双绕组空载调压电力110kV电力变压器设计计算

SF9-31500/110/11 双绕组空载调压电力
变压器设计计算
摘要
本文主要介绍了电力变压器的发展历史，并且针对SF9-31500/110/11
双绕组空载调压电力变压器进行了简单的电磁计算和设计，其中计算部分
包括：变压器的电路计算、变压器的磁路计算、变压器的漏磁效应、变压
器短路阻抗计算、变压器的绝缘、变压器温升计算、变压器电动力计算、
变压器整体重量计算等。最后的运算结果符合国家标准，完成了变压器的
整体计算。与此同时简单研究了提高 110 千伏电力变压器抗短路能力的措
施，其中包括设计和工艺：机械强度的校核；铁心的垂直度的控制；对导
线的材质的要求，抗拉强度控制；围板搭装前的处理，控制套装时各线圈
之间的间隙等。其中主要强调了提高绕阻抗短路能力的措施，包括：绝缘
件制造方面，绕组干燥处理
关键词 双绕组；电力变压器；短路
-I-目录
摘要......................................................................................................................I
Abstract............................................................................................................II
第1章 绪论........................................................................................................1
1.1 我国电力变压器发展及发展趋势..........................................................1
1.2 变压器计算的一般程序..........................................................................1
1.3 本课题的目的和意义..............................................................................4
第2章 电力变压器设计计算............................................................................5
2.1 技术条件..................................................................................................5
2.2 额定电压 电流计算................................................................................5
2.2.1 高低压线圈相电压计算..................................................................5
2.2.2 高低压线圈电流计算......................................................................5
2.3 变压器的电磁路计算..............................................................................6
2.3.1 铁心的确定......................................................................................6
2.3.2 线圈匝数计算..................................................................................6
2.3.3 电压比校核......................................................................................7
2.3.4 线段排列及计算..............................................................................7
2.3.5 导线选取..........................................................................................8
2.3.6 线圈计算..........................................................................................8
2.3.7 铁芯中心距的计算..........................................................................9
2.3.8 窗高的计算....................................................................................10
2.4 阻抗电压的计算....................................................................................10
2.5 导线重量和电阻阻值的计算................................................................11
2.5.1 导线长度的计算............................................................................11
2.5.2 导线电阻阻值的计算....................................................................12
2.5.3 导线重量的计算............................................................................12
2.6 负载损耗的计算....................................................................................12
2.6.1 电阻损耗........................................................................................12
2.6.2 涡流损耗........................................................................................13
2.6.3 杂散损耗........................................................................................13
2.6.4 引线损耗........................................................................................14
2.7 空载损耗和空载电流的计算................................................................14
2.7.1 铁芯硅钢片总重............................................................................14
2.7.2 空载损耗的计算............................................................................14
2.7.3 空载电流的计算............................................................................14
-II-2.8 温升计算................................................................................................15
2.8.1 线圈对油的温升计算....................................................................15
2.8.2 油箱尺寸的计算............................................................................16
2.8.3 油对空气的温升计算....................................................................16
2.9 短路电动力的计算................................................................................17
2.9.1 安匝分布的计算............................................................................17
2.9.2 漏磁计算........................................................................................17
2.9.3 短路电流稳定值倍数....................................................................18
2.9.4 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力........................................18
2.9.5 线圈导线应力计算........................................................................18
2.10 变压器重量的计算..............................................................................19
2.10.1 总油重量的计算..........................................................................19
2.10.2 器身重量......................................................................................20
2.10.3 油箱重量......................................................................................20
2.10.4 附件重量计算..............................................................................20
2.10.5 总重量计算..................................................................................20
2.11 本章小结..............................................................................................20
第3章 提高110kV电力变压器抗短路能力的措施......................................21
3.1 研究意义................................................................................................21
3.2 提高变压器抗短路能力的方法与措施................................................21
3.2.1 提高变压器抗短路能力在设计上采取的措施............................21
3.2.2 提高变压器抗短路能力工艺上采取的措施................................23
3.3 本章小结................................................................................................25
结束语................................................................................................................26
-III-第 1 章 绪论
1.1 我国电力变压器发展及发展趋势
电力变压器发明与十九世纪末，它为现代远距离恒定电压电流东电系
统的发展奠定了基础。在十九世纪之前，公用供电的早期阶段里，均采用
直流发电系统，人们不得不把发电设备靠近负载地点[1]。
于是在各种理论与实践的大力支持下，电力研究学者的共同努力下，
电力变压器应运而生了。
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 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、主要几何尺寸、
性能参数和各部分温升以及变压器重量等。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，以下介绍变压
器设计计算步骤[2]：
a. 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。
b. 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。