变压器设计实例.ppt

原始数据参数•容量 •频率 •联接组别 •冷却方式 •电压等级 •空载损耗 •空载电流 •负载损耗 •阻抗电压容量4000kVA频率50Hz联接组别YNd11冷却方式ONAN电压 等级35±3*2.5%/10.5 kV空载损 耗4800W空载电 流0.72%负载损 耗30000W阻抗电压7%硅钢片选择铁心直径和截面•硅钢片按常规30Z140普通片 •初选铁心直径 每柱容量 P’=4000/3=1333kVA •D=K 4√P’=（51~57） 4√1333=308~345mm •取铁心直径Φ310，查表得铁心有效截面At=697.236，撑 条数10个选择磁通密度•磁通密度的选取: •普通电力变压器B≤1.75T •接发电机变压器B≤1.73T •厂用变及低噪声变压器（≤62dB）B≤1.72T计算每匝电势•高低压线电压 35000±3*875 / 10500 V •高低压相电压Y接/3开平方根 20207±3*505 / 10500 V •高低压线电流 4000/35/√3 65.98 / 71.33(最大) / 219.94 A •高低压相电流 65.98 /71.33 / 126.98 A •初算匝电势 初取磁通密度17.5千高斯 • Et=B*At/450=17.5*697.236/450=27.1147 V低压匝数•初算低压匝数 10500/27.1147=387.24 取388匝确定匝电势，各绕组匝数•每匝电势 10500/388=27.0619 V •反推磁密 B =Et*450/27.0619=17.4659千高斯=1.747 T •查表 单位损耗1.48W/kg 磁化容量5.2VA/kg •已知低压匝数 388 •高压基本匝数 35000/√3 /27.0619=746.7 取747 •分接 875 /√3 /27.0619=18.66 •18.66*3=55.98 取56匝 取2个19匝 1个18匝匝数排布电压比校核•分接匝数 19 19 18 19 19 18 •对应匝数 803 784 765 747 728 709 691 •对应相电压（*27.0619） • 21730.71 21216.53 20702.35 20215.24 19701.06 19186.89 18699.77 •标准 21720 21220 20710 20210 19710 19200 18700 •差值 10.7057 3.47 7.65 5.24 8.94 13.11 0.23 •百分比（%） 0.049 0.016 0.037 0.026 0.045 0.068 0.0012 •匝数比较均要小于0.25% 所以以上匝数选取合格 确定低压、高压结构•已知低压匝数为388，据线圈型式选择，低 压连续式，高压总匝数为803匝，也选择连 续式。

估算电抗高度•电抗高度HX’=INWND kt /（Et Uk）*（D/40+a12+2Uk+4 ） •=126.98*388*310*1.85（310/40+18+2*7+4）/（ 27.0619*7/104） •=652.56低压段数排列•每段匝数 388/（60~70）=6.46~5.5，取6匝 •求段数 388/6=64.67 取66段 •求解 X*M+Y*N=388 • X+Y=66 •可得 2M+58N+6K=66 • M=5 8/10 N=5 9/10 K=5 7/10低压导线线规估算•电密初选4A/mm2，导线截面126.98/4=31.745，取幅向2 根并绕 •则单根导线截面31.745/2=15.87mm2 •导线宽 （652-65*2）/66=7.9 取7.8，查表导线厚度 2.12mm，那么低压导线规格ZB-0.3 2.12*7.5 / (2.42*7.8) •幅向（2.12+0.3+0.05）*2*6*1.02=30mm •轴向 7.85*66+65*2=648 mm高压导线线规估算•每段匝数 691/50=13.82，取13 9/10，每段匝数 估算14 •基本段数 691/14=49.37 取50段，总段数62 •导线宽 （648-61*2）/62=8.5mm •取电密 3.5A/mm2 截面71.3/3.5=20.37mm2 •查表导线厚度2.65 mm •线规 ZB-0.45 2.65*8/(3.1*8.5) •幅向14*1*3.15*1.02=45mm估算各绕组的幅向和电抗高度，试 算阻抗155 14 169 30184 199 18208 217 45239.5 262 *2 524 21 5452.965*18.4/3=18.18534.45*23.95/3=35.52581.85*20.8=38.489.265λ∑D92.19113•λ=9.265cm， •ρ=1-λ/(π*H)=1-9.265/（π*64.8）=0.9545 •K=1.02 •UK’=49.6*f*I*W*∑DρK/etH*10^6 • =24.8*127*388*92.19113*0.9545*1.02/(27.0619*64.8*104) • =6.25% •D= 4√(UK’/ UK)D0= 4√(6.25/7)*310=301.34mm •不需要改变铁心直径，增加幅向，减小电抗高度。

修正幅向和高度•选低压线规 ZB-0.3 2.36*6.7/(2.66*7) 2根并绕， 截面 15.26mm2 •幅向2*6*2.71*1.02=33mm •轴向66*7.05=465.3 65*2=130mm 465.3+130=595.3 mm 取612mm（HK电抗高度） •高压线规 ZB-0.45 2.8*7.5/(3.25*7.95) 1根并绕， 截面 20.45mm2 •幅向 14*1*3.3*1.02=47mm •轴向8*62=496mm 612-496=116mm垫块压缩后总高， 可凑为1个6油道，14个3油道，46个2油道压缩系数 9.4%再算阻抗电压155 14169 33185.5202 18211 220 47243.5 267 *2 534 21 5553.265*18.55/3=20.194.65*24.35/3=37.741.85*21.1=39.049.765λ∑D96.97•λ=3.265+4.65+1.85=9.765cm， •ρ=1-λ/(π*H)=1-9.765/（π*61.2）=0.949 •K=1.02 •UK’=49.6*f*I*W*∑DρK/etH*10^6 • =24.8*127*388*96.97*0.949*1.02/(27.0619*61.2*1 04) •=6.93% •合格低压绕组附加损耗，对油温升•低压线规 ZB-0.3 2.36*6.7/(2.66*7) 2根并绕， 截面 15.26mm2 •低压电密 127/（2*15.26）=4.161A/mm2 •平均匝长185.5*2π/1000=1.166m •低压导线总长 1.166*388+1=453.4（1为裕度） •电阻 ρl/s=0.02097*453.4/30.52=0.311527Ω •导线重8.9*453.4*30.52/1000=369.5kg •绝缘纸重2.66*7*2-30.52）*3*0.85*453.4/1000=7.7kg •总重 369.5+7.7=377.2kg •涡流损耗Kw=K(fmnaAx*ρ/Hx)2/107% • Kw=3.8*（50*388*2.36*2*15.26*0.949/612）2/107% • =1.78% •f频率，Hz,ρ洛式系数，Ax单根导线截面积，mm2；K决定于温度的系 数，75℃，铜线为3.8，铝线为1.4，85℃，铜线为3.56，铝线为1.32 ，n平行于漏磁场方向导线根数（连续式：n=饼数（段数）螺旋式： n=匝数*螺旋数），m垂直于漏磁场方向导线根数（连续式：每饼匝 数*并联根数，螺旋式：单股并联根数） •环流损耗Kb=K1(m4-5m2+4)*10-7*(fnaAxρ/Hx)2% • =0（m=2） •K1系数，在75℃时，铜导线为0.178，铝导线为0.064（单螺旋线圈， 并联导线根数不超过2根，线圈中部进行一次标准换位）（纠结式或 连续式线圈并联导线根数超过2根），这里的m特指并联导线根数.•总的附加损耗Kf=Kw+Kb=1.78%•温升 •Qm=(K1K2IWj/K3L)*(1+K4/100) • =22.1*1*127*6*4.161*1.0178/[（33*2+7.05*2）*(1- 10*30/1.166/1000)] • =1198 •q线圈表面的单位热负荷,K1,系数，与材质温度有关，85℃，铝导线 为36.8，铜导线为22.1，I线饼中流过的最大相电流,A，j线饼中的最 大电流密度，A/mm2,W线段中的匝数，对于螺旋式线圈W=1; K2线 匝绝缘校正系数，当a1≦1.75a时，K2=1，当 a1>1.75a,K2=a1/1.75a,a裸导线厚度，mm,a1导线带绝缘的厚度; K3 线饼的遮盖系数，减去垫块遮盖部分;导线中总的附加损耗百分数; n 线饼中导线并列根数，导线带绝缘的宽度，mm,（连续式与螺旋式）. •Tx=0.41q0.6+△T=0.41*11980.6 -5=23.8k高压绕组附加损耗，对油温升•高压线规 ZB-0.45 2.8*7.5/(3.25*7.95) 1根并绕， 截面20.45mm2 •高压电密 66/20.45=3.227A/mm2 •最大电密 71.4/20.45=3.491A/mm2 •平均匝长243.5*2π/1000=1.53m •低压导线正常段总长 1.53*691+0.6=1057.8（0.6为裕度） •分接长度 1.53*（56*2）+14*0.25=174.9，总长1232.7m •电阻 ρl/s=0.02097*（1232.7-174.9/2）/20.45=1.17437Ω •导线重8.9*3*1232.7*20.45/1000=673kg •绝缘纸重 （3.25*7.95*1-20.45）*3*0.85*1232.7/1000=16.93kg •总重 673+16.93=690kg •涡流损耗Kw=K(fmnaAx*ρ/Hx)2/107% • Kw=3.8*（50*803*2.8*20.45*0.949/612）2/107% • =4.83% •f频率，Hz,ρ洛式系数，Ax单根导线截面积，mm2；K决定于温度的系 数，75℃，铜线为3.8，铝线为1.4，85℃，铜线为3.56，铝线为1.32 ，n平行于漏磁场方向导线根数（连续式：n=饼数（段数）螺旋式： n=匝数*螺旋数），m垂直于漏磁场方向导线根数（连续式：每饼匝 数*并联根数，螺旋式：单股并联根数） 。