10kv干式变压器毕业设计(编辑修改稿)

10kv干式变压器毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

由上式计算出 239。 W 并取整后，即得低压绕组匝数 2W。 第二步，由于低压绕组匝数是从 239。 W 凑成 2W 的，所以每匝电压 te 有了变化，应再按下式重算一次，才能得出实际的每匝电压 te ，即 绕组材料 绝缘耐热等级 电流密度（ A/ 2mm ） 内绕组 外绕组 铜导线 B H 23 铝导线 B H 22WUe Nt  ， V/匝 （ 26） 用上式重新计算 te 值时，必须计算至小数点后三位有效数字。 这主要为了使 te 具有较精确的值，以便下一步计算 出的高压绕组匝数能符合电压比较核时的要求。 磁通密度和磁通的计算 当正式的每匝电压确定后，即可最终确定磁通和磁密。 由下式可计算出磁密，即当工频 f 为 50Hz时，有： ztm AeB 222104 ， T （ 27） 再由 zmm AB  ， Wb （ 28） 得 tm e45 高压绕组匝数的计算 由于高压绕组往往带有177。 5%或更多的分接头，所以要对各分接位置的匝数分别进行计算，其一般步骤为： (1)先计算出额定相电压及各分接位置时的相电压 ； (2)按下式求出高压绕组最小分接位置时的匝数 nW ，即 tnn eUW39。 → 凑成整数匝 nW （ 29） 式中 nU —— 高压绕组最小分接位置时的相电压， V； te —— 按式（ 26）算 出的每匝电压。 (3)计算求得 5%分接间相电压的差值 fU ； (4)按下式计算分接间匝数 fW ，即 tff eUW 39。 → 凑成整数匝 fW （ 210） (5)计算高压绕组各分接位置时的匝数。 对于一般只带177。 5%分接头的变压器，可直接按下式进行计算： 最小分接位置时的匝数 nW 额定分接位置时的匝数 fnN WWW  （ 211） 最大分接位置时的匝数 fNM WWW  但是，应当指出，上述高压各分接位置时的匝数，需要在电压比较核后才可能最后确定。 电压比较核 表 26 GB 所规定的电压比容许偏差 电压比的容许偏差 适用范围 取下列二值中较小者 1）规定电压比的177。 % 主分接 2）实际阻抗百分数的177。 1/10* 按协议，但不低于上述 1）、 2）中的较小者 其他分接 注 * 由于自耦变压器及增压变压器的阻抗较小，因而会产生更小的偏差，故 2）项不能适用 通常，电压比较核可按下列程序进行； 众所周知，根据变压器并联运行的要求，对并联运行的变压器之间的变比偏差要求是极严格的。 为此，在设计时对计算出的高低压绕组匝数必须进行较严格的电压比较核。 国家标准中所规定的电压比的容许偏差如表 26所示。 但考虑到制造和试验的偏差，因此在设计计算时 的电压比容许偏差应比规定值小一半，以保留一定的裕度。 (1)额定分接时电压比较核，即 %39。 NNNU UU （ 212） 式中 NU —— 额定相电压； 39。 NU —— 计算的相电压。 而 NtN WeU 39。  （ 213） 式中 NW —— 额定分接时的匝数。 (2)最大及最小分接下的电压比较核： 1）最大分接： %39。 mmmU UU （ 214） 2）最小分接： %39。 nnnU UU （ 215） 式中 mU ， nU —— 规定的最大，最小分接下的电压； 39。 mU ， 39。 nU —— 计算的最大，最小分接下的电压。 当分接的数目较多时，每个分接下都需要进行校核。 另外，在进行各分接下的电压比较核时，应计算到小数点后的三位数字。 绕组相关尺寸和铜重的计算 (1)辐向尺寸的计算 39。 239。 1nanB 式中 39。 1n —— 沿辐向的导线并联根数； 39。 2n —— 每段匝数；  —— 制造裕度，取 ； a —— 带绝缘导线厚度。 (2)轴向尺寸的计算 bnH 式中 b —— 带绝缘导线宽度； n —— 沿轴向导体的总根数。 对于连续式（纠结式）， n=总段数；对于单螺旋（一次标准换位、二次特殊换位）， n=匝数 +4；对于双螺旋， n=2（匝数 +1）；对于四螺旋，一侧出线， n=4（匝数 +1）；对于四螺旋，前后两侧出线，n=4（匝数 +1/2）。 (3)铁心窗口高度计算 12hHHc  式中 H —— 轴向尺寸； 1h —— 压板至铁轭间空隙。 (4)绕组铜重的计算  LqWG cu ， dL  式中 cuG —— 绕组铜重； L —— 绕组平均匝长； d —— 绕组平均直径； q —— 绕组导线截面 ； W —— 绕组匝数。 考虑到引出线及导线绝缘的重量，一般按上述计算的结果还要增加 5%10%的重量。 关于 H级干式变压器的绝缘结构 概述 众所周知， H级干式变压器较之 F级干式变压器，平均温升可以高出 25%，所以设计时电流密度可以取得较高，从而可以相应缩小变压器的尺寸。 此外，它还适用于温升较高的场所，随着 NOMEX纸被应用于 H级干式变压器以及绝缘工艺的进步， H级干式变压器的技术经济性能得到了大大提升。 下面首先就 H级 干式变压器的分类情况介绍如下： (1)环氧浇注式（ 180℃绝缘系统）。 (2)以 NOMEX纸为原料的产品（ 220℃绝缘系统）。 1）浸渍式。 包括①真空压力浸渍（ VPI）开敞通风式（ OVDT）；②真空压力浸渍包封式（ VPE，又称 VDT）。 2）非浸渍式。 (3)不用 NOMEX纸的 OVDT浸渍式 H级干式变压器（ 180℃绝缘系统）。 关于 NOMEX纸的技术性能 NOMEX纸是美国杜邦公司的专利产品，它是一种芳香聚酰胺聚合物，发明于 20世纪 60年代。 由于 N0MEX纸具有优越的化学、机械、电气和物理性能，目前已被广泛应用于电气设备制造、宇航设备、劳动保护设备以及消防、环保等设备上。 N0MEX的优越性能主要表现在如下几点。 (1)电气性能。 N0MEX纸无论在工频或冲击下均具有较高的抗电强度，例如它的工频击穿场强为2040kV／ mm，明显高于环氧树脂。 从表 31中几种绝缘材料的相对介电常数  值的比较来看，NOMEX纸的  值较低，更接近于空气。 因而，当干式变压器采 用 N0MEX纸作为绝缘介质时，将使绝缘体与周围空气介质间的电场分布更为均匀，从而可以紧缩其绝缘尺寸，也避免了电场的过分集中，并相应使整个绝缘结构体系更加合理，降低了局部放电量，提高了运行可靠性。 此外， NOMEX纸的沿面放电起始电压与局部放电起始电压均较高，当用于干式变压器时，可使绕组与铁轭间的距离缩小，从而降低铁心柱的高度并减小铁心的质量。 (2)耐热性能。 耐热温度高是 NOMEX纸固有的特点，也是它最为突出的优点之一。 NOMEX纸属于 C级绝缘材料，在 220℃的温度下，可以保持长期稳定运行，国际上公认它属于 220℃的绝缘系统。 即使温度达到 250℃， N0MEX纸也不会熔融、流动和助燃，其电气性能仍可达到额定值的 95％，甚至当温度达到 350℃时， NOMEX纸仍可短期运行。 另外， NOMEX纸板还可承受较大的温度梯度，过载能力较强，除了适合制造 H级干式变压器外，它还适用于制造散热条件较差的 SF6气体绝缘变压器以及对过载能力要求较高的电气机车牵引变压器等。 NOMEX纸与其他干式变压器绝缘材料的耐热能力比较见表 32。 (3)防潮性能。 NOMEX纸不吸水，具有很好的防潮性能，即使在相对湿度为 95％的状态下，仍可保持 90％的完全干燥时的介质强度。 因此，用 NOMEX纸制造的干式变压器在潮湿的环境中仍能安全地工作。 表 31 几种绝缘材料的相对介电常数  值 绝缘材料 空气 NOMEX纸 变压器油 油浸纸版 环氧树脂 玻璃纤维 普通纸纤维 聚脂类树脂、漆 聚脂薄膜 硅油 相对介电常数 1 .5 .6 56 表 32 几种用于干式变压器的绝缘材料的耐 热温度 绝缘材料 NOMEX纸 环氧树脂 硅树脂 云母 无机复合纸 玻璃增强聚脂 聚脂类树脂 耐热温度/℃ 220 130200 180220 220240 130200 130200 105155 (4)阻燃性能。 NOMEX纸的限氧指数高，在 220℃时，其限氧指数 LOI20． 8％，因此，其阻燃性能要优越于环氧树脂与 PET薄膜。 用 NOMEX纸做原料的 H级干式变压器 (1)真空压力浸渍式 （ VPI） VPI H级干式变压器是在原有的浸渍式干式变压器的基础 上发展起来的，由于采用了全新的真空压力浸渍工艺，大大增加了产品的防潮性能与耐电强度。 这种变压器一般做成开敞通风式 (OVDT)结构，通风散热情况较好。 由于采用 C级 (220X2绝缘系统 )的 NOMEX纸来制造 H级 (180X2绝缘系统 )的干式变压器，使得这种变压器具有约 20％的过载热裕度，因而过载能力很强。 再加上 NOMEX纸在防火、防潮、环保、安全方面所具有的诸多优点，大大提高了其技术性能。 目前， OVDT式 VPI H级干式变压器在世界上已得到了广泛应用。 OVDT式 VPI H级干式变压器有如下主要特点。 1)高压线圈可以是饼式、层式等多种结构。 2)线圈为开敞通风式，散热情况良好，热点温升与平均温升间的差值小，有助于长期过载能力的提高与耐受热冲击负荷。 3)依靠良好的真空压力浸渍工艺，可保证其优质的防潮性能以及较低的局放值。 4)为降低突发短路时的冲击短路电流，线圈参数可设计为低 X／ R结构。 (2)真空压力浸渍包封式 (VPE或 VDT) 为了提高 VPI变压器的环保与防潮性能，在真空压力浸渍后，再用涂有硅树脂漆 (或聚脂漆 )的NOMEX纸加以包封，就形成 了 VPE H级干式变压器。 VPE H。