10kV变压器的设计论文.doc

10kV级变压器的设计目次I.摘要 12变压器概述 32.1变压器原理及分类 .52.2变压器设计的H的范围及意义 ・52.3变压器发展概况 ・52.4变压器发展方向 .62.5变压器的设计任务及要求 ・73做好变压器设计应注意的问题 73.1熟悉国家标准 .73.2熟悉产品规格及用户要求 ・84设计方案 84.1相关变压器参数的确定 .84.2铁心直径的选择 104.3铁心截面设计 124.4低压线圈匝数计算 154.5高压线圈各分接匝数的确定和电压比较核对 164.6线圈及和关布置形式的确定 184.7导线规格的选取及层数的确定 184.8绝缘半径 194.9引线的选取及相关参数的确定 214.10油箱的设计计算 225减少变压器漏磁场引起的附加损耗的措施 236变压器实验 246.1最后实验数据 26结论 .27致谢 ・28参考文献 .29附录 30附录1变压器设计图纸 ・ 30附录2变压器主要产品部件使用说明 3210kV级变压器的设计1变压器概述1.1变压器的原理及分类变压器是一种通过改变电压血传输交流电能的静止感应电器它有-•个共用的铁 心和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。

当某一个绕组从电源接受交 流电能吋，能通过电感生磁，磁感生电的电磁感应原理改变电圧（电流），在其余绕 组丄以同一频率，不同电压传输出交流电能变压器分为电力变压器和特种变压器电力变床器又分为油浸式和干式两种0 前，油浸式变床器用作升床变床器，降压变压器，联络变床器和配电变床器，干式变 丿玉器只在部分变压器中使用电力变床器可以按绕组耦合方式，相数，冷却方式，绕 组数，绕组导线材质和调压方式分类1.2变压器设计的目的范围及意义变压器是电网配电的重要设备，主要包括运行在主干电网的输电变压器和运行在 终端的配电变压器两部分H前，变压器产品按电床分为高端变床器，220-550千伏 变压器，110-200千伏变压器以及小于110千伏的变压器可以说，变压器行业的发 展与电力建设息息相关，H前证处于电力建设的高峰期，未來两年电力建设 将仍然呈现热火朝天的局面电力新增装机容量的增长必然导致发电设备需求的大幅 增长，而H前发电设备与输变电设备的构成比例大约为1： 12,据此比例估计，国内 变压器市场容量接近700亿kVA我过电力行业的产业政策主旨是优化电源结构FI 前，节能减排已经成为我国的一项基本国策，随国家有关政策的落实，节能效果显著 的非晶合金变压器发展前景广阔。

所以现在设计变圧器的原则是在保证性能良好的情 况下节材节能，降低损耗1. 3变压器发展概况H前国内具有一定规模的变压器生产厂家有近looo家，可制造变压器、互感器、 电抗器、调压器及其配套组件等各种产品，年产量约1・4亿kVA、产值近80亿元的 盈利制造业据统计，在变压器总产量13383万kVA 年产量2000万kVA的企业 有1家，年产量1000-2000万kVA的企业有2家，年产量200- 600万kVA的企业有 11家，年产量100-200万kVA的企业有14家，（即年产量100万kVA以上企 业共有 28家，合计生产9983万kVA,约占当年变压器总产量的74. 6%）；总产量50-100万kVA 的企业有22家，（合计生产1321万kVA,约占当年变压器总产量的9. 8%）0上述50 家企业变压器总产量约占半年变压器总产量的84%保定天威集团有限公司其主导产 站为电力变压器，电压等级涵盖10-1000KV,其＞| 500KV级、220KV级变压器为公司 拳头产品，其经济技术水平和整机性能已达到国际先进水平公司于1997年通过了 IS09001国际标准的质量体系认证，1999年乂获得了南非国家标准局国家电力试验中 心（NETFA）的生产能力认证书。

公司是国内核电唯一•供应商，同吋还是国内唯一具 有壳式变压器生产能力的制造厂家，使天威集团在输变电重大装备Z—的变压器产品 及其配套设备上已经具有完整知识产权和世界领先的核心技术1・4变压器发展方向从半前城乡电网改造的情况来看，我国供电电网要求配电变压器小容量化，降 低噪声，就近安装，美化环境，环网供电，以尽量缩短低压配线，降低二次线损， 改善电压晶质我国的变床器制造业和使用总的发展趋势是：%1 采用新材料，降低损耗1 采用新结构，以求重量轻、体积小1 提高产品的可靠性，减少甚至免维修1 防火防爆，安全供电1 节约原材料，降低成本针对我国H前电网用电峰谷进一步加人的现状，要提高配电变压器的过载能 力，要求其具有较强的超铭牌运行能力研究科学的效率曲线，尽可能按高效运行 的原则合理选用跟踪国际潮流，进一步简化配电变压器的结构，取消尤功励磁， 分接开关做到高度的通用化、标准化、互换化，增加自身的保护功能见于变压器 的现状和发展趋势，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷H前变床器 行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变用器、非晶和金铁心变丿力器、干式 变床器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变床器、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、箱式变爪器外还有硅油变爪器、六氟化硫变丿衣器、超导变丿衣器等。

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，菱格上胶绝缘纸新工艺的应用：阶梯叠铁心工艺，圆柱矩觇铁心的应用，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，绕组用恒床装置床紧 处理，采用垫块预丿力改进技术的应用：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，变频调速绕线机新技术的应HL现场装配型(ASA)变压器，向超高 床、大容量变床器发展，SF6气体绝缘变床器，硅油变床器，超导变床器等通过国外与国内技的电力变床器设计比较，我们有应加强国内变圧器设计的创 新力度，另一-个角度也说明电力变压设计也是很值得我们去研究和设计的课题1・5变压器的设计任务及要求变压器的设计任务主要包括变压器的型式，额定容量，冷却方式，额定电压与调 压方式以及变压器阻抗电压值的确定等按照有关国家标准如《电力变压器》及《三 相油浸式电力变压器技术参数和要求》和部件标准等，确定变压器电磁负载，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。

要有良好的工艺性，使 其制造简单，产品的价格应便宜要求设计者要综合考虑上述各种因索，进行多方案 比较分析，选取最佳方案2做好变压器设计应注意的问题2.1熟悉国家标准“标准”就是技术立法任何一台产品是否能够出厂，关键在于它是否符合标 准中的各项规定只有在产晶性能满足标准的前提下，讨论其技术经济性能才有意 义因此，耍搞好产品设计，首先应当熟悉标准按我国现行标准体系，标准分为国家标准(GE)、行业标准(JB与ZB以及1)L) 以及企业标准达：：个等级标准又分为强制性与非强制性(又称推荐性标淮)两类 另外、根据对外开放的需要，为使我国产品赶真甚至超过世界先进国家的水平，我 们还推广采用了国际电工委员会标准此外，对有些出口产品，有吋还应参考采用其他国际先进标难其中如英国标准(BS),美围标很(AN51, TEEE),德目标冶(DIN, vl)t),日本标准(JEC, JEM),前苏联标很(Post),加拿大标准(CSA),法国标准(NF) 以及奥地利标难(AS)等等与产品设计关系最密切的“国标”除前述的GB/ 1094 与 GB/T 6451GB/T10228 等之外，还有 GB 311 等2. 2熟悉产品规格及用户的要求产品型号:SZ11-1600/10额定容量:1600KVA额定电压:10000 + 4X2. 5%/400V相数：3额定频率：50Hz联结组别：Dynll空载损耗：1.85kW负载损耗:15.2kW阻抗电压百分数：4. 5%绝缘等级：A级冷却方式：油浸风冷使用形式：户内使用了解用户的要求是非常必要的前期工作，一•个企业经济效益的高低在于产品是否 适销对路，是否生产成木较低、产品质量高且销售价格合理，尤其是在半今社会主义 市场经济条件下，国家强调不能单纯看产值，而应着重用效益来衡量一个企业。

不言 而喻，一个企业的产品的销售情况就成了企业的生命线为此，在产品设计时除了考虑通用化、系列化Z外，还应很好考虑各种用户的不 同要求，以尽量满足不同用户的需要尤其应当着重开发在市场1：竞争能力强的产 品变压器的电磁计算应根据产品设计任务书中所给定的技术参数来进行•其结果首 先必须满足国家标准及有关技术标准中的规定以及用户的要求，同吋还应具有较好的 技术经济指标通常所说的“优化设计”，就是以实现丄述要求为H标的3设计方案3.1相关变压器设计参数的确定3. 1. 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床器没有电阻，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和变压器有Y接法(或YN接法)与D接法两种类型，因此在计算电压、电流吋，必须注意线值与相值的关 系，下而分别介绍本设计用到的Dynll接法这种情况D（三角形）接法（见图3-1） o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1/ V3,即图3-1三相变压器的D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、额定电丿玉（包括各分接电丿玉）、变压器绕 组的接法以及相数等，按照丄述各有关公式、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” D”接线时，其各级分接的线电压和相电压相等，即：Uy、= 10000x1.1 = 11000VUlx_2 =10000x1.075 = 10750V{J]— =10000x1.05 = 10500VUl}_4 = 10000x1.025 = 10250VUl}_5 = 10000x1.0 = 10000VUl}_6 =10000x0.975 = 9750VUl}_. =10000x0.95 = 9500VUg =10000x0.925 = 9250VS_9 = 1000（） X 0.900 = 9000V2. 低床线圈为“y”型接线吋，其线、相电压分别为:Ul2 = 400VUp2 =t//2/V3 = 231V3. 高压线圈为” D ”型接线吋，其线、相电流分别为：Ilx =P*103/A/3*t//1_2 = 92.38AIPl — 1 n -i- V3 = 53.33A4•低压线圈为”y”型接线时，其线电流和相电流相等，即：Il2 = IP2 =戶*10/巧*“/2 = 1600 * 1000/ V3 *400 = 2309.43. 2铁心直径的选择3. 2.1影响铁心直径选择的主要因素：铁心是变床器的磁路和骨架。

首先，从变压器原理的分析可知，在保持铁芯磁密 一定的条件下，铁芯直径的增大将使得绕组匝数减少，换句话说，铁芯材料消耗的增 加特使得导线材料的消耗减少并使得短路阻抗、负载损耗值降低;如果减少铁芯直径, 则会得出相反的结论其次，如保持绕组匝数不变.增大铁芯直径将使得磁密降低， 血空载电流、字载损耗均将相应下降，但铁芯材料消耗将增加；反Z,如减少铁芯直 径则有可能引起铁芯。