电力变压器的电磁设计
目录
摘要 (3)
Abstract (6)
第1章绪论 (7)
1.1 课题背景 (7)
1.2 变压器在电力系统中的作用 (7)
1.3 电力变压器的发展 (7)
1.4 电力变压器的结构特点 (11)
1.5 电力变压器性能参数 (12)
1.6 变压器的设计原则 (13)
1.7 变压器计算的一般程序 (13)
第2章变压器电磁计算 (15)
2.1 本设计的技术条件 (15)
2.2 变压器设计 (15)
2.2.1 变压器主要结构的确定 (15)
2.2.2 硅钢片的选用 (15)
2.2.3 铁心直径的确定 (15)
2.2.4 铁心截面积确定 (16)
2.2.5 铁心级数的确定 (16)
2.3 电磁计算 (17)
2.3.1 额定电压和额定电流的计算 (17)
2.3.2 绕组匝数计算 (17)
2.3.3 绕组计算 (19)
2.3.4 绝缘半径及导线长度计算 (22)
2.3.5 75℃时绕组直流电阻计算 (24)
2.3.6 绕组导线质量计算 (25)
2.3.7 短路阻抗计算 (26)
2.3.8 负载损耗的计算 (28)
2.3.9 空载损耗及空载电流计算 (29)
2.3.10 绕组的温升计算 (31)
2.4 油箱尺寸计算 (34)
2.4.1 油箱尺寸估计 (34)
2.4.2 箱壁散热面积计算 (35)
2.4.3 散热器的选择及油和绕组温升的计算 (35)
2.5 短路电动力计算 (38)
2.5.1 绕组区域划分 (38)
2.5.2 安匝分布计算 (38)
2.5.3 漏磁计算 (39)
2.5.4 短路电流稳定值倍数计算 (40)
2.5.5 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力计算 (40)
2.5.6 绕组导线应力计算 (41)
2.6 变压器质量计算 (43)
2.6.1 总油量计算 (43)
2.6.2 变压器箱体质量计算 (44)
2.6.3 附件质量计算 (45)
2.6.4变压器总质量计算 (46)
2.7 本章小结 (46)
结论 (47)
致谢 (48)
参考文献 (49)
附录 (50)
100/35/0.4电力变压器的电磁设计
摘要
电力变压器是电力网中的主要电气设备。其设计和制造的好坏是直接影响其运行质量和经济效益的关键所在，因此电力变压器的电磁计算就显得尤为重要。电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负载和主要几何尺寸，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸和取得比较合理的技术经济效果。计算结果必须满足国家标准及有关技术标准的规定和使用部门的要求。
本文对100kV A，35kV电力变压器进行了电磁计算。首先对电力变压器的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。在电磁计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点，然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算，最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力变压器计算的基本公式和计算方法，给出了一套完整的设计方案。
关键词电力变压器；电磁计算；绕组
Abstract
Power transformer is the main electrical grid equipment. The design and manufacture of good or bad is directly affect the operation quality and economic benefit of the key, so the electromagnetic computing power transformer are particularly important. Electromagnetic computing task is to determine the transformer electrical, magnetic load and the main geometry size, computational performance data and various part of temperature rise and calculation of the weight of the transformer, shape and size have been compared reasonable technical and economic effect. The calculation results must meet the national standards and relevant technical standards of regulations and use the requirements of the department.
In this paper, the 100 kVA, 35 kV power transformer in the electromagnetic computing. First of power transformer, the development history of the basic characteristics and the transformer design method of simple paper. In the electromagnetic computing, the beginning is the choice of core, this is the starting point of the transformer design is also a key point, and then is winding materials and pattern of choice, winding data about the calculation, the most important thing is short circuit impedance, load loss, idle current no-load loss, such as the performance parameters of transformer calculation, and finally complete transformer oil tank, transformer, electric power, short-circuit temperature transformer oil and total quality always set and calculation. One of the most difficult calculation short-circuit impedance, need to pass the repeated calculation to achieve technical requirements. In the electromagnetic computing in the whole process of the more detailed illustrates the basic formula computing power transformer and calculation methods, gives a complete set of design scheme.
Key words power transformer; Electromagnetic computing; winding
第1章绪论
1.1课题背景
我国的电力变压器制造工业，从建国以来，随着国民经济建设的发展，特别是随着电力工业的大规模发展而不断发展。电力变压器单台容量和安装容量迅速增长，电压等级也相继提高。50年代发展到110kV级；60年代发展到220kV级；70年代发展到330kV级；80年代已发展到500kV级电力变压器,近几年电压等级更是发展到了750kV、±800kV、1000kV。建国前的1936年，我国只能生产单台容量为300kVA的小型配电变压器，到建国后50年代中期已能仿制31500kVA的电力变压器，电压等级已发展到110kV。60年代初我国由仿制阶段过渡到自行设计和制造阶段，60年代中期已发展到制造220kV、120000kVA电力变压器。到60年代末期，电力变压器的容量已经发展到260000kV A。70年代初期已达到生产330kV级、360000kVA电力变压器的水平，到80年代国内最大容量为400000kV A，1995年制造出了容量为450000kV A电力变压器。我国西北地区的刘关线330kV系统中所用的升、降压电力变压器、联络用自耦变压器，全部为国产品。电力变压器的进一步发展趋势是：进一步降低损耗水平，提高单台容量，电压等级向1000～1500kV特高压方向发展。
1.2变压器在电力系统中的作用
变压器在电力系统中的主要作用是变换电压，以利于电能的传输。电压经升压变压器升压后，可以较少线路损耗，提高送电经济型，达到远距离送电的目的；电压经降压比变压器降压后，获得各级用电设备的所需电压，以满足用户使用的需要。[1]
1.3电力变压器的发展
变压器是利用互感原理来改变同频率交流电压高低的一种电气设备，在电力系统输送配电中占有很重要的地位，且极为广泛地应用于国民经济的各个领域。据统计，每1kV A的发电机容量，需8~8.5kV A的变压器与之配套。因此，各国都在大力研究如何有效地降低变压器自身的能耗，特别是大幅度降低空载损耗，以达到节能的目的。
一、国外中小型电力变压器的发展概况
为了降低变压器自身损耗，各国都制定了低损耗变压器的标准，并在政策上对节能变压器的生产给予优惠。日本、德国、比利时、意大利、瑞士等国家，在高效节能变压器的研制、开发和应用上领先一步，相继研究出一些降低变压器损耗的新材料、新工艺，并在结构上对变压器加以改进（如高导磁优质冷轧晶粒取向硅钢片、非晶合金卷铁芯、无氧铜导线、箔式绕
组、全斜拉板绑扎铁芯，瓦楞油箱、超导技术等）。由于不断的探索研究，变压器节能效果越来越显著，且体积、重量减小，可靠性提高，从而使高效节能变压器的开发和应用更加深入和广泛。如日本大阪变压器厂生产的非晶合金变压器（1992年占变压器产量的10%），所用的非晶合金铁芯在60Hz 、1.4T 时的铁耗为0.21W/kg ，仅为现有优质硅钢片在相同条件下铁耗（0.9W/kg ）的1/4，节能效果十分显著。瑞士ABB 公司研制的330kVA 单相超导变压器，其绕组由铁镍合金制成，浸在-269C 0的液氦中使用，这种超导变压器的体积比普通变压器小70%，损耗降低50%
二、我国变压器的发展概况
为了赶超世界水平，我国加快了电力变压器更新换代，积极研究、开发高效节能变压器并将其快速的推广应用。
我国电力变压器幸好更新换代的过程是
11
98765SH SCB S S S S S SJ →→→→→→→……。
我国高效节能变压器的研制从1979年开始，当时沈阳变压器研究所受机械部电工总局委托，研制7SL 节能变压器。
1982年5月，7SL 系列节能铝线变压器通过国家级技术鉴定，其性能达到西德DIN 标准。由于该系列变压器选用优质冷轧晶粒取向硅钢片，并采用045全斜接缝，铁耗明显降低，与同容量老型号变压器相比，空载损耗降低41.5%左右，且体积小、重量轻。因此，它受到电力系统和用户欢迎，在国内迅速得到推广应用。1983年7SL 的产量占全国中小型变压器产量的14%，1984年占47.9%，1985年占80%，1986年以后生产的电力变压器则几乎全部为低损耗电力变压器。
由于7SL 系列低损耗变压器在全国推广时铝导线供应紧张，同时不少用户对铝线变压器不甚了解，很多变压器厂家自行或联合改型设计7S 铜线变压器，以致型号混乱，极不统一，在性能和技术水平方面与国外技术先进的公司（如比利时ACEC 公司和意大利PELLISSAVI 公司）制造的低损耗协系列变压器也有较大的差距，因而进一步开发更先进的高效节能变压器产
品势在必行。
1985年9月沈阳变压器研究所再次受电工总局委托，组织了
S系列全
9
国中小型高效节能铜线变压器的统一设计及典型规格产品的研制工作，从而为高效节能店里变压器在我国的开发和推广奠定了坚实的基础。
S型高效节能变压器比7S型技能变压器总损耗低23%，且体积小，重9
量轻，性能更可靠。额定容量在1600kVA以下的
S型号技能变压器，共有
9
17个容量品种、51种规格。其铁芯采用mm
（相当于国产DQ147-30）
Z3.0
10
优质冷轧晶粒取向硅钢片，仍采用0
45全斜接叠片和半干性玻璃粘带绑扎结构，铁芯损耗再降5%。虽然绕组仍采用与
SL系列想用的传统结构，但高
7
压绕组采用中点附近中断点分接头方式，提高了变压器调压的可靠性，也便于三角形连接。分接开关采用沈阳变压器研究所用法国专利技术生产的条形卧式分接开关，可靠性提高，并使油道高度降低，从而提高了变压器的经济指标。为了进一步开发技能变压器，提高市场竞争能力，1986年后，不少厂家从国外引进先进技术和工艺设备开发全密封变压器、箔式绕组变压器、树脂绝缘干式变压器、非晶合金卷铁芯变压器等、上述各型变压器损耗低，便于机械化生产，可大幅度节约原料和制作工时，体积小，重量轻，质量稳定可靠，因而深受国内用户欢迎，在市场上具有较强的竞争能力。
目前，我国生产的箔式绕组电力变压器经国家科委鉴定已达到90年代世界先进水平，它的绕组是采用铝箔或铜箔氧化技术和特殊工艺绕组的，匝间距离小，层间分布电容增大，从而提高了变压器自身的功率因数，降低了自身的电能损耗，还具有较强的过载能力、较好的耐温性和可靠性，与同容量
S铜线变压器相比，其价格低5-10%。
9
为适应电力工业和城市现代化建设发展的需要，我国有填料环氧树脂绝缘干式变压器（SCB-500/10型与SCB-1000/10型）已通过部级鉴定，其主要经济技术指标达到当代世界同类产品的水平。它的特点是：800kVA以上产品的高低压绕组分别为分段箔式和整体箔式，增加了抗短路冲击的能力，提高了产品的机械强度及外观质量；气道为蜂窝式结构，散热效果好；高、低绕组按容量不同分别采用圆铜线、扁铜线或铜箔绕制，玻璃纤维增
强，有填料环氧树脂浇注绝缘结构。其空载损耗比国际标准低10%，噪声降低10-15dB，与国内油浸式电力变压相比，还具有服役期内不用维护，不用定期换油，不发生火灾等优越性。
非晶合金端丽变压器（SCB-500/10型）已在上海变压器厂生产成功，是目前亚洲最大容量的非晶合金变压器，其空载损耗较SJ型低75%，性能达到当代国外同类型产品水平。
近年来，国内电力变压器广泛用
YSF型压力释放阀取代变压器防爆管，
4
其优点是：动作精度高（达到美国凯利特劳尔公司产品标准）；延时时间短；自动开启，自动关闭，克服了防爆动作后必须停电更换零部件的缺点，因而维护、检修大大简化。
三、变压器的发展动向
随着电力系统向高电压、大容量方向发展及社会环境、经济环境不断变化，世界各国围绕以下几方面竞相开展动作。
1.提高电压等级
为了解决远距离输电，美国第一条765kV输电线路已于1963年投入运行，2005年将采用1500kV等级的网络。我国现以采用500kV输电线路。为此，必须制造与之相适应的高压变压器。
2.提高单台式变压器的输出容量
3.开发抑制故障电流的高阻抗变压器
4.进一步降低单台变压器的运输重量
5.进一步降低变压器自身损耗（再降低20-30%）
6.降低噪音水平（达到10dB以下）
7.进一步开发防火、防爆干式变压器
8.开发不燃变压器
不燃变压器室采用不燃性冷却介质——以全氟化碳（O
）为主要
F
C
18
8
成分的氟化惰性液体。此介质除不然外，其物理性能、电气特性都很好，特别是粘度很低。变压器绕组和铁心浸在全氟化碳液体中，同时用六氟化硫气体对油箱进行接地复合绝缘。这种变压器具有冷却效果均匀、可靠性高、体积小、重量轻、绝缘性好、噪声小（
SF气体隔音效果好）等特点，
6
现正由日本日立制作所与日本中部电力柱式会共同开发。
四、我国电力变压器发展方向
根据我国电力工业装备政策及技术政策要求，电力变压器的发展趋势应为提高产品运行的可靠性，少维护或免维护，降低损耗，减少重量，实现有载跳崖，品种多样，满足电力系统不同场所的需要。
大型变压器要向超高压（500kV、750kV）、特高压（1000kV等级）、大容量、轻结构、不吊芯方向发展。为决绝运输困难，要降低运输重量，采用新材料、新技术、新工艺，开发组合式、壳式和现场装配式变压器。
中小型变压器要进一步优化设计，使空载损耗大幅度降低。城网用变压器应向难燃方向发展，如进一步推行性能更为优越、材料更为可靠地干式变压器、六氟化硫气体绝缘变压器及难燃油变压器，采用新材料、新结构，以达到节能、不燃或难燃防火，降低噪音的目的；在农网中要根据农网季节性强，负载率低，农业生产需求变化大的特点，开发空载损耗更小的配电变压器以及10kV、35kV调容变压器。目前在农网建设改造中，应用新S9系列的同时，在技术经济比较合理的情况下，可采用S11型和全密封卷铁芯单相及三相变压器，或非晶合金铁心变压器。季节性负荷变化大的地区，应积极采用调容变压器。
进入21世纪后，知识创新、技术创新和高新技术产业已是当今世界各国综合国力竞争的核心，科技竞争力将成为国民经济发展和政治稳定的重要因素，在科学技术已经成为世界经济增长第一要素的形式下，世界电力工业的科技进步与创业也越来越快，要发展我国电力工业，加快科技进步与创新十分重要和迫切的，设备的更新更占有重要的地位。
高温超导变压器采取的是用超导线圈取代铜线圈并用小型制冷系统取代常规的油浸热交换系统的技术，该技术是使变压器发生变革的重大关键。
随着国际国内高温超导材料的研制成功，使得超导限流器成为最具优势的一种限流器。超导限流器技术是目前国际前沿技术，超导限流器在国内的研制成功，将使新一代变压器产生品性能和设计原则发生变化，变压器的短路阻抗将会变小，损耗和重量可进一步降低，短路电流产生产生的机械力将大幅度降低，变压器可靠性更高。这项前沿技术对高压、超高压直至特高压电力变压器制造也具有实际意义。[2]
1.4电力变压器的结构特点
变压器产品包括变压器、互感器、调压器、电抗器等，品格规格繁多，但基本原理和结构是相似的，结构则由下面几部分组成。
⑴铁心：电力变压器的铁心由硅钢片经剪切成一定的尺寸后叠积而成，对中小型变压器亦有硅钢片卷制而成的铁心。
⑵绕组：三相电力变压器绕组由一次绕组、二次绕组、对地绝缘层（主
绝缘）、一二次间绝缘及由燕尾垫片，撑条构成的油道与高压和低压引线构成。
⑶油箱及底座：油箱及底座是油浸式变压器的容器和支撑部件,他们支持着器身和所有的附件。
⑷套管和引线:套管和引线是变压器一、二次绕组与外部线路的连接部件,引线是通过套管引到油箱外部,套管既可固定引线,又起引线对地的绝缘作用。
⑸散热器和冷却器：它们是油浸式变压器的冷却装置，中小型电力变压器的散热器。大容量的变压器，采用油浸风冷，强迫油循环风冷，也采用油浸水冷或油浸强迫水冷方式。
⑹净油器：净油器也叫滤油器，是由钢板焊成圆桶形的小油罐，罐里也装有硅胶之类的吸湿剂，当油温变化而上下流动时，经过净油器达到吸取油中的水分、渣、酸、氯化物的作用。
⑺储油器：储油器也叫油枕，用来补偿变压器油因温度变化而发生的体积变化，同时具有减轻和防止变压器油氧化和受潮的装置，它是用钢板剪切成形后，焊接制成，并通过管子和油箱里绝缘油沟通。
⑻继电器：继电器安装在油箱和储油柜连接管之间，是变压器内部故障的保护装置，当内部发生故障时，给运行人员发出信号或自动切断电源，保护变压器。
⑼分接开关：分接开关是用来连接和切断变压器绕组分接头，实现调压的装置，它分为无励磁分接开关和有载分接开关。
⑽温度计：温度计是用以测量变压器上层油的温度而设的，中小型电力变压器较多采用酒精温度计，大型变压器则采用信号温度计，另外变压器上还用电阻温度计，压力式温度计等。
1.5电力变压器性能参数
⑴变压器额定容量（kVA）；
⑵相数；
⑶频率（
H）；
z
⑷变压器一、二次侧的额定电压（kV）；
⑸绕组接线方式和联结组；
⑹变压器冷却方式；
⑺负载特点：连续负载或短时间断负载；
⑻安装特点：户内或户外特点；；
⑼短路阻抗；
⑽负载损耗()
kW；
⑾空载损耗()
kW；
⑿空载电流。
上述的⑴至⑻项技术参数由电力系统的技术条件和环境使用条件所决定；⑼至⑿项性能数据由国家标准《三相油浸电力变压器基本参数和技术要求》（GB/T 6451-1999）和有关技术条件所规定。[3]
1.6变压器的设计原则
变压器作为产品，有商品的属性特点。变压器的设计原则与其他商品属性基本一致。在完成功能中追求价格优势是最佳的。不过在当今强调降低成本的同时，设计成为了一大难题。“节能不节钱”引发的思考，值得大家来深思。所以企业单位团体应该设计出更加完美的变压器。轻便、小巧、，最重要的是性能俱佳、成本不高、如此的变压器设计得到越来越多的广大市场的青睐和追求。
公司在确定出产品中有的非常详尽。例如列出了变压器的工作频率、传输功率。这种双赢的行为值得其他企业和单位的学习和效仿，不过在推出产品的同时也要考虑到其他产品的实践，能否经得起市场的考验，才能在茫茫市场群体中站住脚。[9]
1.7变压器计算的一般程序
下面所述主要是针对电力变压器而言，特种变压器计算基本上与之相同，只需要考虑其中特殊要求和自身特点即可。
⑴根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及其相应的性能参数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路阻抗，负载损耗、空载损耗及空载电流等。
⑵确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心柱直径，计算心柱和铁轭截面。
⑶根据硅钢片牌号，初选铁芯柱中的磁通密度，计算每匝电势。
⑷初算低压绕组匝数，凑成整数匝，根据此匝数再重新计算铁芯柱中的磁通密度及每匝电势，再算出高压绕组额定分接及其他各分接的匝数。记录原始数据：产品主要技术参数
⑸根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器
的主、纵绝缘结构。
⑹根据绕组结构型式，确定导线规格，进行绕组段数(层数)、匝数的排列，计算绕组轴向高度及辐向尺寸。计算电抗高度（指变压器短路阻抗计算时的绕组净高度）及窗高。
⑺计算绝缘半径，确定变压器中心距
M，初算短路阻抗无功分量，大
O
型变压器无功分量值应与短路阻抗标准值相接近。小型变压器的值应小于标准值。
⑻计算绕组负载损耗，算出短路阻抗电压的有功分量（主要指中小型变压器），检查短路阻抗是否符合标准规定值。
⑼计算绕组对油的温升，不合格时，可调整导线规格，或调整线段数及每段匝数的分配，当超过规定值过大时，则需要调整变更铁心柱直径。
⑽计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布或加大导线截面积。
⑾计算空载性能及变压器总损耗，计算油温升，当油温升过高或过低时，应调整冷却器数目。
⑿计算变压器重量。 [4]
设计变压器时，在遵循基本物理概念的基础上，还必须考虑材料、结构、工艺等具体因素，各计算公式也必须尽量精确些，方可减小误差。
需要指出的是，变压器的性能指标和温升与变压器铁心、绕组、绝缘结构等的设计参数之间存在着非常复杂的关系，往往会牵一发而动全身。尽管如因此，目前在变压器设计方面，已有比较成熟的方法。[5]
第2章 变压器电磁计算
2.1 本设计的技术条件
本设计的基本技术条件如下，其他的技术性能指标均应满足国家和行业 相关标准的要求。
额定容量：100r P kVA =
电压组合：高压135U kV =低压kV U 4.02= 分接系数：5%± 联接组标号：0Yyn 空载损耗：0.29O P kW = 空载电流： 1.80%O I = 负载损耗： 2.02k P kW = 短路阻抗： 6.5%k Z = 2.2 变压器设计
2.2.1 变压器主要结构的确定
1.铁心结构:采用三相三柱式铁心,铁心的迭积采用斜接缝叠积法以适应冷轧硅钢片的方向性。
2.铁轭结构:铁轭的级数与铁心柱级数完全一致,这样两者磁通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致节省了材料。 2.2.2 硅钢片的选用
铁心采用30QG130冷轧硅钢片。
2.2.3 铁心直径的确定
为了提高磁路的导磁系数和降低铁心的涡流损耗，铁心用彼此绝缘的为厚度为0.27-0.35毫米的电工硅钢片叠制而成。铁心分为心柱和铁轭两个部分。铁心柱上套装线圈，铁轭将铁心柱连接起来，使之形成闭合磁路。
根据结构型式和工艺特点，变压器的铁心可分为叠片式和渐开线式两种。[6]
铁心直径的大小，直接影响材料的用量、变压器的体积及性能等经济指标。硅钢片重量和空载损耗随铁心直径增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗随铁心直径增大而减小。合理的铁心直径就是硅钢片和导线材料的用量比例适当，达到最经济的效果，故铁心直径的大小，与采用的硅钢片性能和导线材料直接有关。根据关系式的推导，铁心直径与变压器容量的四分之一次方成正比的关系，但因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量进行计算，为了计算方便，均以每柱的物理容量为基础，按下式求出铁心直径D 。
对于高、低各绕组容量均为100%的三绕组变压器，每柱容量为： 10033.333
N a S P kV A
=
== （2-1）
铁心直径估计(5155)12213~2~D K mm =?=?=由于设计需要查表取105m m
式中： D K -铁心直径经验系数，对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器，一般取52~55D K =。
2.2.4 铁心截面积确定
心式变压器绕组为圆形，为了适应圆形绕组的要求及充分利用绕组内部空间，铁心柱一般制成阶梯圆柱形，各小阶梯（级）均为矩形。本设计采用心式变压器，故铁心柱制成阶梯圆柱形。
查表105D m m =，碟片系数取0.96时，有效截面积276.99zh S cm = 2.2.5 铁心级数的确定
铁心柱截面为一多阶梯形，外形接近于一个圆，当铁心直径一定的情况下，铁心级数越多，铁心的有效截面积越大，但级数多时，硅钢片叠片的规格就多、制造工时就多。根据材料供应情况和制造工艺水平，应尽力增加铁心柱级数。查表本设计中铁心的级数选为7级，撑条数为8。
2.3 电磁计算
2.3.1 额定电压和额定电流的计算
⑴高压绕组相电压：高压绕组为Y
倍的相电压
5%5%19197.46U U U V --=
=
= （2-2）
120207.85U V ?=
=
= （2-3）
5%21218.24U V +=
=
= （2-4）
⑵低压绕组相电压：低压绕组为y 联接，
2230.95U U V ?=
== （2-5）
⑶ 高压绕组额定电流：高压绕组线电流
3
3
110 1.65S I A ?=
=
= （2-6）
⑷低压绕组线电流：
3
3
2144.342I A =
=
= （2-7）
2.3.2 绕组匝数计算
⑴每匝电势
76.99 1.7
2.91/45
45
zh c z S B e V '?'
=
=
=匝
（2-8）
'c B -铁心柱内磁通密度初选值（T ），对于冷轧硅钢片T
T B c 75.1~7.1='
（小容量取小值），此处取T 7.1
⑵低压绕组匝数计算：
22230.9579.412.91
z U N e ?=
==' （2-9）
取80匝 故
22
230.95 2.89/80
z U e V N ?=
==匝
（2-10）
磁通密度
45 2.8945 1.6976.99
z c zh
e B T
S ??=
=
= （2-11）
⑶高压绕组匝数计算：高压绕组在额定分接时的匝数，即基本绕组匝数：
1120207.856999.6070002.91
z
U N e ?=
=
==匝
（2-12）
调压绕组匝数70005%350N ?=?=匝
1分接位置时，117350(5%)T N =+匝 2分接位置时，137000T N =匝（额定分接时） 3分接位置时，156650(5%)T N =-匝 ⑷电压比偏差（V%）计算
%100%?-?=
U
U
W e V t （2-13）
一般%25.0±≤
式中：t e -每匝电势（V ）；
W -高压线圈各分接位置的每相匝数；
U -高压各分接位置的相电压（V ） 5% 2.89735021218.24
%100%0.11%
21218.24
V +?-=?= 合格
0 2.89700020207.85
%100%0.11%
20207.85
V ?-=
?= 合格 5% 2.89665019197.46
%100%0.11%
19197.46
V -?-=
?= 合格
2.3.3 绕组计算
2.3.3.1高压绕组：
⑴高压基本线圈的匝数为7350匝，采用层式，端部出线，8根撑条 ⑵每层匝数460匝，不满层匝数450匝，共分16层
⑶导线规格：选用高强度缩醛漆包圆铜线（QQ-2）,导线漆包线最大外径1.044mm 绝缘厚度为0.047mm
⑷线圈导线面积：0.70882mm ⑸电流密度：2.502/mm A ⑹高压绕组尺寸计算 ①高压线圈轴向高度：
()[]zh
th c b t q K B W n B H ++?=1 （2-14）
式中：t B -包绝缘后的绝缘导线宽度()mm ，如采用圆导线，则为绝
缘导线直径()t D ；
th B -当导线沿幅向2根并联()2=b m 时，需在每层的21处进
行一次换位，而使线圈轴向增加一根绝缘导线宽度
t
th B B =；如1=b m （无换位）时，则0=th B ；
b n -沿线圈轴向导线的并联根数
c W -每层匝数；
zh k -圆筒式线圈轴向裕度系数。
()1.044146010 1.12539.038q H mm =??++?=???? 取539m m
高压线圈电抗高度：
b
t q k n B H H ?-= （2-15）
式中：q H -圆筒式线圈轴向高度()mm
t B -两端出头的绝缘导线宽度或绝缘导线直径()t D b n -导线沿线圈轴向的并联根数 539 1.0441537.956k H mm =-?= ②高压线圈幅向厚度
∑∑+
=
cy
qy
q A
B
B （2-16）
式中：∑qy B -油道两侧的所有线圈幅向厚度之和 ∑cy A -线圈层间所有轴向油道厚度之和 油道每侧的幅向厚度
()[]
f
d d z z c cy b t qy k
C C m m A B ?+?+?=ξξδ （2-17）
式中：t A -包绝缘后的绝缘导线厚度()mm ，如采用圆导线，则为
绝缘导线直径()t D ；
电力变压器试验报告
电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—630/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司130274 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 1、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 2、直流电阻：
绕阻S位置 实测值（mΩ）最大不平衡 率% AB BC AC 高压1 1049 1050 1050 0.1 2 993.8 994.2 993.9 3 937.7 938.6 938.1 低压a～o b～o c～o 2.8 1.271 1.281 1.307 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告
装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—650/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司131105 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 4、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 5、直流电阻： 实测值（mΩ）最大不平衡绕阻S位置 率% AB BC AC 高压 1 1050 1048 1050 0.1
油浸电力变压器设计手册-沈阳变压器(1999) 6负载损耗计算
目录 1 概述SB-007.6 第 1 页 2 绕组导线电阻损耗（P R）计算SB-007.6 第 1 页 3 绕组附加损耗（P f）计算SB-007.6 第1页3.1 层式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 1 页3.2 饼式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 2 页3.3 导线中涡流损耗系数（K w %）计算SB-007.6 第 2 页 3.3.1 双绕组运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 2 页3.3.2 降压三绕组变压器联合运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 3 页 SB-007.6 第3 页3.3.3 升压三绕组（或高-低-高双绕组）变压器联合运行方式的最大纵向漏 磁通密度（B m）计算 3.3.4 双绕组运行方式的涡流损耗系数（K w %）简便计算SB-007.6 第4 页3.4 环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第 4 页3. 4.1 连续式绕组的环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第4 页3.4.2 载流单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数（K C1 %）计算SB-007.6 第5 页 SB-007.6 第5 页3.4.3 非载流(处在漏磁场中间)单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数 （K C2 %）计算 3.4.4 载流双螺旋―交叉‖换位的绕组环流损耗系数(K C1 %)计算SB-007.6 第6 页 SB-007.6 第7 页3.4.5 非载流(处在漏磁场中间)双螺旋―交叉‖ 换位的绕组环流损耗 系数（K C2 %）计算 4引线损耗（P y）计算SB-007.6 第7 页5杂散损耗（P ZS）计算SB-007.6 第8 页5.1小型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第8 页5.2中大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第9 页5.3 特大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第10 页
某电力变压器继电保护设计(继电保护)
1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
变压器计算公式
变压器计算公式已知容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。 这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化， 省去了容量除以千伏数，商数再乘系数。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为，效率不，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电压数去除、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW 数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以系数。 （5）误差。由口诀c 中系数是取电动机功率因数为、效率为而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀，容量（kW）与电流（A）的倍数，则是各电压等级（kV）数除去系数的商。专用口诀简便易心算，但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些；而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些。对此，在计算电流时，当电流达十多安或几十安时，则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入，只取整数，这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。 *测知电流求容量 测知无铭牌电动机的空载电流，估算其额定容量 口诀： 无牌电机的容量，测得空载电流值， 乘十除以八求算，近靠等级千瓦数。 说明：口诀是对无铭牌的三相异步电动机，不知其容量千瓦数是多少，可按通过测量电动机空载电流值，估算电动机容量千瓦数的方法。 测知电力变压器二次侧电流，求算其所载负荷容量 口诀： 已知配变二次压，测得电流求千瓦。 电压等级四百伏，一安零点六千瓦。
电力变压器容量的计算方法 电力变压器容量规格0kva
电力变压器容量的计算方法电力变压器容量规 格0kva 电力变压器容量的计算方法 变压器容量选择的计算，按照常规的计算方法：是小区住宅用户的设计总容量，就是一户一户的容量的总和，又因为住宅用电是单相，我们需要将这个数转换成三相四线用电，那么，相电流跟线电流的关系就是根号3的问题，也就是就这个单相功率的总和除于，变换为三相四线的功率。 比如现在有一个小区，200户住宅，每户6-8KW用电量，一户一户的总和是1400÷ ≈808KW，这个数是小区所有电器同时使用时的最大功率。但是，实际使用时，这种情况是不会发生的。那么，就产生了一个叫同时用电率，一般选择70-80%，这是根据小区的用户结构特征所决定的。一般来说，变压器的经济运行值为75%。那么，我们可以将这二个值抵消，就按照这个功率求变压器的容量。所以，这个变压器的容量就是合计的总功率 1400÷≈808KW。根据居民用电的情况，功率因数一般在，视在功率Sp = P÷ =808/ ≈951KVA 。 还可以这么计算，先把总功率1400分成三条线的使用功率，就是单相功率，1400÷3=467KW；然后，把这个单相用电转换成三相用电，即467× ≈808KW, 再除于功率因数也≈951KVA。
按照这个数据套变压器的标准容量，建议选择二台变压器；总容量为945KVA，一台630KVA的，另一台315KVA的，在实际施工过程中还可以分批投入使用。如果考虑到今后的发展，也可以选择二台500KVA的变压器，或者直接选择一台1000KVA的变压器。 10KV/的电压，1KVA变压器容量，额定输入输出电流如何计算： 我们知道变压器的功率KVA是表示视在功率，计算三相交流电流时无需再计算功率因数，因此，Sp=√3×U×I ，那么，I低=Sp/√3/=1/≈ 也就是说1KVA变压器容量的额定输出电流为，根据变压器的有效率，和能耗比的不同而选择大概范围。高压10KV 输入到变压器的满载时的额定电流大约为；I 高=Sp/√3/10=1/≈ 也就是说1KVA容量的变压器高压额定输入电流为。
课程设计-电力变压器台数和容量的最佳方案设计
编号：1151401127 课程设计 （2011级本科） 题目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计 系（部）院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名：谭小峰 指导教师：刘永科职称：副教授 完成日期：2014 年7 月 1 日 二○一四年七月
目录 1 前言 1.1 设计任务书 (1) 1.2基础资料 (3) 2 主接线方案的选择 (4) 3变压器的选择 (5) 3.1 变压器容量的选择 (5) 3.2 变压器台数的选择 (5) 4方案中变压器容量的经济比较 (5) 4.1 变压器经济比较 (5) 4.2 综合费用比较 (7) 4.3 动态比较 (7) 附电气主接线图 (9) 全文总结 (10)
前言 变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度，取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力，取决于与之相联结的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断降低;又国家节能减排政策，鼓励企业开展经济运行工作;建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制度，作者认为一般都应考虑如下因素： (1)变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。 (2)对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足N-1的要求。
变压器经典计算
1. 反激式开关电源电路 2. 开关变压器功能 a. 磁能转换（能量储存） b. 绝缘 c. 电压转换 3. 工作流程 a. 根据PWM(脉宽调制法)控制,当晶体管（例功率MOSFET）打开时电流流过变压器初级绕组,这时变压器储存能量（在磁心GAP）,与此同时,因为初级绕组和次级绕组极性不同,整流二极管断开时电流流过次级绕组; b. 因为次级绕组极性是不同于初级绕组,当晶体管关闭（例功率MOSFET）时存储的能量将被释放（从磁心GAP）. 同时整流管也打开.所以，电流将流过开关电源变压器的次级绕组; c. 反馈绕组提供PWM工作电压（控制）, 所以反馈绕组的圈数是依照PWM 的工作电压来计算;例如, UC3842B（PWM）工作电压是10-16Vdc ,你必须是依照这个电压计算反馈圈数,否则UC3842B（PWM）将不能正常工作!一般, UC3842B（PWM）损坏时，反馈电压是超过30Vdc. 4. 主要参数对整个路的影响 a. 电感:如果初级电感太低,变压器将储存的能量少，使输出电压不连续;如果次级电感也低,变压器的能量将不能完全释放,所以，输出电压将是非常低;这时PWM将不能正常工作.此时反馈绕组的电感也是过低或过高, b. 漏电感: 如果漏电感太高,它将产生一个高的尖峰电压在初级绕组. 它是非常的危险.因为高的尖峰电压可以损坏晶体管!另一方面,漏电感将影响开关电源变压器对电磁干扰的测试,它对整个电流将产生更多的噪音;所以开关变压器要求低漏电感. c. 绝缘强度:因为初级地是不同次级地;它有一个高电压在初级与次级之间,所以，它有很好的绝缘! 一。基本设计条件 1. 输入85-264V ac /输出5Vdc 2A 2. 最大工作比40% (晶体管关闭和打开的时间比率) 3. 工作频率75kHz 4. 温度等级: class B 二。基本的设计步骤 1.变压器尺寸 Ae*Ap=PB*102/2f*B*j*?*K Ae---- 有效截面积 Ap---- 磁芯绕线面积 PB ---- 输出功率 f ----- 工作频率 B ----- 有效饱和磁通 j ----- 电流密度 ? ----- 变压器效率 K ----- 骨架绕线系数 Ae*Ap=2(5.0+0.7)*102/2*75*103*0.17*2.5*0.8*0.2
变压器的选择与容量计算
变压器的选择与容量计算 电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。选用配电变压器时，如果 把容量选择过大，就会形成“大马拉小车”的现象。不仅增加了设备投资，而且还会使变压 器长期处于空载状态，使无功损失增加。如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处与 过负荷状态。易烧毁变压器。依据“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷 中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.5?0.6之间效率最高，此时变压器的 容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。对于仅向 排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的 1.2倍选 用变压器的容量。一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍，变压器应能承受住这种冲击， 直接启动的电动机中最大的一台的容量，一般不应超过变压器容量的30就右。应当指出的 是：排灌专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及时停运，减少电能损失。对 于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实 际可能出现的最大负荷的 1.25倍选用变压器的容量。根据农村电网用户分散、负荷 密度小、负荷季节性和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压器是一种可以根据负荷 大小进行无负荷调整容量的变压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。对于 变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按 最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。针对农村中某些配变一年中除了少量高峰用电负荷外，长时间处于低负荷运行状态实际情况，对有条件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。变压器的容 量是个功率单位（视在功率），用AV （伏安）或KVA（千伏安）表示。它是交流电压和交流
S9-400／10.5／0.4变压器电磁计算本科论文
S9-400/10.5/0.4变压器电磁计算 摘要 电力变压器是一种静止的电气设备，电力变压器是电力网中的主要电气设备。其设计和制造的好坏是直接影响其运行质量和经济效益的关键所在，因此电力变压器的电磁计算就显得尤为重要。电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负载和主要几何尺寸，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸和取得比较合理的技术经济效果。计算结果必须满足国家标准及有关技术标准的规定和使用部门的要求。 本文对400kV A/10.5kV/0.4电力变压器进行了电磁计算。首先对电力变压器的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。在电磁计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点，然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算，最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力变压器计算的基本公式和计算方法，给出了一套完整的设计方案。 关键词：电力变压器；电磁计算；绕组；短路电动力 S9-400/10.5 /0.4/of Electromagnetic Power
Transformer Design Abstract Power transformer is a kind of static electrical equipment in power network, it is the main electric equipment. The design and manufacturing quality is directly affecting the operation quality and the economic benefit is the key, so the electromagnetic calculation of power transformer is very important. Electromagnetic computing task is to identify transformer electric, magnetic load and main dimensions, computing performance data and the various parts of the temperature rise and the calculation of transformer weight, dimensions and obtain reasonable technical and economic effect. The calculation results must meet the national standards and the relevant technical standards and the use of department. The 400KVA/10.5KV/0.4KV power transformer electromagnetic computation. The power transformer development history, basic characteristic and design method of simple exposition. In the electromagnetic calculation, most beginning is core selection, which is the starting point of transformer design is also a key point, and then is transformer winding material and type selection, calculation of winding of relevant data, the most important is the short circuit impedance, load loss, no load current, no load loss of transformer performance parameters are calculated, finally finished oil tank of transformer, transformer temperature rise, power transformer short circuit, the total oil volume and total quality determination and calculation. The calculation of short circuit impedance difficulty the biggest requires repeated calculation can reach the technical requirements. In the electromagnetic calculation of whole process detailed expounds the power transformer basic calculation formula and method, given a complete set of design scheme. Power transformer; electromagnetic computing; winding short-circuit force;
电力变压器继电保护设计
1 引言 继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。 继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。 在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求
通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力 系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。 要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ； 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地； 若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ） ～ 图2.1变电所的电气主接线图
电力变压器课程设计
1 前言 随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加。为了解决热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区远离用电比较集中的城市和工矿区这个矛盾，需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。 电力系统是有各种电力系统元件组成的，它们包括发电、输变电、负荷等机械、电气主设备以及控制、保护等二次辅助设备。WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统是一个完整的电力系统典型模型，它为我们提供了一个自动化程度很高的多功能实验平台，是为了适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。 本设计所要完成的工作是利用VC语言开发WDT电力系统综合自动化实验台监控软件，主要是完成准同期控制器监控软件的编写，它要求能显示发电机及无穷大系统的相关参数，如电压、频率和相位角，并能发送准同期合闸命令。
2 电力系统实验台 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化实验教学系统主要由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分组成（如图2.1所示）。 图 2.1 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统 2.1 发电机组 该系统的发电机组主要由原动机和发电机两部分构成，另外，它还包括了测速装置和功率角指示器（用于测量发电机电势与系统电压之间的相角 ，即发电机转子相对位置角），测得的发电机的相关数据传输回实验操作台，与无穷大系统的相关参数进行比较，从而确定系统是否满足了发电机并网条件。 2.1.1 原动机 在实际的发电厂中，原动机一般用的是水轮机、气轮机、柴油机或者其他形式的动力机械，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转换为带动发电机轴旋转的机械能，从而带动发电机转子的旋转。 在WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台的发电机组中，原动机是由直流发电机（P N=2.2kW，U N=220V）模拟实现其功能的。直流电动机（模拟原动机）与发电机的结
设计变压器的基本公式精编版
设计变压器的基本公式 为了确保变压器在磁化曲线的线性区工作，可用下式计算最大磁通密度（单位：T） Bm=(Up×104)/KfNpSc 式中：Up——变压器一次绕组上所加电压（V） f——脉冲变压器工作频率（Hz) Np——变压器一次绕组匝数（匝） Sc——磁心有效截面积（cm2） K——系数，对正弦波为4.44,对矩形波为4.0 一般情况下，开关电源变压器的Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些。 变压器输出功率可由下式计算（单位：W） Po=1.16BmfjScSo×10－5 式中：j——导线电流密度（A/mm2） Sc——磁心的有效截面积（cm2) So——磁心的窗口面积（cm2） 3对功率变压器的要求 （1）漏感要小 图9是双极性电路（半桥、全桥及推挽等）典型的电压、电流波形，变压器漏感储能引起的电压尖峰是功率开关管损坏的原因之一。 图9双极性功率变换器波形 功率开关管关断时电压尖峰的大小和集电极电路配置、电路关断条件以及漏感大小等因素有关，仅就变压器而言，减小漏感是十分重要的。 （2）避免瞬态饱和
一般工频电源变压器的工作磁通密度设计在B－H曲线接近拐点处，因而在通电瞬间由于变压器磁心的严重饱和而产生极大的浪涌电流。它衰减得很快，持续时间一般只有几个周期。对于脉冲变压器而言如果工作磁通密度选择较大，在通电瞬间就会发生磁饱和。由于脉冲变压器和功率开关管直接相连并加有较高的电压，脉冲变压器的饱和，即使是很短的几个周期，也会导致功率开关管的损坏，这是不允许的。所以一般在控制电路中都有软启动电路来解决这个问题。 （3）要考虑温度影响 开关电源的工作频率较高，要求磁心材料在工作频率下的功率损耗应尽可能小，随着工作温度的升高，饱和磁通密度的降低应尽量小。在设计和选用磁心材料时，除了关心其饱和磁通密度、损耗等常规参数外，还要特别注意它的温度特性。一般应按实际的工作温度来选择磁通密度的大小，一般铁氧体磁心的Bm值易受温度影响，按开关电源工作环境温度为40℃考虑，磁心温度可达60～80℃，一般选择Bm=0.2～0.4T，即2000～4000GS。 （4）合理进行结构设计 从结构上看，有下列几个因素应当给予考虑： 漏磁要小，减小绕组的漏感； 便于绕制，引出线及变压器安装要方便，以利于生产和维护； 便于散热。 4磁心材料的选择 软磁铁氧体，由于具有价格低、适应性能和高频性能好等特点，而被广泛应用于开关电源中。 软磁铁氧体，常用的分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两大系列，锰锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，MnCO3，ZnO，它主要应用在1MHz以下的各类滤波器、电感器、变压器等，用途广泛。而镍锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，NiO，ZnO 等，主要用于1MHz以上的各种调感绕组、抗干扰磁珠、共用天线匹配器等。 在开关电源中应用最为广泛的是锰锌铁氧体磁心，而且视其用途不同，材料选择也不相同。用于电源输入滤波器部分的磁心多为高导磁率磁心，其材料牌号多为R4K～R10K，即相对磁导率为4000～10000左右的铁氧体磁心，而用于主变压器、输出滤波器等多为高饱和磁通密度的磁性材料，其Bs为0.5T（即5000GS）左右。 开关电源用铁氧体磁性材应满足以下要求：
电力变压器设计与计算_1_刘传彝
电力变压器设计与计算（1） 刘传彝，侯世勇，许长华 （山东达驰电气有限公司，山东成武274200） 学习之友 1电力变压器设计与计算基础知识 1.1 变压器的分类 变压器是一种静止的电磁感应设备，在其匝链于一个铁心上的两个或几个绕组回路之间可以进行电磁能量的交换与传递。根据不同用途，变压器可以分为许多类型。 1.1.1电力变压器 电力变压器在电力系统中属于量大面广的产 品。二次侧电压高于一次侧电压的变压器称为升压变压器；反之，称为降压变压器。直接接发电机组的升压变压器，又称为发电机用变压器。二次侧直接接用户的变压器，称为配电变压器。把两个或三个网络连接起来，使其间可以有潮流往来、能量交换的变压器，称为联络变压器。联络变压器也可制作成自耦变压器。 1.1.2电炉变压器 工业上使用的金属材料和化工原材料很多是用 电炉冶炼生产出来的。而电炉所需的电源是由电炉变压器供给的。电炉变压器的特点是二次电压很低（一般由几十伏到几百伏），但电流却很大。电炉变压器种类很多，根据冶炼原材料的不同，电炉变压器可分为炼钢电弧炉变压器、矿热炉变压器、电阻炉变压器、盐浴炉变压器以及工频感应炉和电渣炉变压器等。我国电炉变压器一次侧的电压多为10kV 或 35kV ，个别的为110kV 。1.1.3 整流变压器 很多工业电气设备需要直流供电，如城市主要交通工具之一的电车、电机车、钢厂的轧机、冶炼厂及化工厂的电解槽等。把交流电变成直流电是需要经过整流器（水银整流器、硅整流器）进行整流的，供工业整流器用的电源变压器称作整流变压器。为了提高整流效率，整流变压器二次绕组要接成六相或十二相。整流变压器的共同特点是二次电压低，电流大。为了提高效率，二次侧相数一般不少于三相，有时采用六相、十二相或加移相绕组。另外，由于整流 的作用，整流变压器绕组中的工作电流波形是不规则的非正弦波。 1.1.4牵引变压器 给铁路牵引线路供电的变压器称为牵引变压 器。近年来我国现代电气化高速铁路发展很快，需要的牵引变压器逐年增加，牵引变压器同普通电力变压器相比，主要区别有以下几点：（1）单相负载。（2）变动负载。（3）轨道回路。（4）会有高次谐波的负载。目前变压器生产厂根据以上特点能生产出满足需要的牵引变压器。牵引变压器将电能从110kV 或 220kV 三相电力系统传输给二条27.5kV 的单相牵 引回路。110kV 多采用V/V 接牵引变压器，220kV 采用单相，低压通过中间抽头实现2×27.5kV 。1.1.5 工频试验变压器 工频试验变压器也称高压试验变压器。工频试验变压器在电气工厂、发电站、电业部门和科研等单位应用十分广泛，是不可缺少的试验设备。通过采用工频试验变压器可以对各种电工产品、电气元件、绝缘子、套管和绝缘材料等进行工频电压下绝缘强度试验。 工频试验变压器特点是一、二次绕组具有很大的电压比。一次电压通常为0.22kV 、0.38kV 、3kV 、 6kV 和10kV 等，二次电压为50kV ～2200kV 或更高。试验变压器运行持续时间都在1h 以下。也可由 几台试验变压器串联成串接试验变压器装置。 1.1.6电抗器 具有一定电感值的电器，统称为电抗器。现代的 电抗器种类很多，应用也十分广泛。总的来说，电抗器按结构可以分为两类：一类为空心抗器；另一类为铁心电抗器。用于限制短路电流的电抗器称为限流电抗器。例如，电力系统中用于限流的限流电抗器，电炉炼钢炉变压器用的串联电抗器，电动机起动用的起动电抗器等。限流电抗器通常是串联连接在电路中。用于补偿电容电流的电抗器称为补偿电抗器。例如，电力系统中用的并联电抗器，中性点接地用的消弧线圈，串联谐振试验装置中用的试验电抗器等。 TRANSFORMER 第48卷第2期2011年2月Vol.48February No.22011
电力变压器试验报告
电力变压器试验报告装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号：
二、试验项目： 6、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目：
9、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 12、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格
电力变压器常用计算公式
电力变压器常用计算公式 1、变压器空载损耗计算： 00%100 rT I Q S ≈ 0Q -变压器在空载时的无功损耗，kvar ； 0%I -变压器空载电流百分数； rT S -变压器额定容量，kVA 。 2、变压器负载损耗计算 %100 K rT u Q S ≈ K Q -变压器在额定负载时的无功功率，kvar ； %u -变压器额定短路阻抗电压百分数； rT S -变压器额定容量，kVA 。 3、变压器功率损失 20K P P P β?=+ P ?-变压器功率损失，kW ； 0P -变压器的空载损耗，kW ； β-变压器负载率； K P -变压器短路损耗，kW ； 4、变压器无功功率损失 20K Q Q Q β?=+ Q ?-变压器无功功率损失，kVar ； 0Q -变压器在空载时的无功损耗，kvar ； β-变压器负载率； K Q -变压器在额定负载时的无功功率，kvar ；
5、变压器的损失率 2021 20%100%cos K N K P P P P P S P P ββφβ+??==?++ %P ?-变压器的损失率； P ?-变压器功率损失，kW ； 1P -变压器电源侧输入功率，kW ； 0P -变压器的空载损耗，kW ； β-变压器负载率； K P -变压器短路损耗，kW ； N S -变压器额定容量，kVA ； 2cos φ-变压器负载功率因数； 6、变压器的无功损失率 2011 %100%100%K Q Q Q Q P P β+??=?=? %Q ?-变压器的无功损失率 Q ?-变压器无功功率损失，kVar ； 1P -变压器电源侧输入功率，kW ； 0Q -变压器在空载时的无功损耗，kvar ； β-变压器负载率； K Q -变压器在额定负载时的无功功率，kvar ； 7、变压器负载率 22 cos N P S βφ= β-变压器负载率； 2P -变压器电源侧输入功率，kW ；
课程设计论文电力变压器继电保护设计
目录 1 引言 (3) 2 继电保护相关理论知识 (4) 2.1 继电保护的概述 (4) 2.2 继电保护的任务 (5) 2.3 继电保护基本原理 (5) 2.3.1 反映电气量的保护 (5) 2.3.2 反映非电气量的保护 (6) 2.4 对继电保护装置的要求 (6) 2.5 继电保护装置的组成 (8) 2.6 工作回路 (9) 3 某电力变压器继电保护设计 (9) 3.1 设计基本资料 (9) 3.2 本系统故障分析 (10) 3.3 本设计继电保护装置原理概述 (10) 3.3.1 纵差动保护 (10) 3.3.2 变压器瓦斯保护 (12) 3.3.3 平行双回线路横联方向差动保护 (13) 3.3.4 复合电压启动的过电流 (13) 第1页共25页
3.3.5 变压器中性点直接接地零序电流保护工作原理 (14) 3.3.6 过电流保护的构成及工作原理 (16) 4 短路电流计算和继电保护设计整定 (17) 4.1 初始数据 (17) 4.2 设计计算 (17) 4.2.1 画出短路等值电路 (18) 4.2.2 短路电流计算 (19) 4.2.3 保护装置的配置 (20) 4.2.4 各保护装置的整定计算 (21) 4.3 保护配置图 (27) 4.3.1三段式电流保护接线图 (27) 4.3.2 差动保护单相原理图 (28) 4.3.3 复合电压启动的过电流保护原理图 (29) 4.3.4 零序电流保护和中性点间隙接地保护原理图 (30) 5 课程设计心得与体会 (30) 参考文献 (32) 第2页共25页
1 引言 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。继电保护是对电力系统中发生 第3页共25页
电力变压器设计分析
所需输入数据 一般数据 1．制造商 2．变压器类型（例如：移动式、变电站用、整流器用等）3．数据来源：测试数据或规格参数 3．a.频率 4．自耦变压器：是或不是 5．空载损耗 6．负载损耗kW值以及在标准接线端和中间抽头处的基准温度7．阻抗在额定功率MV A基本接点和抽头位置处的阻抗8．铁芯与线圈总重量 9．额定容量每个绕组的MV A值 10．冷却方式 11．针对每一种额定容量及冷却方式，给出： a)顶层变压器油的温升 b)各绕组引起的温升 c)绕组的平均温升 12．绕组数目以及在铁芯上的位置 13．每个绕组的BIL（绝缘基本冲击耐压水平） 14．每个绕组的额定电压 15．每个绕组的连接形式：星型或三角型 16．每个绕组单相的电阻 17．每个绕组并联的电路数 18．有无低温冷却方式：有或没有 如果有：用在哪个绕组上？ 最大抽头电压 最小抽头电压 该绕组的抽头数 接线位置数 连接方式 19．有无“无负载”抽头：有或没有 如果有：在哪个绕组上？ 最大抽头电压 最小抽头电压 该绕组的抽头数
所需输入数据（续） 铁芯数据 20．截面积：毛截面与净截面 21．铁芯：a) 共有多少条 b) 每条的宽度 c) 每条的叠数 d) 芯体的周长或直径 22.通量密度 23.窗口尺寸：高度及宽度 23.a.窗口中心线的位置 24．接缝方式：全斜角接缝或半斜角接缝 25．材料：钢材等级及钢片厚度 25.a.在基准通量密度下的瓦/公斤数： 空隙数据 26．间隙：铁芯与绕组导线之间的空隙 27．间隙：绕组与绕组之间（绕组的导线与导线之间）的空隙28．间隙：相与相之间（导线与导线之间）的空隙 29．每个绕组的留空系数[1] 30．每个绕组的填充和抽头空间[2]（沿高度的方向） 31．每个绕组的边缘距离 a)导线至线圈边缘 b)导线至铁芯箍圈 31a.每个绕组的高度： 径向： 轴向： 32．每个绕组的线槽： 径向：数量及尺寸[3] 轴向：数量及尺寸[4]