电力变压器电磁计算
哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书
电力变压器电磁计算
摘要
本文介绍了变压器的发展现状及130MVA/242kV发电机升压变压器电磁计算的两种方案及其分析比较。根据给定的技术任务要求和环境使用条件，确定变压器的电磁负载和主要尺寸，计算性能数据包括阻抗电压、空载损耗、负载损耗、各部分温升、机械短路电动力、导线应力及变压器重量，确定外形尺寸，取得合理的技术经济效果。计算结果满足国家标准及有关技术标准和使用部门的要求。从运行的经济性考虑，我们要求变压器损耗低，效率高，但在实际生产中，降低损耗必然导致材料和制造成本的增加，所以应综合考虑各方面因素，从中选择最优方案。
关键词：电力变压器；电磁计算；方案分析
Power Transformer Electromagnetic Design
Abstract
This article introduces the development of power transformer in present years and two plans of the 130MV A/242kV generator step-up transformer electromagnetism design. I also compare them with each other. According to technology mission requirement and environment exploitation conditions which assigns, determine the transform er’s electromagnetic load and the main dimension of the outline. The estimated performance data including the impedance voltage, the no-lead loss, the load loss, the temperature rises of various transformer part, the short circuit force, the wire stress and the transformer weight, external dimensions, obtaining the reasonable technical economic effect. The computed result satisfies the national standards and the related technical standard and user department’s request. Considered from the movement efficiency that we request the transformer loss to be low, the efficiency is high. But in the actual production, reducing the loss to cause the material and production cost increase inevitably, therefore we should the overall evaluation various aspects factor, choose the synergy.
Keyword: power transformer；electromagnetic design；plan analyze
目录
摘要…………………………………………………………………………….…I Abstract……………………………..………………………..……………….…II
第1章绪论
1.1课题研究的背景 (1)
1.2问题的提出及研究的意义 (1)
1.3变压器计算的一般程序 (1)
1.4本课题的目的 (2)
第2章发电机用电力变压器电磁计算方案一
2.1技术条件 (3)
2.2 额定电压电流计算 (3)
2.2.1 高低压线圈相电压计算 (3)
2.2.2 高低压线圈电流计算 (3)
2.2.3 铁芯的确定 (4)
2.2.4线圈匝数计算 (4)
2.2.5电压比校核 (5)
2.2.6 绕组排列及计算 (5)
2.2.7 导线选取 (6)
2.2.8 线圈计算 (6)
2.2.9 铁芯中心距的计算 (6)
2.2.10窗高的计算 (7)
2.3阻抗电压的计算 (7)
2.4导线重量和电阻阻值的计算 (10)
2.4.1导线长度的计算 (10)
2.4.2导线电阻阻值的计算 (10)
2.4.3导线重量的计算 (10)
2.5负载损耗的计算 (11)
2.5.1电阻损耗 (11)
2.5.2涡流损耗 (11)
2.5.3油箱尺寸计算 (12)
2.5.4杂散损耗 (12)
2.5.5引线损耗 (13)
2.6空载损耗和空载电流的计算 (13)
2.6.1铁芯硅钢片总重 (13)
2.6.2空载损耗的计算 (13)
2.6.3空载电流的计算 (13)
2.7.1线圈对油的温升计算 (14)
2.7.2油对空气的温升计算 (14)
2.7.3绕组对空气的温升计算 (15)
2.8短路电动力的计算 (16)
2.8.1安匝分布的计算 (16)
2.8.2漏磁计算 (17)
2.8.3短路电流稳定倍数 (17)
2.8.4不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力 (18)
2.8.5导线应力的计算 (18)
2.9变压器重量的计算 (19)
2.9.1总油量的计算 (19)
2.9.2器身重量 (20)
2.9.3油箱重量 (20)
2.9.4附件重量 (21)
2.9.5总重量的计算 (21)
第3章发电机用电力变压器电磁计算方案二
3.1技术条件 (22)
3.2 额定电压电流计算 (22)
3.2.1 高低压线圈相电压计算 (22)
3.2.2 高低压线圈电流计算 (22)
3.2.3 铁芯的确定 (23)
3.2.4线圈匝数计算 (23)
3.2.5电压比校核 (24)
3.2.6 绕组排列及计算 (24)
3.2.7 导线选取 (25)
3.2.8 线圈计算 (25)
3.2.9 铁芯中心距的计算 (25)
3.2.10窗高的计算 (26)
3.3阻抗电压的计算 (26)
3.4导线重量和电阻阻值的计算 (29)
3.4.1导线长度的计算 (29)
3.4.2导线电阻阻值的计算 (29)
3.4.3导线重量的计算 (29)
3.5负载损耗的计算 (30)
3.5.1电阻损耗 (30)
3.5.2涡流损耗 (30)
3.5.3油箱尺寸计算 (31)
3.5.5引线损耗 (31)
3.6空载损耗和空载电流的计算 (32)
3.6.1铁芯硅钢片总重 (32)
3.6.2空载损耗的计算 (32)
3.6.3空载电流的计算 (32)
3.7温升计算 (33)
3.7.1线圈对油的温升计算 (33)
3.7.2油对空气的温升计算 (34)
3.7.3绕组对空气的温升计算 (35)
3.8短路电动力的计算 (35)
3.8.1安匝分布的计算 (35)
2.8.2漏磁计算 (36)
2.8.3短路电流稳定倍数 (36)
2.8.4不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力 (37)
2.8.5导线应力的计算 (38)
3.9变压器重量的计算 (39)
3.9.1总油量的计算 (38)
3.9.2器身重量 (38)
3.9.3油箱重量 (38)
3.9.4附件重量 (39)
3.9.5总重量的计算 (39)
第4章两个方案变压器的性能比较与分析 (40)
结论 (41)
致谢 (42)
参考文献 (43)
附录一 (44)
第1章绪论
1.1 课题研究的背景
变压器是电力系统中重要的电力设备，平均一台发电机就需要配备七台相同容量的变压器。因此变压器的需求量是非常大的，我国的电力变压器制造工业，从建国以来，随着国民经济的发展，特别是随着电力工业的发展而不断发展。电力变压器单台容量和安装容量迅速增长，电压等级也不断提高。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年代发展到550kV级，现在发展到750kV级、1000kV级。40年来，我国电力变压器制造技术得到飞速发展，突破高压和超高压技术禁区，科研开发手段和产品创新能力得到进一步加强。500kV电力变压器的科研成果和制造技术的应用，转化和逐步改善以及其他变压器类产品的移植，扩散必将促进变压器制造总体水平的进一步提高。
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特高压发展。
1.2 问题的提出及研究的意义
变压器的电磁计算是整个变压器设计和制造的基础，电磁计算的内容包括变压器的整体外形尺寸、性能表现、附件的选取、成本的估计等各方面。在设计的过程中，如何对铁芯直径、导线规格、线圈尺寸等各方面的进行局部调整从而使变压器在成本不是大幅度增加的情况下，整体性能达到一个最佳的表现，则是电磁计算中的重点和难点。现在我国电网建设的力度正在逐步加大，对高性能的大型变压器的需求量还是很大的，如何快、好、省的发展电力事业，就更需要我们更加深入的研究变压器的电磁计算。1.3变压器计算的一般程序
电力变压器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，取得合理的经济技术效果。
变压器计算应根据产品设计任务书中给定的数据进行
1.确定硅钢片型号，及铁心结构形式，计算铁心直径，选择标准直径，得出铁心和铁轭截面积。
2.根据硅钢片型号，初选铁轭中磁通密度，计算每匝电势。
3.初选低压线圈匝数，凑成整数匝，根据整数匝再重算出铁心中得磁通密度及每匝电势，再算出高压线圈匝数。
4.根据线圈的结构型式，确定导线规格，进行线圈段数（层数）、匝数的排列，计算线圈轴向高度和辐向尺寸。
5.计算阻抗电压，大容量变压器阻抗值应与阻抗电压标准值接近，小容量变压器的阻抗电压值应小于阻抗电压标准值。
6.计算变压器负载损耗达到标准规定范围。
7.计算线圈导线对油的温升，不合规定时，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，则需更改铁心直径。
8.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。
9.计算空载性能及变压器总损耗。
10.计算变压器的重量。
1.4 本课题的目的
本论文时作者结合当前变压器的发展趋势，以及以后将从事变压器电磁设计工作的需要来完成的，主要希望达到以下的目的：
1.再系统学习变压器的结构原理基础上，通过自己独立的设计一台变压器，了解变压器设计的主要过程及相关的方法。
2.通过设计的过程不断学习、消化、掌握变压器电磁计算的主要特点，掌握其计算方法，从而对变压器有一个深入的理解，在今后从事变压器设计、制造中加以运用，能够更快的进入工作角色。
3.通过同一台变压器的两个电磁计算结构的比较，加深理解在调整变压器的电磁性能时，从何入手，如何调整。
本论文的目的是：通过变压器设计加深对变压器原理的理解，掌握变压器的设计方法，达到举一反三，精通一类变压器的设计方法。为今后从事变压器设计打下坚实的基础，争取在变压器设计、开发方面有所作为。
第2章电力变压器电磁计算方案一
2.1技术条件
＝130MVA
⑴变压器额定容量：S
N
＝242kV±232.5%/10.5kV
⑵变压器额定线电压和分接范围（一次）U
1
⑶变压器相数：3相
⑷额定频率：50HZ
⑸冷却方式：ONAF
≤70kW
⑹空载损耗：P
⑺负载损耗：P
≤330kW
k
=14％，误差±10％
⑻阻抗电压：U
k
⑼变压器连接组：YNd11
本变压器使用环境常年最高气温为40℃,最低气温为-20℃，而且海拔位于1000m以下，不需考虑温升校正。变压器在户外使用。
2.2额定电压电流计算
2.2.1 高低压线圈相电压计算
2.2.2.1高压线圈相电压：高压线圈为Y联接。
11
＝（242000+0.053242000）146709V
＝（242000+0.0253242000）≈143216V
139723V
＝（242000-0.0253242000）≈136230V
＝（242000-0.053242000）132737V
2.2.1.2低压线圈线电压：低压线圈为△联接
低压线圈相电压等于线电压 U
υ＝10500V
2.2.2 高低压线圈电流计算
2.2.2.1高压线圈电流:
高压线圈为Y联结，其线电流等于相电流。
I N =I υ
=310A 2.2.2.2低压线圈电流:低压线圈为△联接，
低压线圈线电流为：I N2
=7148A
低压线圈相电流为：I υ
＝N
＝4217A
2.2.3 铁芯的确定
2.2.
3.1硅钢片的选用
硅钢片选用美国AK 公司牌号H0厚度为0.23mm 高导磁冷轧硅钢片。在50Hz,1.7T 时，单位损耗为0.85W/kg 2.2.3.2铁芯直径的计算
铁芯直径的大小，直接影响材料的用量，变压器的体积及性能等经济指标，故选择合理的铁芯直径时变压器设计重要的一环。硅钢片总量和空载损耗随铁芯直径的增大而增大，而线圈导线的总量和负载损耗随铁芯直径的增大而减小。合理的铁芯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。从经验公式中得： D
＝
S 1=3
N
S =130000 S 1为三相双线圈变压器每柱容量 2.2.3.3铁芯柱截面积
铁芯级数为17级，迭片系数为0.97，净截面为4655.6 cm 2
2.2.4线圈匝数计算
2.2.4.1每匝电势初选值
磁通密度初选为B=1.7T ，则每匝电势为
e t ＝4
10450
t UA -=175.879 V/匝
2.2.4.2低压线圈匝数计算
W=t
U e φ
=59.6匝，凑成整数匝
低压线圈匝数为60匝 2.2.4.3每匝电势准确值
e t ＝U
W
φ=175 V/匝
2.2.4.4铁心磁通密度核算
B= 4
45010
t
t e A -＝1.69T <1.75T ，合格 2.2.4.5高压线圈匝数计算
最小分接时匝数W ＝t
U e φ
＝758.4 取758匝。
调压线圈匝数：ΔW ＝1 2.5%
A t
U e ?＝ 139723 2.5%175? ≈19.6匝，取20
匝。各分接点匝数：从最小分接到最大分接依次为758，778，798，818，838。
2.2.5电压比校核
额定电压及各分接电压的偏差，按下式计算：
(()100%x U U U φφφ-?≤±0.25％
式中： U υ为各分接位置的实际相电压 U x υ为各分接位置的计算相电压 U x υ＝W x e t （W x 为计算分接匝数） (146709-1753838)/146709=0.06％＜0.25％ 合格 (143216-1753818)/143216=0.05％＜0.25％ 合格 (139723-1753798)/139723=0.05％＜0.25％ 合格 (136230-1753778)/136230=0.05％＜0.25％ 合格 (132737-1753758)/132737=0.04％＜0.25％
合格
2.2.6 绕组排列及计算
2.2.6.1高压线圈排列选择及计算
对已知的高压总匝数进行分析，最大分接匝数为838匝，选用线性调压方式，高压线圈匝数为最小分接数 758匝。高压线圈选择插入内屏连续式绕线方式，加32根宽14mm 的撑条，32个宽40mm 的垫块。每8匝导线为一段，则高压线圈分为98段。则每饼匝数分布为：
设正常饼匝数为30732占X 段，插入内屏饼匝数为30
632
占Y 段,则列方程组得：
3030
767583232
X Y +=
X+Y=98
解得正常饼段数为78段，插入内屏段数为19段，1段特殊段匝数为226
32
匝。
总匝数为758匝。
2.2.6.2低压线圈排列选择及计算
低压线圈匝数为60匝，绕线方式选择层式线圈螺旋式绕法，60匝分为2层绕制，匝与匝间垫入垫块已增加散热面积。加32根宽14mm的撑条，32个宽14mm的垫块。
2.2.6.3调压线圈排列选择及计算
调压线圈匝数为80匝，绕线方式选择层式连续式绕制，一匝为一饼。垫入32个宽40mm的垫块，加32根宽14mm的撑条。
2.2.7 导线选取
2.2.7.1高压线圈导线选取
因为高压线圈相电流为310A，又因为本变压器为发电机用变压器，经常会在超负荷的情况下连续运行，所以电流密度不宜过大。电流密度初选2.4A/mm2，则高压线圈导线导电面积大约应为129.2 mm2，所以高压线圈导线选用3根Dbl line，导线规格为1.80 313.00，辐向并联绕制，匝绝缘厚度1.2mm。导线实际导电面积为138.2mm2，则实际电流密度为2.24 A/mm2 2.2.7.2低压线圈导线选取
低压线圈相电流为4217A,电流密度初选2.4A/mm2，则低压线圈导线导电面积大约为1757 mm2，低压线圈导线选用3根CTC导线轴向并联绕制，匝绝缘厚度0.75mm，其中每根导线由43根规格为1.8037.70的小导线组成。导线实际导电面积为1741.2 mm2，则实际电流密度为2.37 A/mm2
2.2.7.3调压线圈导线选取
调压线圈相电流为310A，电流密度初选3A/mm2，则调压线圈导线导电面积大约为103 mm2，调压线圈选用单根规格为7.80314.00 Flat导线绕制，匝绝缘厚度2.5mm，实际导电面积为107.9mm2，则电流密度为2.88A/mm2。
2.2.8 线圈计算
2.2.8.1高压线圈尺寸计算
高压线圈的Dbl line辐向尺寸如图
A
1
=(a+0.3)32+0.9=5.1mm
高压线圈导线辐向尺寸
A=338A
1
=122.4mm
考虑工厂加工系数1.03，
每饼中有2个6mm轴向的油道，
则高压线圈的辐向尺寸为138mm
导线轴向高h=(b+1.2)398=1391.6mm
考虑到高压线圈分为98饼，则有97条辐向油道，每条油道取4mm,则总的轴向尺寸为1779.6mm 取1780mm
2.2.8.2低压线圈尺寸计算
低压线圈的CTC line 辐向尺寸如图2-2
低压线圈导线的辐向尺寸
A= (a+0.15) 322+223
=44.38
0.15――导线绝缘
0.04――绕线裕度
0.6――匝绝缘
考虑到低压线圈分为2层并有1
条12mm的轴向油道，则低压线圈辐
向尺寸为A=(44.3832+12)31.03=106mm
低压线圈单根导线的轴向尺寸
B=(b+0.15)32+0.13+0.6=16.43mm
0.13――导线层间电缆纸厚度
考虑到低压线圈匝与匝间有垫块，每层30匝，螺旋式绕组有30个垫块，每个垫块高度为10mm，则低压线圈总的轴向高度为
H＝16.4333330+30310=1778.7mm取1780mm
2.2.8.3调压线圈尺寸计算
调压线圈导线辐向尺寸 A=a+2.5=10.3mm 考虑调压线圈裕度取11mm 调压线圈导线轴向尺寸H=(b+2.5)380=132031.03=1359.6 取1360mm
轴向垫入79个高度为1.5mm的垫块，则总高度为 1480mm
2.2.9 铁芯中心距的计算
398 铁芯半径
14 纸筒油隙……………………R
2
低压线圈内半径 412
47 LV1线圈的辐向厚度
12 LV线圈油道尺寸
47 LV2线圈的辐向厚度…………低压线圈外半径 518
58 高低压线圈油道绝缘距离
32 HV1的辐向厚度………………R
1
高压线圈内半径 576
6 油道尺寸
47 HV2的辐向厚度
6 油道尺寸
47 HV3的辐向厚度………………高压线圈外半径 714
58 高调压线圈油道绝缘距离……R
T 调压线圈内半径 772
图2-2 CTC line 示意图
11 调压线圈辐向距………………调压线圈外半径 783
32=1566
44 相间绝缘距离 1610 铁芯中心距
绕组分布如图2-3所示
2.2.10 窗高的计算
1780 导线高和油道高 195 至上铁轭 95 至下铁轭 2070
铁窗高
2.3阻抗电压的计算
线圈的平均电抗高度为 H K =1780mm=178cm 如图2-3所示，漏磁总宽度：
λ＝a 1+a 12+a 2=106+58+138+58=360mm=36cm 最小分接时高低压线圈间漏磁空道总面积：
图2-3 线圈排列布置图（即漏磁通图）
LV1
LV2
HV1
HV2
HV3
T
ΣD LH ＝13（a 11+a 12）r 1+A 12R 12+1
3
(a 21+a 22+a 23)r 2
+a y1(111112
W W W +)2r y1+a y21(21
212223W W W W ++) 2r y21+ a y22(22212223W W W W ++) 2r y22
＝13（4.7+4.7）46.5+5.8354.7+1
3
(3.2+4.7+4.7)64.5 +1.2(30/30+30) 2
46.5+0.6(2/2+3+3) 261.1+0.6(3/2+3+3) 266.4 =145.7+317.26+256.9+13.95+2.29+2.4=728.6
最小分接时阻抗电压为U K =6
49.610
LH t K fIW D K e H ρ
∑＝14.21 式中， a 11、a 12、a 21、a 22、a 23 ：分别为低、高压绕组辐向厚度,cm a y1、a y21、a y22：分别为低、高压绕组本身油道宽，cm
A 12：高低压绕组间的油道宽，cm
r 1、r 2：低、高压绕组的平均半径，cm
r y1、r y21、r y22：分别为低、高压绕组中油道平均半径 R 12：高低压绕组间油道的平均半径，cm
W 11、W 12、W 21、W 22、W 23：被绕组油道分割的各绕组匝数 W ：低压绕组匝数
I ：低压绕组额定电流,A
H K ：高低压绕组平均电抗高度，cm
ρ：洛氏系数，0.95；
K ：附加电抗系数，连续式1.02
高、调压线圈间的漏磁空道面积：
ΣD HT1=A 23R 23+13(a 21+a 22+a 23)r 2 +a 3r 3+a y21(21
212223
W W W W ++) 2r y21+
a y22(22
212223
W W W W ++) 2r y22
=5.8374.3+1
3
313.8354.7+1.1377.75+0.6(2/2+3+3) 261.1
+0.6(3/2+3+3) 266.4=430.94+251.62+85.525+2.29+2.4=772.78
额定分接时漏磁空道面积：
ΣD 1＝ΣD LH ＋13a h r 2(11T H T W W W +) 2+ ΣD HT1(1
T
H T W W W +)2=748.7
U K =
16
49.610
t K fIW D K e H ρ
∑＝14.61
最大分接时漏磁空道面积：
ΣD 2＝ΣD LH ＋13a h r 2(12T H T W W W +) 2+ ΣD HT1(2
2
T H T W W W +)2=770.7
U K =
26
49.610
t K fIW D K e H ρ
∑＝15.04
式中，W T :不同分接时，调压线圈的匝数 a h :高压绕组的辐向厚度,cm A 23:高调压绕组间的油道宽，cm
R 23:高调压绕组间的油道平均半径，cm a 3:调压线圈的辐向厚度，cm
r 3:调压线圈的平均半径,cm
2.4.导线重量和电阻阻值的计算
2.4.1导线长度的计算
⑴线圈平均半径：
高压线圈为r 1=R 1+ 12B
=645mm
低压线圈为r 2=R 2+ 22B
=465mm
调压线圈为r T =R T + 2
T B
=777mm
⑵线圈的平均匝长
高压线圈l 1=2πr 1310-3=4.051m 低压线圈l 2=2πr 2310-3=2.92m 调压线圈l T =2πr T 310-3=4.88m ⑶线圈导线总长度
高压线圈L 1=l 13W=4.0513758=3070.658m 低压线圈L 2=l 23W ＝2.92360=175.212m 调压线圈L T =l T 3W=4.88380=390.4m 2.4.2导线电阻阻值的计算
在温度为75℃下，铜的电阻系数为ρ＝0.02135（Ω2mm 2/m ）,每相直流电阻阻值为
高压线圈R 1=11L
S ρ=0.0213533070.658/138.2=0.4744Ω
低压线圈R 2=22
L
S ρ=0.021353175.212/1741.2=0.002148Ω
调压线圈R T =
T
T
L S ρ=0.021353390.4/107.9=0.0772Ω
2.4.3导线重量的计算
⑴裸导线重量
高压线圈为G c1=m γL 1S 1310-3=338.933070.6583138.2=11331kg 低压线圈为G c2=m γL 2S 2310-3=338.93175.21231741.2=8146kg 调压线圈为G cT =m γL T S T 310-3=338.93390.43107.9=1124.7kg 式中，m 为相数；S 为总线总截面积mm 2；γ为导线比重（kg/ dm 3）；铜
线的γ为8.9 kg/ dm 3
⑵带绝缘导线重量
高压线圈为Dbl line 导线
MC=(2211
0.10.9B H
X B H +)3 G c1
=（0.1314.235.1/13.0033.6+0.9）311331=11951kg
低压线圈为CTC 组合导线
MC=(2max 2max 110.10.9B H X NB H +)3(2211
0.20.8B H
X B H +)G c1
=(0.1344.38316.43/7.731.8343+0.9)3(0.238.632.7/7.731.8+0.8)38146=9453kg
调压线圈为单线
MC=(2211
0.10.9B H
X B H +)3 G cT
=(0.139315.2/7.8314+0.9)31124.7=1153kg
2.5负载损耗的计算
负载损耗又称铜损，为可变损耗，是变压器性能的重要指标指一。负载
损耗越低，则变压器性能越好。负载损耗主要由导线的电阻损耗，导线的涡流损耗和不完全换位损耗，引线损耗，杂散损耗组成。 2.5.1电阻损耗
高压线圈导线P r1=mI 12R 1=33310230.4744=136.8kw 低压线圈导线P r2=mI 22R 2=334127230.002148=110kw 调压线圈导线P rT =mI T 2R T =33310230.0773=22.3kw 式中，m 为相数，I 为相电流。 2.5.2涡流损耗 高压线圈：
B m1
=40.410x H -=0.433.1431.41433103758310-4/178=0.2344T
K w1=2211110()50
m a b f
k ?≈10.6％
P w1=P r1K w1=14.5kw 低压线圈
B m1
=40.410x H -=0.433.1431.41434127360310-4/178=0.2471T
K w1=2211110()50
m a b f
k ?≈10.5％
P w1=P r1K w1=11.58kw 2.5.3油箱尺寸的计算
油箱高度H ＝窗高＋2倍最大铁轭片宽＋垫脚高度＋铁芯至油箱盖距离 ＝2070+23780+30+80=3740mm
油箱宽度B ＝调压线圈外径＋线圈到箱壁间距离 ＝1566+584＝2100mm
油箱长度L ＝2铁芯中心距＋调压线圈外径＋间隙 ＝231610+1566+23477＝5740mm 2.5.4杂散损耗
漏磁场在钢结构件中引起的损耗，通常称为杂散损耗。在变压器设计中，用户会要求提供杂散损耗的数值，来比较各厂设计的变压器性能的好坏。钢的零部件主要指夹件、压板、螺杆和油箱等。在同心式绕组中，此种损耗式由横向和纵向的露磁场所产生的。除了于变压器为心式或壳式以外，还与变压器油箱的形状、材料有很大关系。本人限于自身原因，无法接触到这些参数的选择，因此下面的结果仅仅是一个采用经验公式得出得粗略结果。
P ＝()222
02z k k K p a K U h S H R R δδφ??+-??
＝
()()()2
2423
2
1.54.517465510151800221005740178021155547x x x x x x -++-????
≈20kw
式中， K Z ：杂散损耗系数，查《变压器设计原理》图4－20，K Z =1.5
α：漏磁系数，物理意义相当于两个漏磁断面之比，取4.5
υ0：额定励磁时铁芯中主磁通，兆线 υ0= B Z A Z
B Z ：铁芯柱内磁密，0.1T A Z ：铁芯柱截面积,cm 2 H K ：绕组电抗高度，mm
S δ：油箱内壁周长,mm ，S=2 (B ＋L) R P ：主漏磁空道的平均半径,mm U K ：阻抗电压（％）
R δ：油箱的平均折合半径,mm
R δ=
()024
A B M +-
A:油箱长度 B ：油箱宽度 M 0：铁芯中心距
2.5.5引线损耗
引线损耗当线圈联结组为Y 接时不计，Δ联结时为电阻损耗的0.5％ 即为低压线圈电阻损耗的0.5％，0.55kw
变压器总的负载损耗为：P k =P r +P w +P z +P l ≈310kw
2.6空载损耗和空载电流的计算
2.6.1铁芯硅钢片总重
铁芯柱形式为三相三柱，铁轭截面积与芯柱截面积相等。为了减小损耗，芯柱采用斜45度8级阶梯接缝。 铁芯柱重量:
G f1=3γh 0A c 10-4=33765032.0734655.6310-4=22114kg 铁轭重量：
G f2=4γM 0A c 10-4=43765031.6134655.6310-4=22933kg 角重查表得G ＝5300kg
总重为G f =22114+22933+5300≈50500kg
式中，γ为硅钢片比重，冷轧硅钢片γ＝7650kg/m 3；h 0为铁窗高；M 0为铁芯中心距
2.6.2空载损耗的计算
空载损耗又称铁损，也是变压器重要的性能指标之一。他主要由硅钢片的性能和工厂工艺决定。目前由于高导磁冷轧硅钢片的应用，其数值已经降低很多。
P 0=K p0G f p 0=1.230.85350.5=51.5kw,考虑裕度，取55kw
2.6.3空载电流的计算
空载电流的有功分量
I Fe ＝0310
N P
S =51.5/130000＝0.04％
空载电流的无功分量
I μ=0()10i Fe Fe f f N
K q G N q A S δ+=0.07%
式中，K I0为激磁电流系数，K I0＝1.25；q Fe 铁芯单位质量的磁化容量，q Fe ＝1.7VA/kg ；G Fe 铁芯总重,kg ；N f 接缝数目；q δ接缝单位面积的磁化容量, q δ=0.422VA/cm 2；A f 接缝处净面积,cm 2 I 0
0.08％
2.7温升计算
2.7.1线圈对油的温升计算 1)高压线圈： 表面单位热负荷为：
q 1＝124
3100100
c k IW k k k l ?+＝
22.131082.2410010
3240100
(1)2(245.115.2)4051
x x x x x x +-+≈621 W/mm 2
式中，k 3＝1-?沿圆周垫块数垫块宽度
线饼的平均匝长
，称为线饼的遮盖系数；k 1为系数，
铜导线时k 1＝22.1；W c 为每饼线段匝数；Δ为导线电流密度；k 2为线匝绝缘修正系数，k 2＝1；k 4为导线总的附加损耗百分数（85℃）；l 为线饼的周长，单螺旋，连续式及纠结式时，l=2(na+b)；n 为线饼总沿辐向导线并联总根数；a b 为绝缘导线的厚度和宽度； 正常线段导线匝绝缘厚度的校正温升
Δτ11＝k j q 310-4=29.5362130.0001=1.83K 线段油道宽度的校正温升
Δτ12＝d θD q 1/1550＝-23621/1550≈-0.80K 式中d θD 为校正温度（℃），由《电力变压器计算》图8.12查得。 线圈对油的温升
Δτ1＝0.159 q 10.7+Δτ11+Δτ12=14.34+1.83-0.80=15.37K 2)低压线圈： 表面单位热负荷为：
变压器差的动保护原理(详细)
变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高 =220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KV A, I1’：流过变压器高压侧的一次电流； I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2” I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障；
四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。以p点为 例：计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5,比率制动系数k=0.5；按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I1=6A,180度，低压侧电流I2=6A,0度，固定I1升 I2,当I2升到9.4A的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。 由于两圈变差动的制动电流为（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7, 所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52; 2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就 判此电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之
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
电力变压器主要技术参数
电力变压器主要技术参数 变压器在规定的使用环境与运行条件下,主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括:额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、 空载电流、空载损耗与负载损耗)与总重。 A、额定容量(kVA):额定电压、额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压(kV):变压器长时间运行时所能承受的工作电压、为适应电网电压变化的需要, 变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压、 C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流、 D、空载损耗(kW): 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上,其余绕组开路时所吸 取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、与施加的电压有关、 E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流、一般以额 定电流的百分数表示、 F、负载损耗(kW): 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此 时变压器所消耗的功率、 G、阻抗电压(%):把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电 流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压、一般以额定电压的百分数表示、 H、相数与频率:三相开头以S表示,单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外 有60Hz的国家(如美国)。 I、温升与冷却:变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升、油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种:油浸自冷、 强迫风冷,水冷,管式、片式等。 J、绝缘水平:有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下:高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV、奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
变压器差动保护整定计算
变压器差动保护整定计算 1. 比率差动 装置中的平衡系数的计算 1）．计算变压器各侧一次额定电流： n n n U S I 113= 式中n S 为变压器最大额定容量，n U 1为变压器计算侧额定电压。 2）．计算变压器各侧二次额定电流： LH n n n I I 12= 式中n I 1为变压器计算侧一次额定电流，LH n 为变压器计算侧TA 变比。 3）．计算变压器各侧平衡系数： b n n PH K I I K ?= -2min 2，其中)4,min(min 2max 2--=n n b I I K 式中n I 2为变压器计算侧二次额定电流，min 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最小值，max 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最大值。
平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最小的一侧为基准，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取放大倍数最大的一侧倍数为4，其它侧依次减小；若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值小于4，则取放大倍数最小的一侧倍数为1，其它侧依次放大。装置为了保证精度，所能接受的最小系数ph K 为，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16倍。 差动各侧电流相位差的补偿 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。 变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Yo/Δ-11的接线，其校正方法如下： Yo 侧： )0('I I I A A ? ??-= )0(' I I I B B ? ? ? -= )0('I I I C C ? ??-= Δ侧： 3/ )('c a a I I I ? ??-=
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。
变压器差动保护计算要领
变压器比率制动纵差保护 整定计算步骤及要领 1.计算制动电流启动值 正常运行中变压器负荷电流通常在额定电流I e 以下，不平衡I bp 电流很小， 无需比率制动，差动动作电流I cd 为恒定，不随制动电流的增大而增大。 所以制动电流启动值：I Zd qd =（0.8～1.0）I e /n L 式中：n L －电流互感器变比 制动电流启动值也就是一折线的拐点电流值。 2.计算差动保护启动电流值 差动保护启动电流(门槛值)现场一般取：I cd qd =（0.4～0.7）I e /n L 如果有条件，最好在现场实测变压器的不平衡电流I bph ,作为差动启动电流 整定计算的依据。 3.计算差动保护速断电流值 差动速断电流值：I cd sd =（6～8）I e /n L 4.计算比率制动系数 比率制动系数K zd 与变压器外部三相最大短路电流、制动电流启动值相关， 与差动电流启动值、速断值相关。 计算比率制动系数：K zd ＝ e I .max )3(I e I 23.0.max )3(I 5.40--外外 5.计算制动电流 制动电流：I Zd ＝(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd 举 例 一、已知参数： 主变容量＝10000KVA ；额定电压＝35/10.5KV ；
计算变压器一次侧额定电流=35 310000?=165（A ）； 一次侧CT 变比=300/5、CT 二次额定电流=60 165=2.75（A ） 主变阻抗电压百分比=7.33% 通过短路电流计算已知主变外部三相最大短路电流=2095（A ） 二、计算定值 1.计算制动电流启动定值：I Zd qd =1.0I e /n L =60 165＝2.75（A ） 2.计算差动启动电流定值：I cd qd =0.7I 2e =0.7×2.75=1.925 取I cd qd =2.0 3.计算差动速断电流定值：I cd sd =8I e /n L =60 1658?= 22（A ） 4. 计算比率制动系数：K zd ＝e max )3(e .max )3(I .I I 23.0I 5.40--外外 =165 209516523.02095I 5.40-?-? =0.468 取K zd ＝0.5 5.计算制动电流：I Zd =(I cd sd - I cd qd )/ K zd ＋I Zd qd =（22-2）/0.5＋2.75 =42.75A 取I Zd =43A 说明：本计算公式中的代表符号与说明书不一致，在使用时应注意。
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。
变压器差动电流计算原理之变压器CT的接线方式
上一期我们和大家一起了解了变压器的接线组别，定量分析了变压器高低压侧一次电流的相位、幅值关系。我们的继电保护装置在进行差流计算时使用的是二次电流，因此需要经过电流互感器（CT）将一次电流转换为供保护使用的二次电流。本期我们和大家一起来讨论一下变压器CT的接线方式。 1、CT的极性 我们先来了解一下CT接线的极性问题。这就需要搞清楚几个名词：极性端、同名端、减极性。 极性端一般用“*”标记，在图中，一次侧P1为极性端，P2为非极性端，一般设计P1装于母线侧（或变压器侧），P2装于负荷侧。二次侧S1为极性端，S2为非极性端。P1和S1（P2和S2）互为同名端。 至于减极性，我们只需要简单的记住：若CT采用减极性，对于一次绕组电流从极性端流入，对于二次绕组电流从极性端流出。 如果将CT二次回路断开，将保护装置直接串联在一次回路中，流过装置的电流方向与CT减极性标注的二次电流方向相同。所以减极性标注对于判断二次电流的流向非常直观。
所以我国CT均采用减极性标注。 2、变压器两侧CT的接线方式 在模拟型变压器保护中，为了相位校正的需要CT有些情况下需要接成三角形。现在的微机型保护中，相位校正都在软件中实现，所以变压器两侧CT均使用Y接线。以下图所示的Yd-11变压器两侧CT的接线方式为例：
如图所示的CT接线形式，其高压侧及低压侧电流互感器二次绕组中，靠近变压器侧的端子连在一起，我们称为封CT的变压器侧。如果是靠近母线侧的二次绕组端子连在一起，则称为封CT的母线侧。 设高压侧电流互感器变比为nH，低压侧电流互感器变比为nL。分析流入保护装置的二次电流（Iha，Ihb，Ihc，Ila，Ilb，Ilc）与变压器一次电流（IHa，IHb，IHc，ILa，ILb，ILc）的对应关系。从图中可以看出高压侧二次电流从极性端流出，流入保护装置。低压侧二次电流从保护装置流出，从极性端流入CT二次绕组。若程序设定二次电流的方向以流入保护装置的（A,B,C）端为正方向，则有：
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：
电力变压器基本型号及参数知识
电力变压器基本型号及参数知识 干式变压器: 例如,(ＳＣＢ１０－１０００ＫＶＡ／１０ＫＶ／０.４ＫＶ): Ｓ的意思表示此变压器为三相变压器,如果Ｓ换成Ｄ则表示此变压器为单相。 Ｃ的意思表示此变压器的绕组为树脂浇注成形固体。 Ｂ的意思就是箔式绕组,如果就是Ｒ则表示为缠绕式绕组,如果就是Ｌ则表示为铝绕组,如果就是Ｚ则表示为有载调压(铜不标)。 １０的意示就是设计序号,也叫技术序号。 １０００ＫＶＡ则表示此台变压器的额定容量(１０００千伏安)。 １０ＫＶ的意思就是一次额定电压,０.４ＫＶ意思就是二次额定电压。 电力变压器产品型号其它的字母排列顺序及涵义。 (１)绕组藕合方式,涵义分:独立(不标);自藕(Ｏ表示)。(２)相数,涵义分:单相(Ｄ);三相(Ｓ)。(３)绕
组外绝缘介质,涵义分;变压器油(不标);空气(Ｇ):气体(Ｑ);成型固体浇注式(Ｃ):包绕式(ＣＲ):难燃液体(Ｒ)。(４)冷却装置种类,涵义分;自然循环冷却装置(不标):风冷却器(Ｆ):水冷却器(Ｓ)。(５)油循环方式,涵义:自然循环(不标);强迫油循环(Ｐ)。(６)绕组数,涵义分;双绕组(不标);三绕组(Ｓ);双分裂绕组(Ｆ)。(７)调压方式,涵义分;无励磁调压(不标):有载调压抑(Ｚ)。(８)线圈导线材质,涵义分:铜(不标);铜箔(Ｂ);铝(Ｌ)铝箔(ＬＢ)。(９)铁心材质,涵义;电工钢片(不标);非晶合金(Ｈ)。(１０)特殊用途或特殊结构,涵义分;密封式(Ｍ);串联用(Ｃ);起动用(Ｑ);防雷保护用(Ｂ);调容用(Ｔ);高阻抗(Ｋ)地面站牵引用(ＱＹ);低噪音用(Ｚ);电缆引出(Ｌ);隔离用(Ｇ);电容补偿用(ＲＢ);油田动力照明用(Ｙ);厂用变压器(ＣＹ);全绝缘(Ｊ);同步电机励磁用(ＬＣ)。 变压器型号 一、电力变压器型号说明如下:
变压器差动保护的功能及定值计算
差动保护的功能及定值计算 1 微机变压器差动保护功能 1.1比率制动式差动保护 比率制动式差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障，高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。当突变量大于0.25倍差动定值时投入，动作判据为; ｛Icd≥Icdset 当Izd≤Izdset时， Icd≥Icdset+K1(Izd-Izdset) 当Izd〉Izdset时, 电流方向以实际的功率方向为准。其中Icd为差电流: Icdset为差动保护整定计算值; Icdset为差动保护门槛计算值； Izd为保护制动电流 K1为比率制动系数（0.4～0.7）可选; H为变压器35kV侧流进差动保护实际电流; L为变压器10kV侧流进差动保护实际电流; １. 2二次谐波闭锁功能 变压器投入时，励磁涌值为变压器额定电流的5~8倍，励磁涌中含有63％比率的二次谐波电流Im2。微机差动保护设置了二次谐波闭锁差动保护功能，来防止变压器空载投入时励磁涌流导致差动保护误动作。二次谐波制动功能的判据如下: Icd2≥K2Icd 式中，Icd为差动电流的基波分量; Icd2为差动电流中的二次谐波分量; K2为二次谐波制动系数（０.１～０.４）可选; １.３差动速断保护 当变压器内部发生严重短路时，短路电流很大，由于铁芯饱和输出电压波形将发生畸变，为提高保护的可靠性和动作速度，差速断保护不受二次谐波闭锁条件限制直接动作，此功能由软件控制投入或退出。 １.４差流过大告警 动作判据为: Icd≥Icdset/2 式中，Icd为任一相的差动电流; Icdset为差动保护最小定值; 任一相差动电流大于差动电流定值一半时，运行超过３Ｓ后，发出差流过大告警信号。此功能由软件控制投入或退出。 １.５电流互感器二次回路断线监视功能 微机差动保护与传统常规差动保护在接线不同之处是: 为了判断电流互感器ＴＡ二次断线，差保高压侧ＴＡ必须接成星形接线，保护装置给出以下判据为: | a+ b+ c|>0.5A时,保护会发出断线警告信号，并由微机软件控制是否闭锁差动保护。此项功能均由自适应的门槛值控制，无需整定定值。 1.6变压器高压侧相位差与平衡补偿 Y，d——11组双绕组变压器，Y侧电流相位需要校正相位，常规接线高压侧TA的二次侧接成d型接线，而微机差动保护具有软件校正功能，只要投入Y/d功能即可，就校正了相位，相当于把二次接成了d型接线，TA二次输出线电流。 1.7变压器低压侧电流平衡系数 差保接线，变压器低压侧TA与高压侧TA二次电流平衡补偿，常规差保接线靠适当选择变压器两侧TA变比来实现，而微机差动保护是靠软件功能来完成，以高压侧二次电流为基
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
变压器差动保护的平衡系数
变压器微机差动保护平衡系数说明 1、影响变压器差动保护差流计算的因素 1）、变压器高低压侧电流幅值不同造成的不平衡。由于变压器高低压侧电压等级不同，所以变压器高低压侧的电流幅值不同。 2）、变压器高低压侧电流相位不同造成的不平衡。由于变压器接线方式导致高低压侧电压的相位不同，所以变压器高低压侧的电流相位也不同。 3）、变压器高低压侧电流互感器的不匹配造成的不平衡。由于电流互感器的变比是一个标准的数值，而变压器虽然容量是一个标准值，但其额定电流是一个不规则的数，所以，电流互感器的选择并不考虑其对差流的影响。 2、消除电流不平衡的方法 1）、通过引入平衡系数消除高低压侧电流幅值不同及高低压侧电流互感器不匹配造成的不平衡。 2）、根据变压器高低压侧电流的相位关系，通过数学公式的计算，消除变压器高低压侧电流相位不同造成的不平衡。 3、平衡系数概念和计算方法 1）、概念：两个不同单位或相同单位而基准不同的物量归算到同一单位或同一基准时所用到的比例系数就是平衡系数。举例如下： a、一斤大米3元，一斤白面2元，归算到大米侧，白面的平衡系数为2/3。 b、一斤大米3元，一斤白面2元，归算到白面侧，大米的平衡系数为3/2。 c、一斤大米3元，一斤白面2元，一斤鸡蛋4元，归算到鸡蛋侧，大米的平衡系数为3/4，白面的平衡系数为1/2。 2）、计算方法
主变的型号为100000kVA-110kV/35kV，高压侧一次额定电流：Ieg1=524.9A，低压侧一次额定电流：Ie d1=1649.6A，高压侧电流互感器变比：800/5，低压侧电流互感器变比：2000/1。 a、以高压侧电流互感器为基准，把高压侧电流互感器折算到低压侧。 I12=800*110/35=2514.3A，K ph2=2000/ I12=2000/2514.3=0.80。 b、以低压侧电流互感器为基准，把低压侧电流互感器折算到高压侧。 I21=2000*35/110=636.4A，K ph1=800/ I21=800/636.4=1.26。 c、以变压器额定电流为基准，把高低压侧电流互感器折算到额定电流侧。 K ph1=800/Ieg1=800/524.9=1.52, K ph2=2000/Ie d1=2000/1649.6=1.21。 举例验证： 高压侧一次电流Ig1=450A，低压侧一次电流Id2=1414.3A。 高压侧二次电流实际采样为：Ig2=Ig1/800=450/800=0.5625； 低压侧二次电流实际采样为：I d2=I d1/2000=1414.3/2000=0.7072； a、以高压侧电流互感器为基准，把高压侧电流互感器折算到低压侧，K ph2=0.80。 I12=800*110/35=2514.3A，K ph1=2000/ I12=2000/2514.3=0.80 差流I d= Ig2*1-I d1* K ph2=0.5625*1-0.7072*0.80=0.00326≈0。 b、以低压侧电流互感器为基准，把低压侧电流互感器折算到高压侧，K ph1=1.26。 I21=2000*35/110=636.4A，K ph1=800/ I21=800/636.4=1.26 差流I d= Ig2* K ph1-I d1*1 =0.5625*1.26-0.7072*1=0.00326≈0。 c、以变压器额定电流为基准，把高低压侧电流互感器折算到额定电流侧。 差流I d= Ig2*K ph1-I d2*K ph2=0.5625*1.52-0.7072*1.21=0.000712≈0。 4、数学公式的计算方法
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]
电力变压器设计原则
电力变压器设计原则 1．铁心设计 1．1铁心空载损耗计算：P 0=k p ?p 0?G W 其中：k p ——铁心损耗工艺系数，见表2； p 0——电工钢带单位损耗（查材料曲线），W/kg ； G ——铁心重量，kg 。 1．2铁心空载电流计算 空载电流计算中一般忽略有功部分。 （1）三相容量≤6300 kV A 时： 1230()10t f N G G G k q S n q I S ++??+??= ? % 其中：G 1、G 2、G 3——分别为心柱重量、铁轭重量、角重，kg ； k ——铁心转角部分励磁电流增加系数，全斜接缝k=4； q f ——铁心单位磁化容量（查材料曲线），V A/ kg ； S ——心柱净截面积，cm 2； S N ——变压器额定容量，k V A ； n ——铁心接缝总数，三相三柱结构n=8； q j ——接缝磁化容量，V A/ cm 2，根据B m 按表1进行计算。
（2）三相容量＞6300 kV A ：010i t N k G q I S ??= ? % k i ——空载电流工艺系数，见表2； G ——铁心重量，kg ； q t ——铁心单位磁化容量（查材料曲线），V A/ kg ； S N ——变压器额定容量，k V A 。 表2 铁心性能计算系数（全斜接缝） 注（1）等轭表示铁心主轭与旁轭的截面相等。 1．3铁心圆与纸筒之间的间隙见表3 表3 铁心圆与纸筒间隙 1．4铁心直径与撑条数量关系见表4 表4 铁心直径与撑条数量关系 续表4 铁心直径与撑条数量关系
1．5铁心直径与夹件绝缘厚度关系见表5 2．绝缘结构 2．1 10kV级变压器 2．1．1纵绝缘结构 （1）高压绕组（LI75 AC35） 1）饼式结构 导线匝绝缘0.45，绕组不直接绕在纸筒上，所有线段均垫内径垫条1.0mm；各线饼轴向油道宽度见表15；分接段位于绕组中部。 中断点油道 4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间）油道2.0mm，正常段之间0.5mm纸圈。整个绕组增加9.0mm调整油道。 2）层式结构 层式绝缘：首层加强0.08×2，第2层与末层加强0.08×1。当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段均垫内径垫条1.0mm。 （2）低压绕组（AC5） 当绕组不直接绕在纸筒上时，所有线段垫内径垫条 1.0mm，所有线段之间垫0.5mm纸圈。。 当高压绕组为饼式结构时，对应高压分接段处应注意安匝平衡。 2．1．2主绝缘结构 （1）铁心圆与纸筒之间的间隙见表3；低压绕组内纸筒厚2.0mm。当
变压器差动保护整定计算
变压器差动保护整定计 算 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
变压器差动保护整定计算 1. 比率差动 装置中的平衡系数的计算 1）．计算变压器各侧一次额定电流： 式中n S 为变压器最大额定容量，n U 1为变压器计算侧额定电压。 2）．计算变压器各侧二次额定电流： 式中n I 1为变压器计算侧一次额定电流，LH n 为变压器计算侧TA 变比。 3）．计算变压器各侧平衡系数： b n n PH K I I K ?=-2min 2，其中)4,min(min 2max 2--=n n b I I K 式中n I 2为变压器计算侧二次额定电流，min 2-n I 为变压器各侧二次额定 电流值中最小值，max 2-n I 为变压器各侧二次额定电流值中最大值。 平衡系数的计算方法即以变压器各侧中二次额定电流为最小的一侧为基准，其它侧依次放大。若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值大于4，则取放大倍数最大的一侧倍数为4，其它侧依次减小；若最大二次额定电流与最小二次额定电流的比值小于4，则取放大倍数最小的一侧倍数为1，其它侧依次放大。装置为了保证精度，所能接受的最小系数ph K 为，因此差动保护各侧电流平衡系数调整范围最大可达16倍。 差动各侧电流相位差的补偿 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。
变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Yo/Δ-11的接线，其校正方法如下： Yo 侧： Δ侧： 式中：a I ?、b I ?、c I ?为Δ侧TA 二次电流，a I '?、b I '?、c I '? 为Δ侧校正后的各相电流；A I ?、B I ? 、C I ? 为Yo 侧TA 二次电流，a I '?、b I '?、c I '? 为Yo 侧校正后的各相电流。其它接线方式可以类推。装置中可通过变压器接线方式整定控制字（参见装置系统参数定值）选择接线方式。 差动电流起动定值 cdqd I 为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，即： 式中：e I 为变压器二次额定电流；rel K 为可靠系数（一般取～）；er K 为电流互感器的比误差（10P 型取×2，5P 型和TP 型取×2）；△U 为变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）；△m 为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，可取为。在工程实用整定计算中可选取e cdqd I I )5.0~2.0(=，并应实测最大负载时差回路中的不平衡电流。 拐点电流的选取 对于稳态比率差动的两个拐点电流，装置分别取为和6Ie 。 斜率的整定
1、电力变压器仿真模型的设计
电力变压器仿真模型的设计 摘要 随着电力系统的飞速发展，对变压器的保护要求也越来越高。研究三相变压器地暂态过程，建立一个完善的变压器仿真模型，对变压器保护方案的设计具有非常重要地意义。 本文在Matlab的编程环境下，分析了当前的变压器仿真的方法。在单相情况下，分析了在饱和和不饱和的励磁涌流现象，和单相励磁涌流的特征。在三相情况下，在用分段拟和加曲线压缩法的基础上，分别用两条修正的反正切函数，和两条修正的反正切函数加上两段模拟饱和情况的直线两种方法建立了Yd11、Ynd11、Yny0和Yy0四种最常用接线方式下三相变压器的数学仿真模型，并在Matlab下仿真实现。通过对三相励磁涌流和磁滞回环波形分析，三相励磁涌流的特征分析，总结出影响三相变压器励磁涌流地主要因素。最后，分析了两种方法的优劣，建立比较完善的变压器仿真模型。 关键词：三相变压器、励磁涌流、仿真、数学模型
Abstract Along with the electric power system’ development, the request of the protection of the transformer is more and more high. It has count for much meaning to the transformer protecting project to study the transient of a three-phase transformer, and found a perfect three-phase transformer’s digital model. This paper is worked with Matlab, analyzes the current methods of transformer’s digital model. In single-phase transformer, it is analyzed that the inrush current in saturate and unsaturated states, and the characters of the single-phase transformer’s inrush current. In three-phase transformer, with the foundation of the method of compressing curves, we use respectively two modified functions, and two modified functions and two straight line to establish four kinds of transformer’s digital model, such as Yd11, Ynd11, Yny0, Yy0, and realize these with Matlab. After analyzing the wave form of the three-phase transformer’s inrush current and hysteresis, and the characters of three-phase transformer’s inrush current, it is concluded that the primary factors which affect three-phase transformer’s inrush current. Finally, after analyzing the advantages and disadvantages of two methods, a good digital model of three-phase transformer is established. Keywords:three-phase transformer, inrush current, simulation, digital model