较厚时，能够采用分级绝缘构造。#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.低压线圈内半径R2R2=R1铁心半径+CC-查表75和76低压线圈外半径R3R3=R2+B辐向尺寸R23=R2+R3/22.高压线圈内半径R4R4=R3+AA-查表75和76高压线圈外半径R5R5=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JJ=I相/AA-导线总截面积A=nA1A1-导线的单根截面积n-导线并联根数2.平均匝长L1L1=2R2310-33.导线总长L2L2=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

6、线圈电阻R75度R75度=75L2/A75-在75时的电阻系数为0.02135铜线(5).75时低压线圈负载损耗PK1PK1=3I相2R75度(6).低压线圈导线重量GG=3L2Ag10-3g-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M0M0=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=3gH(窗高)*Ac*10-4(3).铁轭部分重量Gy的计算Gy=4gM0Ac10-4(4).铁心转角部分重量G0的计算G0=2ghy(最大一级的片宽)Ac10-4(5).铁心硅钢片重量G=

7、Gc+Gy+G012短路损耗的计算Pk=(Pk1+Pk2)*k13阻抗电压计算Uk=(UR2+UX2)%UX2=%=49.6fIWDK/EtH*106W-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/QQ=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，因而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，进而到达降低电抗的目的。若ET改变需调整磁

8、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尺寸及段数均可到达调整H及D之目的。(3).调整高低压线圈间距离，在知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=KPWGK-系数取.1.11.3PW-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+4GqT+n2Atqi/10SeqT-单位重量的

9、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-不断轭构造为6，断轭构造为7(3).空载电流IO%=IOA%2+IOR%216总损耗PtPt=Po+短路损耗Py17总油中的计算器身排油重Gyp=Gfe/7.8+Gcu/4.5Ad-油箱断面积桶型空油箱装油重Gky=0.9H(油箱高度)AdAd-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=7.85Ag(箱盖面积)b箱盖厚度箱底重Gd=7.85Ag(箱盖面积)b箱底厚度箱壁重Gb=7.85L(油箱周长)H油箱高度b(厚度)扁管重Gw=

10、gw每米长重1.525Lw(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=1.2Gg+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4.8Ntg(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.总油重计算器身排油重高压电压35KV及下面Gpy=Gfe/7.8+Geu/4.5

11、空油相装油重Gky=0.9H桶式油箱高度Ad油箱断面积Ad=LB-0.8584R-圆角半径长园形R-B/2L、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=NeGey总油重Gy=Gny+Gey4.总重量计算GG=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+B油箱长L=高压线圈外径D+2Mo+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

12、的几何面积A2=H2R+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mH1油箱总的有效散热面积A=0.75A1+A2-A4+0.45A3+A47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=H2R+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+A3K1K2K1=55C1+45DF/70D根据C1、n查表139C1-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=0.262Po+1.032Pk/A0.8A-油箱总的有效散热面积Po-空载Pk-负载油顶

13、层温升计算Qgm=1.2Qg+tg53tg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Qjgjt=1.032Pk/Ajtjt=0.065gjt0.8+tt+tctt-层间绝缘校正温差当cm0.64不于校正tt=0.002cm-0.64mc-msgjtcm-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cm0.64按0.64计算tc=0.002cmmc-2msgjtQj=Qg+tjt631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

14、抗电压Uk%10%2.5%线63油532阻抗电压上海Uk=Kx3.95IWL(A+G+a1+b1)/(H+A+G./3)et105H-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。因而，中心距与油管散热片组数m的乘积不应大于油箱周长2L+1.14D。上下两排间油管中心距为75mm。最外层油

15、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，因而，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，原则一上在不超过标准最高温升的基础上使油管最省。12油管长度的计算

16、121每组长度lg的计算Lg=Hg+2bg+174Kz=0.81122油管总长Lg=m(组数)lg10-3123油管散热面SgSg=0.1256Lg(m)221波纹油箱211同一排中，扁管中心间距为42/45/50/55mm。因而，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7.8510-62片式散热器311产品规格片宽：310，480，520，535MM中心距：5003600MM312构造形式a.固定式：PG

17、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

18、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

19、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,应慎重操作，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=AjPk032.1(W/m2)(3.1)式中：Pk负载损耗WAj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=0.065qjt+Tt

20、+Tc()3.2式中：Tt层间绝缘校正温差，当cm0.64时不予校正Tt=0.002cm-0.64mc-msqjt()3.3其中：cm相邻的两层间绝缘总厚层绝缘+匝绝缘(mm)mc线圈总层数ms线圈与油接触的散热面数目Tc层数校正温差，当cm0.64时，按0.64mm计算Tc=0.002cmmc-msqjt()(3.4)313线圈温升计算j=y+Tjt()(3.5)式中：y油平均温升()Tjt线圈对油温升()32饼式线圈温升计算321单位热负荷计算qj=)*1(*IpbNIjaJWbIbKjdk-(1+100%Kf)(W/m2)(3.6)式中：Kj系数，铜导线：Kj=22.1铝导线：Kj=36.8Ib线饼中电流A；双螺旋式Ib=2In;四螺旋式Ib=4NIWb线饼中匝数；螺旋式Wb=1；连续式Wb=每段匝数分数匝进成整数J线饼中电流密度A/mm2a匝绝缘校正系数a=a75.1a1小于1时取a=1其中：aa绝缘导线及裸导线厚度mmKf%附加损耗系数%，涡流损耗系数+不完全换位损耗系数