变压器的设计计算方法.docx

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变压器的设计计算方法

变压器的设计计算方法

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=KK------经验系数（一般取52~57）P------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Et′Et′=B×At/450B-----磁通密度（通常为17.1~17.5）

（2）.初算低压线圈匝数Wd′Wd′=U相/Et′U相-----低压线圈相电压按照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B=450Et/At=Et×105/222×At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×（1±5%）

（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W′G1=U相/EtU相----高压最大分接相电压W′G2=U相/EtU相----高压最小分接相电压（WG1、W′G1、W′G2都取整数匝）（3）.电压校核根据匝数WG1计算计算电压U相′≤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1.5~3

（2）.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（电流密度一般取2.3~2.5）#由导线截面积A查得导线宽度和厚度（指带绝缘的）（3）.一般来说容量在630KVA以下线圈形式用双层式。

一般来说容量在2000KVA~630KVA线圈形式用单层式。

（4）.每层匝数的确定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）×n′1（层数）+￡1（层间的绝缘厚度）+￡2（辐向裕度）#线圈辐向厚取整数或0.5为尾数名称层式线圈10kV级35kV级纸包扁线漆包圆线纸包圆线漆包圆线纸包圆线单根并绕辐向裕度（%）7~88~1012~1515~183~64~7轴向裕度（%）0~0.50．8~1.26．铁心窗高的计算H0=H1（导线总高）+B2（主绝缘距离）B2（主绝缘距离）------根据表7—5选择#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2.3~2.5）#由导线截面积A查得导线直径D（指带绝缘的）

（2）.高压每层匝数的确定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的确定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相同（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）×n′1（层数）+￡1（层间的绝缘总厚）+￡2（辐向裕度）+（油道的厚度）#层间的绝缘的选择根据表7—1层间最大工作电压（V）≤500501~13001301~18001801~23002301~28002801~33003301~38003801~43004300~4800采用0.08电缆纸的张数3467910121314采用0.12电缆纸的张数2345678910注：

①层间最大工作电压U=2n1×Etn1----每层匝数Et----每匝电压②当层间电压较高，且层间绝缘较厚时，可以采用分级绝缘结构。

#油道的厚度根据表7—2、7—3#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7—5和7—6低压线圈外半径R3R3=R2+B（辐向尺寸）R23=（R2+R3）/2

（2）.高压线圈内半径R4R4=R3+AA----查表7—5和7—6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=n×A1A1----导线的单根截面积n------导线并联根数

（2）.平均匝长L1L1=2π×R23×10-3（3）.导线总长L2L2=L1（总匝数）+（导线出头长度）导线出头长度一般为1~1.5m（4）.75℃时低压线圈电阻R75度R75度=＆75×L2/A＆75----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=3×I相2×R75度（6）.低压线圈导线重量GG=3×L2×A×g×10-3g----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7—5或7—6

（2）.铁心柱部分重量Gc的计算G1=3g×H（窗高）*Ac*10-4（3）.铁轭部分重量Gy的计算Gy=4g×M0×Ac×10-4（4）.铁心转角部分重量G0的计算G0=2g×hy（最大一级的片宽）×Ac×10-4（5）.铁心硅钢片重量G=Gc+Gy+G012．短路损耗的计算Pk=（Pk1+Pk2）*k13．阻抗电压计算Uk=√（UR2+UX2）%UX2=%=49.6×f×I×W×∑D×＆×K/Et×H*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8—3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，因此一般计算时误差控制在3~4%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，从而达到降低电抗的目的。

若ET改变需调整磁密和铁心直径，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尺寸及段数均可达到调整H及∑D之目的。

（3）.调整高低压线圈间距离，在满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=K×PW×GK----系数取.1.1~1.3PW---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+4G△）×qT+n√2At×qi/10SeqT----单位重量的激磁容量，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------不断轭结构为6，断轭结构为7（3）.空载电流IO%=√[（IOA%）2+（IOR%）2]16．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=7.85×Ag（箱盖面积）×b（箱盖厚度）箱底重Gd=7.85×Ag（箱盖面积）×b（箱底厚度）箱壁重Gb=7.85×L（油箱周长）×H（油箱高度）×b（厚度）扁管重Gw=gw（每米长重1.525）×Lw（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=1.2（Gg+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4.8）×Ntg（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及以下Gpy=Gfe/7.8+Geu/4.5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=Ne×Gey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+2×Mo+△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13—6箱盖的几何面积A1=πR2+2RL箱壁的几何面积A2=H（2π×R+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13—6）被散热片遮盖部分面积A4=3/4C（两片中心距）×m×H1油箱总的有效散热面积A=0.75A1+（A2-A4）+0.45（A3+A4）7．油管式油箱有效散热面积箱盖的几何面积A1=πR2+2RL箱壁的几何面积A2=H（2π×R+2L）油管的几何面积见表13—7、13—8油箱总的有效散热面积∑A=0.75A1+（A2+A3）K1K2K1=（55C1+45DF）/70D根据C1、n查表13—9C1----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=0.262[（Po+1.032Pk）/∑A]0.8∑A---油箱总的有效散热面积Po----空载Pk----负载油顶层温升计算Qgm=1.2Qg+△tg≤53℃△tg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+△tc△tt----层间绝缘校正温差（℃）当￡cm≤0.64不于校正△tt=0.002（￡cm-0.64）（mc-ms）gjt￡cm---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￡cm>0.64按0.64计算△tc=0.002￡cm（mc-2ms）gjtQj=Qg+tjt≤63℃1．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%阻抗电压Uk%±10%±2.5%θ线≤63℃θ油≤53℃2．阻抗电压（上海）Uk=Kx×3.95×I×W×L×（A+G+a1+b1）/（H+A+G./3）×et×105H---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）Kx10~300.9550~1600.97200~40015001.026301.05800~16001.153.油管排列●同一排中，扁管中心距为35mm，散热片中心间距为40mm。

因此，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1．1扁油管油箱1．1．1同一排中，扁管中心间距为35mm，因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油箱周长。

1．1．2上下两排间油管中心间距为75mm。

1．1．3最外层油管中心距箱底最小距离为80mm。

1．1．4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。

1．1．5箱沿吊攀位置下的油管可适当放短，以利吊箱。

1．1．6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。

1．2油管长度的计算1．2．1每组长度lg的计算Lg=Hg+2bg+174Kz=0.811．2．2油管总长Lg=m（组数）×lg×10-31．2．3油管散热面SgSg=0.1256Lg（m）22．1波纹油箱2．1．1同一排中，扁管中心间距为42/45/50/55mm。

因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油管周长。

2．1．2最外层油管中心距箱底最小距离为100mm。

2．1．3波纹片高度H为400~1200mm,以100mm向上进。

2．1．4波纹片深度B为0.64时，按0.64mm计算△Tc=0.002σcm（mc-ms）qjt（℃）（3.4）3．1．3线圈温升计算θj=θy+Tjt（℃）（3.5）式中：

θy—油平均温升（℃）Tjt—线圈对油温升（℃）3．2饼式线圈温升计算3．2．1单位热负荷计算qj=（1+）（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=;四螺旋式Ib=Wb—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/mm2）aσ—匝绝缘校正系数aσ=≥1（小于1时取aσ=1）其中：

aσ×a—绝缘导线及裸导线厚度（mm）Kf%—附加损耗系数（%），（涡流损耗系数+不完全换位损耗系数）Ij—线饼周长（mm）,连续式及螺旋式Ij=2（m×aσ+bσ）半连续式及半螺旋式Ij=m×aσ+2bσm—沿辐向导线总根数aσ、bσ—绝缘导线的厚度及宽度（mm）N—沿圆周均匀分布的垫块数bdk—垫块宽度（mm）Ia—线圈平均匝长（mm）3．2．2饼式线圈温差计算自冷式内线圈：

Tj=0.41qj0.6+△Tσ+△Tn（℃）（3.7）自冷式外线圈：

Tj=0.358qj0.6+△Tσ+△Tn（℃）（3.8）风冷式内外线圈：

Tj=0.159qj0.6+△Tσ+△Tn（℃）（3.9）式中：

△Tσ—线圈绝缘校正温差（℃）△Tσ=0.00305（σj-0.45）qj（℃）（3.10）其中：

σj—线圈导线两匝间绝缘总厚（mm）△Tn—线段油道高度校正温差（℃）△Tn=（℃）（3.11）△T—校正温差（℃）查图3.1曲线3．2．3饼式线圈温升计算θj=θy+Tj≤63℃（℃）（3.12）4．35KV线圈的散热（与层式线圈相同）4．油温升计算参照设计单13