66kv變壓器結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計.doc

畢 業(yè) 論 文題 目： 66kv變壓器結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)設(shè)計 目錄一變壓器概述11.1變壓器的原理及分類21.2變壓器設(shè)計的目的范圍及意義31.3變壓器發(fā)展方向31.3.1鐵心制造技術(shù)41.3.2.絕緣加工技術(shù)41.3.3.絕緣干燥和油處理技術(shù)41.3.4.節(jié)能技術(shù)4二變壓器結(jié)構(gòu)52.1結(jié)構(gòu)簡介52.2元件示意圖7三設(shè)計方案153.1熟悉產(chǎn)品規(guī)格及參數(shù)153.2變壓器額定電壓和額定電流的計算153.3鐵心直徑的選擇173.3.1影響鐵心直徑選擇的主要因素：173.3.2截面的選擇173.3.3.迭片系數(shù)183.4低壓線圈匝數(shù)的計算193.5 線圈及相關(guān)布置形式的確定193.6 油箱的選擇203.6.1油箱器身相關(guān)參數(shù)的確定20四 減少變壓器漏磁場引起的附加損措施21五 變壓器試驗225.1最后的試驗數(shù)據(jù)23六.總結(jié)23一變壓器概述電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。當一次繞組通以交流電時，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導(dǎo)磁作用，就在二次繞組中感應(yīng)出交流電動勢。電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的主要設(shè)備之一。變壓器的作用是多方面的不僅能升高電壓把電能送到用電地區(qū)，還能把電壓降低為各級使用電壓，以滿足用電的需要?？傊?，升壓與降壓都必須由變壓器來完成，在過去十年的發(fā)展中，我國電力建設(shè)快速發(fā)展，成績斐然。其中，發(fā)電裝機容量高速增長，電網(wǎng)建設(shè)速度突飛猛進，電源結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷優(yōu)化，技術(shù)裝備水平大幅提升，節(jié)能減排降耗效果顯著，電力建設(shè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。這為我國經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展提供了強大動力，對改善人民生活起到了重要支撐和保障作用。目前在網(wǎng)運行的部分高能耗配電變壓器已不符合行業(yè)發(fā)展趨勢，面臨著技術(shù)升級、更新?lián)Q代的需求，未來將逐步被節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、低噪音的變壓器所取代。因此系統(tǒng)設(shè)計在電力系統(tǒng)的規(guī)劃以及電力系統(tǒng)保護和控制等方面起著越來越重要的作用。1.1變壓器的原理及分類變壓器是一種通過改變電壓而傳輸交流電能的靜止感應(yīng)電器。它有一個共用的鐵心和與其交鏈的幾個繞組，且它們之間的空間位置不變。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理實現(xiàn)電能傳遞的。變壓器內(nèi)部，既有磁路問題，也有電路問題，而且彼此之間還有耦合關(guān)系。為了研究方便，通常將其轉(zhuǎn)化為等效電路，并且用一組電路方程來描述。當某一個繞組從電源接受交流電能時，能通過電感生磁，磁感生電的電磁感應(yīng)原理改變電壓（電流），在其余繞組上以同一頻率，不同電壓傳輸出交流電能。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理實現(xiàn)電能傳遞的。變壓器內(nèi)部，既有磁路問題，也有電路問題，而且彼此之間還有耦合關(guān)系。為了研究方便，通常將其轉(zhuǎn)化為等效電路，并且用一組電路方程來描述。一般常用變壓器的分類可歸納如下：(1)、按相數(shù)分：單相變壓器：用于單相負荷和三相變壓器組。三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。（2）、按冷卻方式分：干式變壓器：依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風(fēng)機冷卻，多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。（3）、按用途分：電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。試驗變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進行高壓試驗。特種試驗：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。（4）、按繞組形式分：雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。三繞主變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。（5）、按鐵芯形式分：芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。非合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負載率較低地方。殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。1.2變壓器設(shè)計的目的范圍及意義在過去十年的發(fā)展中，我國電力建設(shè)快速發(fā)展，成績斐然。其中，發(fā)電裝機容量高速增長，電網(wǎng)建設(shè)速度突飛猛進，電源結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷優(yōu)化，技術(shù)裝備水平大幅提升，節(jié)能減排降耗效果顯著，電力建設(shè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。這為我國經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展提供了強大動力，對改善人民生活起到了重要支撐和保障作用。目前在網(wǎng)運行的部分高能耗配電變壓器已不符合行業(yè)發(fā)展趨勢，面臨著技術(shù)升級、更新?lián)Q代的需求，未來將逐步被節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、低噪音的變壓器所取代。因此系統(tǒng)設(shè)計在電力系統(tǒng)的規(guī)劃以及電力系統(tǒng)保護和控制等方面起著越來越重要的作用。所以現(xiàn)在設(shè)計變壓器的原則是在保證性能良好的情況下節(jié)材節(jié)能，降低損耗。1.3變壓器發(fā)展方向隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和科技的不斷進步，新材料、新工藝的不斷應(yīng)用，新的低損耗配電變壓器相繼開發(fā)成功。 國內(nèi)許多變壓器制造廠商投入了大量資金引進國外先進的制造技術(shù)及設(shè)備，不斷研制開發(fā)低損耗變壓器和各種結(jié)構(gòu)形式的變壓器，如油浸變壓器已出現(xiàn)比新S9系列更節(jié)能的S10、S11系列，新干式變壓器的SC9系列以及非晶合金鐵心等低損耗等產(chǎn)品都顯示了我國配電變壓器的節(jié)能潛力。我國配電變壓器行業(yè)經(jīng)過不斷努力，在90年代以后較過去有了突破性的進展，變壓器性能不僅是鐵心硅鋼片材質(zhì)的改進，而且在容量結(jié)構(gòu)和制造工藝都有所突破，因而在節(jié)能降耗、降低空載電流和噪音都取得較大進展?？傮w來看，中國變壓器行業(yè)總體產(chǎn)品技術(shù)水平有了明顯進步，但與國外產(chǎn)品相比，還存有一定差距，某些核心技術(shù)和產(chǎn)品對進口的依賴性依然很高。1.3.1鐵心制造技術(shù)國內(nèi)各企業(yè)主要是通過改善自己的剪切設(shè)備來改進鐵心的生產(chǎn)技術(shù)，目前鐵心制造技術(shù)有以下變化：鐵心柱采用嵌下軛工藝。與常規(guī)工藝相比可節(jié)省大量的芯柱疊裝時間，提高鐵心疊裝質(zhì)量，該工藝適用于配電變壓器鐵心的自動化生產(chǎn)。多級接縫鐵心的應(yīng)用。近年來，設(shè)計上為降低鐵心接縫處的空載損耗，逐漸將傳統(tǒng)的單一接縫改為多級接縫。國內(nèi)變壓器企業(yè)多采取局部階梯接縫的做法，不僅能降低變壓器空載損耗15%以上，而且能降低噪聲3%4%。鐵心片加工技術(shù)。20世紀70年代初，國內(nèi)各變壓器生產(chǎn)企業(yè)均采用國產(chǎn)硅鋼片縱剪線和多剪床組成的簡易硅鋼片橫剪線。1.3.2.絕緣加工技術(shù)20世紀80年代，隨著產(chǎn)品電壓等級容量的提高和實驗項目的增加，絕緣加工逐漸從金屬加工中分離出來。1.3.3.絕緣干燥和油處理技術(shù)油浸式變壓器采用的是油紙絕緣結(jié)構(gòu)。其核心工藝是絕緣材料的干燥處理，以及變壓器的真空脫水。氣相干燥：20世紀80年代中期，國內(nèi)沈變、西變和保變?nèi)笞儔浩鲝S率先從瑞士Microfilm公司引進氣相干燥設(shè)備。近年來煤油蒸發(fā)器又開發(fā)出內(nèi)置式新產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的外置式蒸發(fā)器相比，兩者各有利弊。變壓器油處理：進入上個世紀80年代，隨著國外先進油過濾設(shè)備的引進，國內(nèi)油凈化技術(shù)得到了長足發(fā)展。企業(yè)大多采用了先進的真空噴霧凈油法，它的去雜質(zhì)和脫水效果是其他方法不能媲美的。1.3.4.節(jié)能技術(shù)就變壓器節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程看，中國變壓器歷經(jīng)了S6、S7、S9、S11等幾個系列的替代過程，目前S9型節(jié)能產(chǎn)品成為市場主流，而S11節(jié)能型產(chǎn)品的市場規(guī)模正在增長。在推廣S11的市場過程中，S11的銷售價格比S9的平均高出14.2%，所以價格仍是影響S11變壓器普及推廣的主要因素。目前，新S9產(chǎn)品雖已占據(jù)大部分市場，但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用戶對“11”型產(chǎn)品的需求逐步增長。S11型疊鐵心變壓器是在新S9成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的，在保持產(chǎn)品可靠性的前提下，其性能指標有了較大提高。與傳統(tǒng)的疊片式變壓器相比，S11卷鐵心配電變壓器具有節(jié)約原材料、節(jié)能、改善供電品質(zhì)、噪音低和機械化程度高等特點。從當前城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的情況來看，我國供電電網(wǎng)要求配電變壓器小容量化，降低噪聲，盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改善電壓品質(zhì)。我國的變壓器制造業(yè)和使用總的發(fā)展趨勢是： 采用新材料，降低損耗。 采用新結(jié)構(gòu)，以求重量輕、體積小。 提高產(chǎn)品的可靠性，減少甚至免維修。 防火防爆，安全供電。 節(jié)約原材料，降低成本。目前變壓器技術(shù)的發(fā)展目標是輕量、高效、高密度，片式化產(chǎn)品將獲得進一步發(fā)展，高頻、低損耗、小尺寸和低價位的電源變壓器將占有大量市場，高壓電源變壓器市場前景廣闊。二變壓器結(jié)構(gòu)2.1結(jié)構(gòu)簡介 油箱：油箱是變壓器的外殼，內(nèi)裝鐵芯和繞組并充滿變壓器油，使鐵芯和繞組浸在油內(nèi)。 油枕：油枕裝在油箱的斜上方，有油管和油箱相通。當變壓器油的體積隨油溫變化而膨脹縮小時，油枕起著儲油和 補油的作用。 密封件：密封件是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機器設(shè)備內(nèi)部的零部件的材料或零件。 散熱器：變壓器運行時要產(chǎn)生熱量一是鐵損，就是變壓器鐵芯中的渦流缺失產(chǎn)生的熱量，二是負載電流流經(jīng)變壓器繞組產(chǎn)生的熱量，此發(fā)熱量與電流的平方成正比。這此熱量必須要及時散發(fā)掉，否則會損壞變壓器，因此變壓器需要安裝散熱器。 開關(guān)：對變壓器進行保護 油位表：變壓器油位計工作原理是采用懸浮的原理，油位計里面有個浮標，當油面到浮標時則有一個標志，未到有另外一標志。 波紋管：變壓器的滲漏油是一個普遍存在的問題，波紋管在部件和管路聯(lián)結(jié)處,在油箱與附件及管道對裝處進行連接。 壓力釋放閥：作用是使變壓器油箱不致因壓力過大而變形爆炸。 蝶閥：通常安裝油浸式變壓器的油箱和散熱片之間，用于控制變壓器油箱和散熱片之間的油流 溫度計：為防止變壓器油溫過高，加速變壓器的老化。故變壓器一般安裝溫度計，油面溫度計用來測量變壓器油箱上層油溫，監(jiān)視變壓器運行狀態(tài)是否正常。 吸濕器：吸濕器用于清除和干燥由于變壓器油溫之變化而進入變壓器（或互感器）；儲油柜的空氣中的雜物和潮氣，以保持變壓器油的絕緣強度。 繼電器：作為變壓器運行時內(nèi)部故障的一種保護。 高壓套管：變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器高繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起固定引出線的作用。 低壓套管：變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器低繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起固定引出線的作用。 銘牌：變壓器的額定值是制造廠對變壓器正常使用所作的規(guī)定，變壓器在規(guī)定的額定值狀態(tài)下運行，可以保證長期可靠的工作，并且有良好的性能。2.2元件示意圖圖 2-1變壓器結(jié)構(gòu)示意圖（1）變壓器油箱油箱是變壓器的外殼，內(nèi)裝鐵芯和繞組并充滿變壓器油，使鐵芯和繞組浸在油內(nèi)。變壓器油起絕緣和散熱作用。圖 2-2圖 2-3圖 2-4/wenku/dgjs/dgjc/201408/00012810.html（2）變壓器油枕油枕的側(cè)面還裝有油位計,可以監(jiān)視油位的變化。變壓器上面的筒形儲油箱，就是油枕，作用是變壓器由于負荷增大，油溫升高，油箱內(nèi)油膨脹，這時過多的油就會流入油枕，溫度降低時，油枕內(nèi)的油會再流入油箱，起到自動調(diào)整油面的作用。圖 2-5圖 2-6/link?url=nN3_VUREpltUSkyRk88FdSytzTqyH-8gd_FHj-euShMepQlsVzQJ_WURenSYEfJCemRXMuE3h-p6c3-8tDVi7K（3）變壓器散熱片變壓器運行時會發(fā)熱，熱量聚集，會加速變壓器內(nèi)部絕緣材料的老化，所以必須控制變壓器的溫度，使熱量散發(fā)出來。對于空氣冷卻的變壓器來說，熱量的散發(fā)只能靠變壓器表面的熱傳導(dǎo)，僅靠變壓器油箱，散熱面積遠遠不夠，所以要加片式散熱片，其作用就是加大散熱面積，使熱量散發(fā)出去，保證變壓器溫升。 圖 2-7（4）套管是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對地絕緣，而且擔負著固定引線的作用，變壓器套管是變壓器載流元件之一，在變壓器運行中，長期通過負載電流，當變壓器外部發(fā)生短路時通過短路電流。因此，對變壓器套管有以下要求：(1)必須具有規(guī)定的電氣強度和足夠的機械強度。(2)必須具有良好的熱穩(wěn)定性，并能承受短路時的瞬間過熱。(3)外形小、質(zhì)量小、密封性能好、通用性強和便于維修。圖 2-8圖 2-9/link?url=XAEy45TLkjRvDm-3SxFTiSRoaPj_MA_wwpsp-RtCdxTNSoUDlnwtwLs508yg21CukoVrcWbM_QrBUkVoruyKYa（5）壓力釋放閥使變壓器油箱不致因壓力過大而變形爆炸。在大、中型變壓器中采用壓力釋放閥代替防爆管，一般安裝在變壓器的油箱底部。壓力釋放閥在變壓器正常工作時，保護變壓器油與外部空氣隔離。變壓器一旦發(fā)生短路故障，變壓器繞組將發(fā)生電弧和火花，使變壓器油在瞬間產(chǎn)生大量氣體，油箱內(nèi)的壓力幅增。當壓力達到臨界值時，壓力釋放閥開啟、釋放壓力;在壓力值回復(fù)正常范圍時，壓力釋放閥自動關(guān)閉。這樣，使變壓器油箱不致因壓力過大而變形爆炸。 圖 2-10 圖 2-11圖 2-12/link?url=F-JTnVKnr-K06zOBA-5vDXHcJ7HrNo584tXgK7gO2iA4PGFi_Nbvys3r9lM1O5rfrlhKo8C_ppt_oG1Pjcmmva（6）氣體繼電器氣體繼電器是油浸式變壓器上的重要安全保護裝置，它安裝在變壓器箱蓋與儲油柜的聯(lián)管上，在變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體或油流作用下接通信號或跳閘回路，使有關(guān)裝置發(fā)出警報信號或使變壓器從電網(wǎng)中切除，達到保護變壓器的作用。如果不能正確使用或使用不當，則可能造成變壓器損壞。 圖 2-13 圖 2-14圖 2-15/t/30891/2013/0926/1625592.html（7）變壓器指針式油位計主要適用于油浸式變壓器，安裝在變壓器油箱上部，顯示油箱內(nèi)的油位，油位上部的視窗中出現(xiàn)藍色標示時為油位正常，油位在箱蓋以下；出現(xiàn)紅色標示時為油位異常，油位在箱蓋以下，需適當補油，頂端裝有壓力釋放閥，在油箱內(nèi)壓力升高到釋放閥開啟壓力時,釋放閥迅速打開釋放壓力,防止發(fā)生危險。圖 2-16/link?url=NcSLnZmMn7QYCNkcMlKescsb7rKJt2GbHA7wHqzYy7VZazdJmT4YQqT65MQjmUMgXWTF_hrQC1AMOP_fd-av6gOPimulDzKVSN5e7oiWp4i（8）變壓器用蝶閥蝶閥通常安裝油浸式變壓器的油箱和散熱片之間，用于控制變壓器油箱和散熱片之間的油流。當大型電力變壓器出廠時，散熱器通常是單獨包裝以縮小運輸尺寸。此時蝶閥關(guān)閉防止外部空氣或水分進入變壓器油箱內(nèi)部，當變壓器被運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場后，將散熱器逐一安裝在蝶閥上。當散熱器安裝完畢后就可以開啟蝶閥，讓變壓器油箱和散熱器之間的油流可以流通，從而起到散熱的作用。 圖 2-17 圖 2-18 圖 2-19 圖 2-20/link?url=AKACSYPnq2ijeMG0hQL9c1Z6AbEFWgwRYlZM3_E34u9GNo3Eol0qJQn-v5XtJPCpG1oNfISooJcKBLCytYVOcuOqUrkMyGA-UM32BR6bQem（9）無勵磁分接開關(guān)無勵磁分接開關(guān)是開關(guān)的一種，適用于額定電壓10KV，額定電流63A或125A以下三相油浸變壓器，在無勵磁條件下，通過改變變壓器一次線圈匝數(shù)以達到調(diào)整二次電壓的目的。 分接開關(guān)在油介質(zhì)中溫度最低 25，最高100。圖 2-21圖 2-22/link?url=Dp4tU5O4kVQf3JGjD-SuBsBEldrfRAKIXrrQH7WHXZ4nYQdBsy61EN5g1N8HoiEjPOkxqRbOqjNPXCdAdEHdz_三設(shè)計方案3.1熟悉產(chǎn)品規(guī)格及參數(shù)產(chǎn)品型號： 額定容量：20000KVA額定電壓：高壓66kv 低壓10.5kv 相數(shù)：3額定頻率：50Hz 聯(lián)結(jié)組別：Dyn11空載損耗：18kW 負載損耗：75kW阻抗電壓百分數(shù)：4.5% 絕緣等級：A級冷卻方式：油浸風(fēng)冷 使用形式：戶內(nèi)使用了解是非常必要的前期工作,一個企業(yè)經(jīng)濟效益的高低在于產(chǎn)品是否適銷對路，是否生產(chǎn)成本較低、產(chǎn)品質(zhì)量高且銷售價格合理，尤其是在當今社會主義市場經(jīng)濟條件下，國家強調(diào)不能單純看產(chǎn)值，而應(yīng)著重用效益來衡量一個企業(yè)。不言而喻，一個企業(yè)的產(chǎn)品的銷售情況就成了企業(yè)的生命線。為此，在產(chǎn)品設(shè)計時除了考慮通用化、系列化之外，還應(yīng)很好考慮各種用戶的不同要求，以盡量滿足不同用戶的需要。尤其應(yīng)當著重開發(fā)在市場1：競爭能力強的產(chǎn)品。變壓器的電磁計算應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書中所給定的技術(shù)參數(shù)來進行其結(jié)果首先必須滿足國家標準及有關(guān)技術(shù)標準中的規(guī)定以及用戶的要求，同時還應(yīng)具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。通常所說的“優(yōu)化設(shè)計”，就是以實現(xiàn)上述要求為目標的。3.2變壓器額定電壓和額定電流的計算電壓、電流及匝數(shù)的計算是在假定變壓器沒有電阻，沒有漏磁和沒有鐵耗的情況下進行的，因為這些問題對計算結(jié)果影響很小。由于三相變壓器有Y接法(或YN接法)與D接法兩種類型，因此在計算電壓、電流時，必須注意線值與相值的關(guān)系，下面分別介紹本設(shè)計用到的Dyn11接法這種情況。D(三角形)接法。這種接法多用于中、低壓繞組。其特點為相電壓等于線電壓，但相電流為線電流的1/ ，即圖 3-1（1）.高壓線圈為D接線時，其各級分接的線電壓和相電壓相等:（2）.低壓線圈為“y”型接線時，其線、相電壓分別為：(3).高壓線圈為D型接線時，其線、相電流分別為： (4).低壓線圈為y型接線時，其線電流和相電流相等，即：3.3鐵心直徑的選擇3.3.1影響鐵心直徑選擇的主要因素：鐵心是變壓器的磁路和骨架。首先，從變壓器原理的分析可知，在保持鐵芯磁密一定的條件下，鐵芯直徑的增大將使得繞組匝數(shù)減少，換句話說，鐵芯材料消耗的增加特使得導(dǎo)線材料的消耗減少并使得短路阻抗、負載損耗值降低；如果減少鐵芯直徑，則會得出相反的結(jié)論。其次，如保持繞組匝數(shù)不變增大鐵芯直徑將使得磁密降低，而空載電流、字載損耗均將相應(yīng)下降，但鐵芯材料消耗將增加；反之，如減少鐵芯直徑則有可能引起鐵芯過飽和以致使空載電流和空載損耗均大為增加。此外對電力變壓器來說，短路阻抗是一個很重要的性能參數(shù)，在設(shè)計時要求嚴格地控制在一定范圍之內(nèi)。根據(jù)計算短路阻抗公式可知，短路阻抗的電抗分量。若要維持短路阻抗為一定值，則需要使繞組電抗高度Hx減少，并使縱向漏磁等效而積增大，即增加輻向尺寸而減少繞組高度，以使繞組和整個變壓器的尺寸向?qū)挾偷姆较虬l(fā)展。相反，如減少鐵芯直徑而使繞組匝數(shù)增加時為保持短路阻抗不變，則整個變壓器的尺寸將向窄而高的方向發(fā)展。綜上所述可知：鐵芯直徑的選取百先將關(guān)系到整個變壓器的制造成本。這主要應(yīng)視鐵芯材料的增加(或減少)及導(dǎo)線材料的減少(或增加)之中哪一個量變化對制造成本的影響更大來決定，在這一點上，變壓器的設(shè)計類似于其他電機的設(shè)計，存在一個最優(yōu)的銅鐵比選擇的問題。其次，鐵芯直徑的變化還將影響到變壓器各技術(shù)件能參數(shù)(如空載電流”空載損耗、負載損耗、短路阻抗等)的改變，而在設(shè)計時這些件能參數(shù)值的變化均應(yīng)符合相應(yīng)國家標淮的規(guī)定。第三，如前所述，鐵芯直徑的選取還影響到整個變壓器的尺寸、形狀等。最后，鐵芯直徑的選取還要考慮系列化、通用化的要求。因此鐵芯直徑的選取是一個復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟問題，往往也是變壓器實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。3.3.2截面的選擇鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面矩形截面續(xù)充系數(shù)最高，心片種類久剪切、疊積和裝配均根簡軋但由于我國目前還不生產(chǎn)殼式變壓抵因而矩形截面鐵心在國內(nèi)用得很少。圖 3-2鐵心柱截面有矩形和多級圓形截面鐵心直徑的大小，直接影響材料的用量、變壓器的體積及性能經(jīng)濟指標。故選擇經(jīng)濟合理的鐵心直徑是變壓器設(shè)計的重要一環(huán)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導(dǎo)線重量和負載損耗隨鐵心直徑增大而減小。合理的鐵心直徑就是硅鋼片和導(dǎo)線材料的用量比例適當，打破到最經(jīng)濟的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和導(dǎo)線材料直接有關(guān)。根據(jù)關(guān)系式的推導(dǎo)，鐵心直徑D與變壓器容量P的四分之一次方成正比的關(guān)系，但因為變壓器分單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦等，同樣容量但肖耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量進行計算，為了計算方便，均以每柱的物理容量Pa為基礎(chǔ)，按下式求出鐵心直徑: K系數(shù)，由硅鋼片性能和導(dǎo)線材料而定，采用冷軋硅鋼片，銅導(dǎo)線時，K取5357，本設(shè)計K取57。Pa一柱容量，三相雙繞組變壓每柱容量為:KVA。按標準直徑取的289mm。3.3.3.迭片系數(shù)迭片系數(shù)是由硅鋼片的標稱厚度，波浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定迭片系數(shù)，因其他因系變化不大。本設(shè)計迭片系數(shù)取0.97。故鐵心有效截面積為655.97平方厘米3.4低壓線圈匝數(shù)的計算1.每匝電壓的確定按電磁感應(yīng)定律得每匝電壓：式中：B磁通密度，千高斯；AC鐵心有效截面，平方厘米。2.初選每匝電壓已知鐵心截面AC、硅鋼片牌號，即可初選每匝電壓伏匝3.低壓線圈匝數(shù)的確定低壓線圈匝數(shù)的確定最后求得每匝電壓和磁密B用和低壓線圈電壓初算低壓線圈匝數(shù)為 匝數(shù)不能有小數(shù)，取低壓線圈匝數(shù)為13匝，故每匝電為：磁密B為千高斯3.5 線圈及相關(guān)布置形式的確定線圈是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路，是變壓器的基本部件，也是變壓器檢修的主要部件，它是由銅，鋁和圓扁導(dǎo)線繞制，再配置各種絕緣件組成的。變壓器容量和電壓等級的不同，線圈所具有的結(jié)構(gòu)特點亦各不相同，其中包括匝數(shù)，導(dǎo)線截面，并聯(lián)導(dǎo)線換位，繞向，線圈的連接方式等。線圈必須具有足夠的電氣強度，耐熱強度和機械強度，以保證制造或修理后的變壓器能夠可靠的運行根據(jù)經(jīng)驗可得本臺變壓器高壓線圈為多層圓筒式，低壓線圈為螺旋式。高壓在外，低壓在內(nèi)的布置形式。3.6 油箱的選擇變壓器在運行時，鐵心中通過的磁通會在鐵心中產(chǎn)生損耗，繞組中通過的電流在繞組中也會產(chǎn)生損耗。除此以外，繞組電流引起的漏磁通，鐵心過勵磁時在鐵心外的漏磁通，會在各個結(jié)構(gòu)件，如線圈，鐵心結(jié)構(gòu)件，油箱中產(chǎn)生附加損耗，冷卻裝置的油泵和風(fēng)扇也有損耗。各種損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這些熱量的一部分用來提高各個部分的溫度，另一部分則向各個部件附近的冷卻介質(zhì)散出熱量，變壓器所用的絕緣材料都有一定的熱壽命。所以油箱的附部件中散熱部分占很大比例。變壓器的油箱有兩種基本形式，平頂油箱和拱頂油箱。平頂油箱為桶形結(jié)構(gòu)，下部主體為油桶狀，頂部為平面箱蓋；拱頂油箱為鐘罩式結(jié)構(gòu)，下底為盤形或槽形，上部為鐘形箱罩，其間用箱沿和膠條結(jié)合成整體。平頂油箱適用于容量較小的產(chǎn)品，鐵心加繞組的重量不是很大的情況下采用平頂油箱。本變壓器采用平頂油箱。3.6.1油箱器身相關(guān)參數(shù)的確定油箱尺寸是由線圈尺寸,線圈對油箱的距離、開關(guān)、套管、引線尺寸的布置決定的,油箱尺寸的最后確定,是由布置圖來定,介在計算時也應(yīng)盡量估計準確.因為高壓側(cè)電壓較低,套管小,故油箱尺寸主要由開關(guān)決定.開關(guān)是WSP型,線圈對箱壁的距離按35KV級絕緣距離取55mm即可,但考慮降低雜散損耗,最小取100-200 mm.按圖中要求的距離估算油箱尺寸.1.油箱的寬度;油箱的長度圖 3-32.油箱高度墊腳厚取16mm,墊腳絕緣厚取3mm,上鐵軛至油箱頂端一般為200-300mm，本設(shè)計中取281mm.油箱高度=墊腳厚+墊絕緣厚+窗高+2鐵軛高+上鐵軛至油臬頂端距離上面我們已經(jīng)算出了油箱的內(nèi)側(cè)尺寸，油箱長為1860mm，寬為610mm，高為1485mm，66kv級及以下變壓器容量為20000kva時油箱箱壁厚6mm，箱底厚8mm，箱蓋厚10mm，所以根據(jù)此數(shù)據(jù)可以得出該油箱器身的外形尺寸分別為油箱長1872mm，寬622mm.四 減少變壓器漏磁場引起的附加損措施漏磁場引起的損耗降低變壓器效率，引起變壓器個別部件的過熱。隨著變壓器容量增大，漏磁場引起的損耗的絕對值和相對值均增大，散熱越來越困難。所以應(yīng)該采取專門措施以減少這種損耗。減少漏磁場引起的損耗的最有效措施是減少漏磁場本身。這種措施雖然是可行的，但是這將導(dǎo)致短路電流增大，限制了標準中規(guī)定阻抗電壓數(shù)值。在漏磁場數(shù)值為一定的前提下，采取下列措施可以減少損耗：a.改善漏磁場圖形并使漏磁通沿著引起最小損耗的路徑通過(控制漏磁場)b正確地選擇變壓器個別元件的結(jié)構(gòu)和尺寸；c采用某些不導(dǎo)電和不導(dǎo)磁材料代替導(dǎo)電和導(dǎo)磁材料。1改善漏磁場圖形在同心式繞組中存在橫向(徑向)漏磁場，它使繞組導(dǎo)線損耗增大。橫向漏磁場還能在油箱壁中引起很大的損耗。當繞組端部存在很強的橫向漏磁場時，例如在雙同心式繞組中，有時采用由變壓器鋼片制成的成分路，放置在繞組端部，這種磁分路能改善磁場，吸引磁力線，使之更直些。在可能產(chǎn)生較大損耗的地方，采用磁分路使漏磁通繞過這些元件，這樣可使漏磁場引起的損耗大大降低。流過下夾件支板的漏磁通，大部分流向鐵心，并且垂直疊片表面進入鐵心邊緣疊片組。為了減少損耗，可以采用硅鋼片制成的磁分路布置在夾件的支板上。這時流過一相夾件肢板的漏磁通大部分沿縱向磁分路流向相鄰的一相。沿著油箱壁放置磁分路，并使流向油箱壁的大部分漏磁通流入磁分路，這樣就可以減少油箱壁中的損耗c有時亦在油箱內(nèi)側(cè)采用由銅板或鋁板等非導(dǎo)磁材料制成的屏蔽代替磁分路，這種屏蔽內(nèi)的禍流屏蔽了企圖進入油箱的漏磁通，從而可降低損耗。2正確選擇元件的結(jié)構(gòu)和尺寸減少損耗的第二項措施包括選用橫截面尺寸不大的導(dǎo)線的尺寸)，采用并聯(lián)導(dǎo)線進行換位或直接采用換位導(dǎo)線。(特別是在垂直漏磁場方向)另外，大電流引線布置必須符合下列規(guī)定，銅排應(yīng)以窄面對箱壁。為了減少引線漏論用 銅排相互間距離應(yīng)盡可能縮小，相鄰銅排的電流應(yīng)互相補償。以上這些辦法都是能減少由于漏磁引起的損耗。3采用新型的材料采用新型的非傳統(tǒng)材料來制造個別結(jié)構(gòu)元件，以大大地降低漏磁場引起的損耗。這項措施包括采用絕緣材料(層壓木、玻璃鋼)來制造