10KV电力变压器毕业设计.doc

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内蒙古科技大学矿业与煤炭学院专科毕业设计说明书

摘　　要

设计任务和程序

首先满足国家有关标准规定的要求，还要同时符合设计要求，通常变压器设计要求包括如下技术规范。

变压器形式：

相数、绕组数、是否为自偶、升压或降压。

变压器额定容量：

对于三相变压器或自偶变压器，应说明个绕组的额定容量，或在不同的冷却方式下的容量。

变压器冷却方式：

油浸自冷、油浸风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫油导向循环风冷、强迫油导向循环水冷。

当存在两种冷却方式是在不同冷却方式下的额定容量。

变压器额定电压与调压方式：

高压、中压或低压的额定电压，是有载调压或无励磁调压级其分接范围、分接级。

若为有载调压时，应注明是中性点调压，还是线端调压。

其他规范：

变压器阻抗电压值；联结组标号；变压器附载损耗；空载损耗及空载电流；套管型电流互感器的技术数据；额定频率；安装地点海拔。

特殊要求：

如防污要求；低噪声及运输要求等。

关键词：

电力变压器；电磁计算；冷却方式；结构改进

1

Abstract

Designtasksandprocedures

Firstmeettherequirementsoftherelevantstandardsofthestate,butalsomeetthedesignrequirements,usuallythetransformerdesignrequirementsincludethefollowingtechnicalspecifications.

1）theformofthetransformer:

thenumberofphase,thenumberofwindings,whetherforself-even,toboostorbuck.

2）theratedcapacityofthetransformer:

forathree-phasetransformeroraselfeventransformer,theratedcapacityofthewindings,orthecapacityofthedifferentcoolingmethods.

3）coolingmethodsoftransformers:

oilimmersednaturalcooling,oilcooling,forcedoilcirculationaircooling,forcedoilcirculationcooling,forceddirectedoilcirculationaircooling,forceddirectedoilcirculationwatercooling.Whentherearetwotypesofcoolingistheratedcapacityindifferentways.

4）transformerratedvoltageandthevoltageregulationmode:

high,mediumorlowratedvoltageisonloadvoltageregulatingornoexcitationvoltageregulatingpressureofthetap,tapclass.Ifthereisaloadvoltageregulation,itshouldbenotedthattheneutralpointofthevoltageregulator,ortheendofthelinevoltageregulation.

5）otherspecification:

transformerimpedancevoltagevalue;connection;transformerloadloss;no-loadlossandno-loadcurrent;technicaldataofbushingtypecurrenttransformer;ratedfrequency;installationelevationsites.

6）specialrequirements:

suchasantipollutionrequirements,lownoiseandtransportrequirements,etc..

Keywords:

powertransformer;electromagneticcalculation;coolingmode;structureimprovement

2

摘　　要 -1-

Abstract -2-

第一章电力变压器概述 -1-

1.1课题背景 -1-

1.2国内外研究动态 -1-

1.3变压器的工作原理 -2-

第二章铁芯尺寸的计算 -5-

2.1基本参数确定 -5-

2.1.1已知电气数据 -5-

2.1.2性能参数 -5-

2.2材料的选择 -5-

2.2.1额定电压和额定电流的计算 -6-

2.3铁心直径的选择 -7-

2.4铁芯温升 -8-

2.5铁芯级数确定 -10-

第三章线圈匝数的计算 -11-

3.1初算每匝电压 -11-

3.2低压线圈匝数确定：

-11-

3.3校正每匝电压及磁通密度 -11-

3.4高压线圈匝数确定 -12-

3.5调压抽头匝数确定 -12-

第四章绝缘半径计算 -13-

4.1绕组电磁线截面积计算及选择 -13-

4.2电磁线选择 -13-

4.2.1绕组形式及布置选择 -13-

4.3绕组尺寸计算 -15-

4.3.1低压轴向尺寸（不连端圈在内的实高、换位） -15-

4.3.2高压轴向高度（不换位） -15-

4.3.3线圈有效高度（计算短路阻抗及散热面使用） -16-

4.4幅向尺寸计算 -16-

4.4.1低压幅向尺寸 -17-

4.5油道 -17-

第五章损耗及短路阻抗 -21-

5.1绕组数据计算 -21-

5.1.1平均匝长 -21-

5.1.2导线长度计算 -21-

5.1.3每相电阻 -22-

5.2导线质量计算 -22-

5.2.1裸导线质量 -22-

5.2.2带绝缘时导线质量计算 -23-

5.3绕组电阻损耗、负载损耗计算 -24-

5.3.1电阻损耗 -24-

5.3.2负载损耗：

-24-

5.4短路阻抗计算 -24-

5.4.1计算电抗压降 -24-

5.5铁芯数据计算 -26-

5.5.1铁芯窗高 -27-

5.5.2铁轭高度 -27-

5.5.3铁轭截面 -27-

5.6铁芯质量 -27-

5.6.1芯柱质量 -27-

5.6.2铁轭质量 -27-

5.6.3四角质量 -27-

5.7空载损耗计算 -28-

5.7.1空载电流计算 -29-

第六章油箱及热计算 -31-

6.1油箱高度 -31-

6.2油箱长度 -31-

6.3油箱宽度 -31-

6.4油箱壁面积 -31-

6.5油箱盖面积 -31-

6.6油管设计 -32-

6.7温升计算 -34-

6.7.1发热中心高度 -34-

6.7.2散热中心高度 -34-

6.7.3油箱单位散热负荷 -34-

6.7.4油箱对空气平均温升 -34-

6.7.5油面最高温升 -35-

6.8线圈对油平均温升 -36-

6.8.1线圈校正温度计算，由线段厚度造成内温差 -36-

6.8.2线圈对空气平均温升 -36-

第七章变压器重量计算 -38-

7.1油重 -38-

7.1.1变压器器身占空体积VT -38-

7.1.2油箱容积 -38-

7.1.3油箱内油重 -38-

7.1.4油管内油重 -38-

7.2油箱重 -39-

7.3箱壁重 -39-

7.4箱盖重 -39-

7.5箱底重 -39-

7.6油管重量 -40-

7.6.1套管重量 -40-

7.7铁芯及绕组重量 -40-

结论 -41-

参考文献 -42-

致　　谢 -43-

III

第一章电力变压器概述

1.1课题背景

变压器是电力系统中极其重要的输变电设备，可将一种电压电能转换为另一种电压电能，国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。

此外随着新型材料、新工艺的不断应用，我国各变压器制造企业不断研制开发出了多种结构形式的变压器。

我国在小容量变压器方面已经拥有雄厚的实力，并在国际市场中占有重要的地位，但在高容量、超高容量变压器方面我国技术和实力还非常薄弱，造成我国无法进入欧美发达国家的高容量、超高容量变压器市场，与此同时我国变压器供大于求价格竞争激烈生产厂家为夺取市场份额压低产品价格，生产厂家没有足够的资金向新工艺新材料方面做研究。

综合导致了我国变压器行业在该方面发展缓慢。

由于变压器数量众多，变压器本身消耗的电能严重，据先关数据显示，目前我国所有变压器自身消耗的电能占全国发电总量的3%~10%,而且占配电网总损耗的40%~60%,在变压器节能方面有巨大的发展潜力。

1.2国内外研究动态

目前变压器向两大方面发展：

一、向特大型超高压方面发展。

二：

向节能化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型发展。

实现向大容量发展的目标，减少变压器在输配电系统中对电能的消耗，降低变压器工作的噪声，减少在变压器制造中所消耗的自然资源及人工资源。

产品工艺是制造产品时的程序和过程，更是贯穿整个制造过程中一项不可缺少的基本技术。

先进的工艺是实现设计目标，保证产品质量提高运行可靠性，降低消耗，节约能源的根本保证，其中变压器运行的可靠性除结构设计合理外在很大程度上取决于制造工艺水平。

1.3变压器的工作原理

变压器是通过将高低压线圈绕在同一铁心上，当高压线圈上施加电压会产生磁场，经过铁心形成磁路回路，在低压线圈上会感应出电动势，进而产生电流。

实现了能量的传递。

其中，高低压绕组频率相同。

图1.1单相变压器原理

图1.2

图1.3

3

图1.4设计程序流程图

内蒙古科技大学矿业与煤炭学院专科毕业设计说明书

第二章铁芯尺寸的计算

2.1 基本参数确定

2.1.1已知电气数据

额定容量：

1600KvA

一、二次侧线电压：

10000±4×2.5%/400V

变压器联结组别：

Dyn11

变压器相数：

3相

额定频率：

50Hz

冷却方式：

油浸风冷

2.1.2性能参数

无特殊要求是对于普通变压器可按标准查取。

PK与P0设计值不超出标准值的5%，UK不超出标准值±2.5%。

负载损耗：

15.2Kw

空载损耗：

1.8Kw

阻抗电压：

4.5%

2.2材料的选择

硅钢片时制造变压器的关键材料之一，他的性能直接影响变压器的几何尺寸以及性能。

首先必须要明确