电力变压器设计论文汇编Word文档下载推荐.docx

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关键词电力变压器，线圈，铁心，温升，损耗

ABSTRACT

Power'

Stransformersubstationisthemainpowerplantandequipment.Notonlycanincreasethevoltagetransformer,electricpower,butalsototheareacanusevoltagelevelsreducedvoltagefor,inordertomeettheneedsofvariouselectricity.

Transformerdesignwork,thekeyliesinthematerialselectionandtransformerstructureoptimization.Tomeetthecompletionoftasks,lowloss,andthedesignoftransformerselectingmagneticfluxdensityhigh,lowloss,ironcapacityofcoldcoilsmagneticcoremanufacturingascoretransformer,reduceweightandno-loadloss,Selectingresistance,thecurrentdensityofthebigunitofcopperwiresandreducethecoilwindingastheloadloss,Inthestructureofreasonablearrangementofcoil,trytomakethedistancebetweenthewindinghighalongthecircumferencedirection,Forwiredoesnotappeartoobig,thewindingwiresvortexaroundtherootandmore.Throughtheabove,cangetaloadofno-loadloss,lowlossandsatisfyidlecurrentandimpedancevoltagepercentageoftransformerpercentageconditions.

Keywords：

Power'

Stransformer，coil，core，temperature，loss

结论..............................................................................................................................37

致谢..............................................................................................................................45

1绪论

1.1课题背景

1.1.1研究意义

现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。

发电机发出来的电,根据输送距离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。

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,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。

1.1.2变压器的国内外发展历史

法拉第在公元1831年8月29日发明了一个“电感环”。

这是第一个变压器，但法拉第只是用它来示范电磁感应原理，并没有考虑过它可以有现实的用途。

公元1881年，戈拉尔路森和约翰狄克逊吉布斯在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备，然后把这项技术卖给了美国西屋公司，这可能是第一个实用的电力变压器，但并不是最早的变压器。

公元1884年，戈拉尔路森和约翰狄克逊吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。

早期变压器采用直线型铁心，后来被更有效的环形铁心取代。

西屋公司的工程师威廉·

斯坦利从乔治·

威斯汀豪斯、戈拉尔路森与约翰狄克逊吉布斯买来变压器专利以后，在公元1885年制造了第一台实用的变压器。

后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成，并于公元1886年开始商业运用，从而，变压器开始了长足的发展和应用。

1.1.3变压器发展趋势

见于变压器的现状，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。

目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。

①新材料的应用：

非晶和金和速冷法制成的硅钢片，激光照射和机械压痕的高导磁取向硅钢片，HI-B高导磁取向电工钢片。

②新工艺的应用：

阶梯叠铁心工艺，圆柱矩轭铁心的应用，贴心自动叠装生产线，铁心硅钢片的专业生产，用激光刀作切割刀，绕组整体套装，绕组用恒压装置压紧处理，采用垫块预压。

③改进技术的应用：

采用椭圆形绕组，采用半油道结构，解决直流电阻不平衡率问题，不同硅钢片搭配使用的性能变化，一种新的D联结方法，配电变压器低压引线的改进，变频调速绕线机。

④新技术的应用：

现场装配型（ASA）变压器，向超高压、大容量变压器发展，SF6气体绝缘变压器，硅油变压器，超导变压器等。

2变压器设计的任务和要求

2.1设计计算的要求

首先要满足有关国家标准及其它有关标准的要求，还要符合合同的要求，通常变压器的合同应包括如下技术规范：

产品型号：

额定容量：

4000kVA

额定电压：

35000相数：

3

额定频率：

50Hz联结组别：

空载损耗：

4600W负载损耗：

25800W（75°

）

空载电流百分数：

0.7%；

阻抗电压百分数：

7%

冷却方式：

油浸自冷使用形式：

户内使用

绝缘等级：

B级最高温升：

变压器设计计算的任务，就是根据上述技术规范，按照有关国家标准如《电力变压器》及《三相油浸式变压器技术参数和要求》等，确定变压器电磁负荷、几何尺寸和电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。

要良好的工艺性，使其制造简单，产品的价格便宜。

2.2设计计算的基本步骤

①确定基本的电磁参数，确定高压、低压绕组的线电压、相电压、线电流、相电流及绕组中电流。

②铁心直径估计和线圈绕组匝数的确定。

③绕组计算及主纵绝缘的确定：

主要包括高、低压绕组型式的选择，线圈的段数及每段匝数的确定，导线的选择，线圈高度的计算，线圈辐向尺寸的计算，以及线圈半径绝缘计算。

④阻抗电压计算。

⑤绕组数据、铁心数据及油箱尺寸的计算。

⑥损耗计算：

负载损耗、空载损耗的计算，而负载损耗中主要是涡流损耗、杂散损耗的分析计算。

⑦温升计算包括绕组对油的温升以及不同冷却方式的温升计算，箱壁散热面计算，以及散热器的选择，油平均温升、油顶层温升的计算。

⑧安匝分布。

⑨绕组机械力的计算。

⑩重量计算。

2.3变压器设计前的准备

2.3.1主要材料

①硅钢片：

冷轧硅钢片。

②线圈导线：

纸包扁铜线：

ZB-t。

③绝缘材料，用B级绝缘材料，最高平均温度不超过130。

④线圈绝缘漆：

、硅钢片绝缘漆：

高温快干漆。

2.3.2变压器主要结构的确定

①铁心柱的夹紧，采用环氧无纬玻璃丝粘带扎

②铁心的迭积采用全斜迭片。

图2.1铁心迭积图

③铁轭的级数与铁心柱级数完全一致。

这样，两者磁通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致，节省了材料。

④线圈的压紧采用压板。

⑤采用单相五位置DWJ型无励磁开关。

⑥采用拱顶油箱，节省变压器油及钢材。

3电磁设计

3.1额定电压和额定电流的计算

电压、电流及匝数的计算是在假定变压器没有电阻，没有漏磁和没有铁耗的情况下进行的，因为这些问题对计算结果影响很小。

由于三相变压器有Y接法（或YN接法）与D接法两种类型，因此在计算电压、电流时，必须注意线值与相值的关系，下面分别介绍本设计用到的YD接法这种情况。

Yd11接法（见图3-1）。

这种接法多用于中、低压绕组。

其特点为相电压等于线电压，但相电流为线电流的，即

图3-1三相变压器的Yd11接法

另外，对于有分接抽头的变压器，还应分别计算在不同分接下的电压和电流。

上所述可知：

根据已知的额定容量、额定电压（包括各分接电压）、变压器绕组的接法以及相数等，按照上述各有关公式、即可计算出所需的线、相电流可以及各分接下的电压。

额定电压和额定电流的计算过程：

①高压线圈为＂Y＂接线时，其各级分接的线电压分别为:

其相电压分别为：

②低压线圈为“d”型接线时，其线、相电压相等，即。

③高压线圈为＂Y＂型接线时，其线、相电流相等，即

④低压线圈为＂d＂型接线时，其线电流和相电流分别为：

3.2铁心直径的选择

铁心直径的选择是变压器设计中很重要的工作，铁心直径选取的是否合适，它将直接影响变压器的技术经济指标，如材料的消耗、变压器的重量、体积等。

3.2.1影响铁芯直径选择主要因素

首先，从变压器原理的分析可知，在保持铁芯磁通密度一定的条件下，铁芯直径的变化将使得绕组匝数改变。

其次，如保持绕组匝数不变,增大铁芯直径将使得磁通密度降低，而空载电流、空载损耗均将相应下降，但铁芯材料消耗将增加；

反之，如减少铁芯直径则有可能引起铁芯过饱和以致使空载电流和空载损耗均大为增加。

此外,对电力变压器来说，短路阻抗是一个很重要的性能参数，在设计时要求严格地控制在一定范围之内。

根据计算短路阻抗公式可知，若要维持短路阻抗为一定值，则需要使绕组电抗高度Hx减少，并使纵向漏磁等效而积增大，即增加辐向尺寸而减少绕组高度，以使绕组和整个变压器的尺寸向宽而低的方向发展;

相反，如减少铁芯直径而使绕组匝数增加时,为保持短路阻抗不变，则整个变压器的尺寸将向窄而高的方向发展。

3.2.2铁芯直径计算

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，打破到最经济的效果，故铁心直径的大小