电力变压器设计原则.docx
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电力变压器设计原则
电力变压器设计原则
1．铁心设计
1．1铁心空载损耗计算：
P0=kpp0GW
其中：
kp——铁心损耗工艺系数，见表2；
p0——电工钢带单位损耗（查材料曲线），W/kg；
G——铁心重量，kg。
1．2铁心空载电流计算
空载电流计算中一般忽略有功部分。
（1）三相容量≤6300kVA时：
%
其中：
G1、G2、G3——分别为心柱重量、铁轭重量、角重，kg；
k——铁心转角部分励磁电流增加系数，全斜接缝k=4；
qf——铁心单位磁化容量（查材料曲线），VA/kg；
S——心柱净截面积，cm2；
SN——变压器额定容量，kVA；
n——铁心接缝总数，三相三柱结构n=8；
qj——接缝磁化容量，VA/cm2，根据Bm/按表1进行计算。
表1接缝磁化容量
磁通密度（T）
1.00
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
磁化容量（VA/cm2）
0.125
0.135
0.145
0.155
0.165
0.175
0.187
0.200
0.214
0.229
磁通密度（T）
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
磁化容量（VA/cm2）
0.245
0.261
0.278
0.296
0.315
0.335
0.357
0.381
0.407
0.435
磁通密度（T）
1.20
1.21
1.22
1.23
1.24
1.25
1.26
1.27
1.28
1.29
磁化容量（VA/cm2）
0.465
0.496
0.528
0.561
0.595
0.630
0.670
0.710
0.755
0.800
磁通密度（T）
1.30
1.31
1.32
1.33
1.34
1.35
1.36
1.37
1.38
1.39
磁化容量（VA/cm2）
0.850
0.900
0.950
1.000
1.050
1.100
1.150
1.200
1.250
1.300
（2）三相容量＞6300kVA：
%
ki——空载电流工艺系数，见表2；
G——铁心重量，kg；
qt——铁心单位磁化容量（查材料曲线），VA/kg；
SN——变压器额定容量，kVA。
表2铁心性能计算系数（全斜接缝）
铁心形式
三相三柱结构
三相五柱
（1）
单相二、三、四柱
变压器容量
＜100
100～500
630～1600
2000～6300
8000～63000
＞63000
等轭
不等轭
损耗系数kp
1.30
1.25
1.20
1.18
1.15
1.20
1.35
1.05
电流系数ki
1.60
1.40
1.40
1.60
1.30
注
（1）等轭表示铁心主轭与旁轭的截面相等。
1．3铁心圆与纸筒之间的间隙见表3
表3铁心圆与纸筒间隙
铁心直径
＜200
200～255
260～490
500～650
655～800
805～1000
1010～1200
1210～1600
间隙
3
4
5
6
7
8
9
10
1．4铁心直径与撑条数量关系见表4
表4铁心直径与撑条数量关系
铁心直径
＜95
100～200
205～255
260～335
340～470
480～630
640～690
700～770
780～900
撑条数量
6
8
8或10
10或12
12
16
20
20或24
24或28
续表4铁心直径与撑条数量关系
铁心直径
910～1000
1010～1140
1150～1300
1310～1600
撑条数量
28或32
32
32或40
40
1．5铁心直径与夹件绝缘厚度关系见表5
表5铁心直径与夹件绝缘厚度关系
铁心直径
70～200
205～255
260～330
340～450
460～550
560～650
660～800
810～1000
1010～1600
夹件绝缘
2
6
10
12
16
19
23
29
32
2．绝缘结构
2．110kV级变压器
2．1．1纵绝缘结构
（1）高压绕组（LI75AC35）
1）饼式结构
导线匝绝缘0.45，绕组不直接绕在纸筒上，所有线段均垫内径垫条1.0mm；各线饼轴向油道宽度见表15；分接段位于绕组中部。
中断点油道4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间）油道2.0mm，正常段之间0.5mm纸圈。
整个绕组增加9.0mm调整油道。
2）层式结构
层式绝缘：
首层加强0.08×2，第2层与末层加强0.08×1。
当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段均垫内径垫条1.0mm。
（2）低压绕组（AC5）
当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段垫内径垫条1.0mm，所有线段之间垫0.5mm纸圈。
。
当高压绕组为饼式结构时，对应高压分接段处应注意安匝平衡。
2．1．2主绝缘结构
（1）铁心圆与纸筒之间的间隙见表3；低压绕组内纸筒厚2.0mm。
当低压绕组需要内部散热面时要相应留出辐向间隙。
（2）主空道如下：
1）当高压绕组直接绕在厚2.0mm纸筒上时，主空道为10.0mm：
低压绕组—8.0油隙（包括1.5mm套装裕量，注意低压换位影响）—2.0纸筒—高压绕组。
2）当高压绕组为饼式结构但内径侧不需要轴向油隙时，主空道为12.0mm：
低压绕组—6.5油隙（包括1.5mm套装裕量，注意低压换位影响）—2.0纸筒—2.5油隙—1.0垫条—高压绕组。
3）当高压绕组内径侧需要轴向油隙时，主空道为14.0mm：
低压绕组—6.5油隙（包括1.5mm套装裕量，注意低压换位影响）—2.0纸筒—4.5油隙—1.0垫条—高压绕组。
2．1．3端绝缘：
54mm
下部（15端圈+10下铁轭绝缘）mm；上部（15端圈+10上铁轭绝缘+4调整）mm。
当铁窗侧有拉带时，铁轭垫块需分相制作，此时端绝缘要增加厚20mm的压板。
2．1．4相间：
高压D接：
12（10+2隔板）mm。
高压Y接：
8mm。
2．235kV级变压器
2．2．1纵绝缘结构
（1）高压绕组（LI200AC85）
1）饼式结构
导线匝绝缘0.45。
当绕组不直接绕在纸筒上时，首、末端各两段垫内径垫条4mm，所有其他线段垫内径垫条1.0mm。
各线饼轴向油道宽度见表15。
分接12段位于绕组中部，中断点两侧各两段为纠结式结构。
中断点油道4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间）油道2.0mm，正常段之间1.0mm纸圈。
整个绕组增加9mm调整油道。
2）层式结构
Y接结构：
首、末层加强0.08×1。
静电屏0.3mm铝板包绝缘0.08×6，总厚度按1.5mm考虑。
D接结构：
两段层式。
（2）低压绕组（AC5）
当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段垫内径垫条1.0mm。
当低压绕组为饼式结构时，所有线段之间垫0.5mm纸圈。
当高压绕组为饼式结构时，低压绕组上对应高压分接段的位置应注意安匝平衡。
2．2．2主绝缘结构
（1）铁心圆与纸筒之间的间隙见表3，内纸筒厚3.0mm。
从绝缘角度考虑的绝缘距离如表6：
表6低压绕组与铁心圆（不包括套装间隙）之间绝缘距离
低压绕组电压等级
0.4
3.0、6.3
10.0
15.0
到纸筒内表面距离
0
8.5
当低压绕组内表面需要轴向油道时，要相应增大绝缘距离。
当低压绕组为饼式结构时，要考虑低压线饼的1.0mm内径垫条和内径处2.5mm的轴向撑条。
（2）主空道20mm：
低压绕组—8.0mm油隙（包括3.0mm套装裕量，注意低压换位影响）—3.0mm纸筒—8.0mm油隙—1.0mm内径垫条—高压绕组或屏蔽。
当高压绕组为饼式结构时，高压绕组内径侧应该有厚3.0mm轴向撑条。
2．2．3端绝缘结构
（1）绕组导线为纸包电磁线时，端绝缘94mm：
下部：
（8油隙+15端圈+2角环+1纸圈+19下铁轭绝缘）mm；
上部：
（8油隙+10端圈+2角环+1纸圈+24上铁轭绝缘+4裕量）mm。
当铁窗侧有拉带而要求铁轭垫块分相制作时，上铁轭绝缘改为29，其中包括20mm厚压板和9mm端圈）。
（2）绕组导线为漆包电磁线时，端绝缘104mm：
下部：
（8油隙+15端圈+2角环+1纸圈+24下铁轭绝缘）mm；
上部：
（8油隙+10端圈+2角环+1纸圈+29上铁轭绝缘+4裕量）mm。
当铁窗侧有拉带而要求铁轭垫块分相制作时，上铁轭绝缘中包括20mm厚压板和9mm端圈）。
2．2．4相间
（1）饼式绕组：
高压Y或D接27mm（包括3mm隔板）。
（2）层式绕组：
高压Y接15mm无隔板；高压D接27mm（包括3mm隔板）。
3．绕组材料
3．1高强度缩醛漆包圆铜线
表示方法：
缩醛漆包圆铜线标称直径QQ—2
3．2纸包圆铜线
表示方法：
纸包圆铜线Z—导线两边绝缘厚度标称直径
绝缘厚度：
0.30，0.45，0.80，1.20，1.80，4.25等
3．3纸包铜扁线
表示方法：
纸包铜扁线ZB—绝缘两边厚度裸线厚×裸线宽
ZAB—绝缘两边厚度裸线厚×裸线宽
其中：
ZB表示电缆纸或电话纸，ZAB表示高密度电缆纸（500kV）。
绝缘厚度：
0.45，0.60，0.95，1.35，1.60，1.95，2.45，2.95等。
3．4组合导线
（1）组合导线根数与单根裸线厚度的关系见表7
表7组合导线根数与单根裸线厚度关系
导线组合根数
2
3
4
单根裸线最大厚度
2.5
2.0
1.6
（2）统包绝缘后组合导线的宽厚比≥1.4
（3）表示方法：
组合导线ZB—δ1/δta×b×n
（4）尺寸计算：
宽度=单根导线带绝缘宽度+统包绝缘厚度
厚度=单根导线带绝缘厚度×导线组合根数+导线间夹垫绝缘厚度（0.1mm）+统包绝缘厚度
3．5换位导线
（1）表示方法：
换位导线HQQ—绝缘厚度a×b×n
自粘换位导线HQQN—绝缘厚度a×b×n
（2）尺寸计算：
径向尺寸=（a+ka）（n+1）/2+δt
轴向尺寸=2（b+kb）+δt+c
其中：
c——两摞导线之间加垫绝缘的厚度。
当两摞导线接触尺寸＜10时c=0；当两摞导线接触尺寸≥10时c=0.13。
ka——径向修正系数。
kb——轴向修正系数，如表8
表8换位导线尺寸计算的修正系数
换位导线种类
径向修正系数ka
轴向修正系数kb
普通换位导线
0.16=0.11+0.05
0.17=0.11+0.06
自粘换位导线
0.19=0.14+0.05
0.20=0.14+0.06
4．阻抗与负载损耗计算系数
4．110kV变压器阻抗与负载损耗的计算系数如表9：
表910kV变压器阻抗与负载损耗计算系数
容量（kVA）
400
630
1000
1250
1600
2000
阻抗计算系数
1.00
1.02
1.05
1.07
1.11
1.20
负载损耗计算系数
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