变压器设计步骤

变压器设计中的几个问题1 变压器设计计算步骤

2 变压器主绝缘结构的确定

表7—2 冲击试验电压（峰值），千伏

额定电压 3 6 10 15 20 35 66 110

最高工作电压 3.6 7.2 12 17.5 24 40.5 72.5 110 全波试验电压40 60 75 105 125 200 325 480 截波试验电压45 65 85 115 140 220 360 530

3 变压器主绝缘结构举例

10～35kV油浸变压器主绝缘（新S9系列）

主绝缘数据列于表1、表2，数据的函义见图1。

表1 低压绕组至铁心柱间的距离（mm）

电压等级

(kV)

型式 D δ2 C

0.4 新螺旋式 5 3 3

0.4

层式容量≤400

D=4

容量〉400

D=5 1 1

3-6 3 8 10 3 9

0.4

并式3 9

3—6 3 9

10 3 9 表2 绕组间及绕组与铁轭间的主绝缘距离（mm）

电压等级(kV) 绕组

型式 A δ1 A1 A2 B1 b1 δ

3

B2 b2 E δ

4

3-10 ③10 3.5 0 6.5 74

④10 0 58

⑤

10 9 0

3-10

层式8.5 3 0 5.5 23 10 0 15 10 8 0

35 28.

5 7+3+7+1.5+7

+2.5+0.5⑨65

⑦

43

⑧

2 35 20 20

⑥

3-10

并式16 3.5 6 6.5 35 ②0 35 15 17 2

35 27 4 14 9 65 ② 2 55 25 27 3 注: ① A=27中，不包括静电屏 2.5。②尺寸为高压端绝缘-4。

③低压绕组为新螺旋式，高压为层式。

④ 4纸圈+28(20纸圈和8垫块)+12(8垫块2纸圈2垫块)+15端圈+15端圈。⑤ 4纸圈+28(20纸圈和8垫块)+12(8垫块2纸圈2垫块)+7端圈+7端圈。

⑥中性点在外层。⑦漆包线时为 70。⑧漆包线时为 48。

⑨ 7瓦楞+3纸筒+7瓦楞+纸板+7瓦楞+1.5屏+0.5裕度

图1 5. 纵绝缘

5.1 层绝缘：0.08电缆纸张数

层间最大工作电压V

≤

800

801

～

1200

1201

～

1500

1501

～

1800

1801

～

2000

2001

～

2300

2301

～

2800

2801

～

3300

3301

～

3800

3801

～

4300

4301

～

4800

总张

数

3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14

分级

长

3 3

4 4

5 5

6

7 7

分级

短

2 3 3 4 4 5 6 6 7 层绝缘首层加2，次首和末加1。

5.2 油道宽度：按0BT.140.1200 表2.4

半月形油道时计算导线长度和阻抗的等效宽度取0.807，非

油道部分绝缘厚1mm。

5.3 并式线圈纵绝缘：按0BT.140.1200 表2.6，油道4改为3。

4 降低变压器的材料消耗——变压器常数

1 铁心迭片系数与硅钢片绝缘膜厚度、平整度和毛刺有关。

2 铁心圆面积利用系数与迭片级数有关。

3 铁窗填充系数与绕组型式、绝缘结构有关。绕组型式有层式、

饼式（连续式、螺旋式、双饼式）等。近年又有一种采用纵向

油（气）道的新螺旋式。绝缘结构受技术要求的制约，干式变

压器与油浸变压器也不同。

4 磁密受材料和技术要求的制约，单位铁损大的，空载损耗要

求或噪声要求低的磁密不能太高，单位铁损小的硅钢片价格高，材料成本也可能高。

5 电密主要受负责损耗的制约，有时也受温升的制约，

5 铜铁价格比

合理的铁心直径——铜铁比；铜和主要绝缘材料价与铁价

比与材料成本的关系。从数学分析来说两者的价格相等，总材

料成本最低。因受各项技术要求的制约，不一定就是两者的价

格相等，而是两者的价格相近。要使设计的总材料成本最低，

必须有多个方案的对比选择，实现最低材料成本方案的设计最

好的办法是使用计算机进行优化设计。

6 计算机辅助设计

目前普遍使用Excel电子表格进行辅助计算或设计，每个

单元格可以设定计算公式、引用有关函数。通过查询函数可在

数据表中取得线规、铁心单损等数据。通过IF等选择语句可编写一些计算程序。还可通过工具栏的控件工具箱或窗体设置一

些常用控件，使用很方便。

7 计算机优化设计

如果在Excel使用“宏”中的VBA语言，通过循环语句等程序可实现优化设计。循环可选下列变量

1）铁芯直径

2）低压线圈匝数——磁密

3）电抗高度

4）高低压间距

5）低压线圈层数