变压器设计

变压器设计一．变压器设计简介：变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器有很多的类型有很多种，我这次设计的是电力变压器，主要是对电力输配电和对用户配电的一种电压转换。①设计要求：满足在户外低温环境下使用，满足未来五年内电力发展的需要。②变压器用途：用在农村电网的城市居民照明。我设计计算的是单相柱上式配电变压器，主要参数如下：参数：额定容量100KVA高压侧电压10KV低压侧电压0.22KV短路阻抗3.5%空载损耗240W负载损耗1650W空载电流1.3%相数单相频率50HZ二、铁芯计算1、铁芯材料：选用国标35Q145冷轧硅钢片，叠片系数：97.0df2、铁芯直径：每柱容量：2541002rizzhhmpP铁芯直径的估算：mm3.1162552425.00zhDPKD取120mm3、铁心中磁通(Φm)及磁通密度(Bm)计算普通电力变压器设定tmBe105.4,757.13-m4、铁心重量计算铁心柱重：KgSHmGtxzhzhzh08.1241065.737.101800210440铁轭重量：KgMmGtxe459.01065.7300210440e（800mm和300mm为目测）铁心重量：KgGGGGezh639.1431.19459.008.124tx5、空载损耗:WGPKPtxP5.231639.143535.105.1tx00（535.1txP，375.1txq）6、空载电流：%45.110/2%zh0xjjtxezhPqnSqKGGGI7、铁芯温升：一般为60K二、线圈计算1、线圈材料：选用纸包圆铜线标称直径00.1dmm标称截面积7854.0mm2S绝缘外径30.1mmDt绝缘重量（3.0t）时59.6%tC2、线圈型式：圆筒式(层式)线圈多层圆筒式线圈:常用于容量＜630kVA,电压3～35kV级的高压线圈。3、低压线圈每相匝数：9.1127240/dytdyeUW取整为2匝4、电压比偏差：529224010000127/2121UUnn%0019.0%10010000)10000529289.1(%100/)e(%UUWVt满足≤±0.25%5、线圈导线总截面积计算采用圆筒式径向并联数(mb)×轴向并联数(nb)=1×12q7854.07854.0111mmsnnmSbb6、线圈电流密度计算因使用铜导线，铜导线一般取2q/3mmAJ7、线圈平均匝长计算：由37.202PR得mmR47p295.01047210233pptRL8、线圈每相导线长度：mLLWLptqq6.1123.09、线圈导线电阻计算：043.07854.06.102135.0/qqqkSLR10、线圈导线重量计算：KgSLmGxqqx0112.0109.87854.06.111033q三．主纵绝缘1、高压电压10KV圆筒式线圈的主绝缘表(同设计手册)高压电压：10kv工频耐压：45kv雷电冲击：105kv内外线圈之内主绝缘距离：A1213mm；A``c110mm;δc13mm;A`c10mm；外线圈至铁腭距离：Hj130mm;hj120mm;δe2mm；内线圈至铁腭最小距离：H`j2≥252、高压电压10KV圆筒式线圈的纵绝缘表(同设计手册)出线方式：端部出线总段数：0.45绝缘水平（KV）：L1200AC85四、阻抗计算1、短路阻抗：refZZZ/100%由已知条件得短路阻抗为3.5%110010/2r2refPUZ2、短路阻抗允许偏差：有两个独立绕组的变压器，或多绕组变压器中规定的第一对独立绕组主分接阻抗值≥10%时,允许偏差±7.5%当阻抗值＜10%时,允许偏差±10%；其他分接当阻抗值≥10%时,允许偏差±10%当阻抗值＜10%时,允许偏差±15%。3、电阻分量计算：165.01001001650100/%rkPPRk%4、短路阻抗计：%5.3%%%22kkkRXZ五、负载损耗计算1、绕组导线电阻损耗：WRIPqxR3.4043.010m222、层式绕组的附加损耗系数:层式绕组的附加损耗系数（Kf%），其中包括导线的涡流损耗及在油箱等结构件中的杂散损耗系数,一般估计为:≤200kVAKf%=3%左右3、绕组附加损耗:WPKPRf129.03.4100%3)100/%(f4、引线损耗：WPKPRy043.03.41001()100/%(y）六、温升计算1、变压器在连续额定容量稳态下的正常温升限值规定名称温升限值（K）顶层油温升油不与大气直接接触的变压器60油与大气直接接触的变压器55绕组平均温升（用电阻法测量）65铁心、绕组外部的电气连接或油箱中的结构件通常不超过802、变压器的正常环境温度和冷却介质温度应符合下列条件：最高气温+40℃;最热月平均温度+30℃;最高年平均温度+20℃;最低气温－25℃（适用于户外式变压器）;最低气温－5℃（适用于户内式变压器）；水冷却入口处的冷却水最高温度+25℃；海拔不超过1000m。2、层式绕组的散热面：njkjsjsjzhHRKmS16qc102取2mzh，85.0sjK，7854.0sjR，cm80kjH，所以20067.0mSqc3、层式绕组的热负载：2qcqcm/98.6410067.0100%313.4/100/%1qWSKPfR七、引线绝缘1、引线外包绝缘及夹持附加绝缘的规定电压等级≤20KV变压器参考容量≤500KVA线引线材质原有导线或纸包圆铜线分接线引线材质原有导线或纸包圆铜线每边绝缘厚225.4每边附绝缘厚2mm每边伸出夹持件最小长度15mm附绝缘宽度100mm附绝缘材质电缆纸之前虽然学过电力变压器这门课程，但学到的都是表皮。通多做这次大作业才发现，之前上课学的简直就是闹着玩，所学课本参考价值很小。为此我特意去图书馆借了两本有关电力变压器的专业书籍来学习，本想照着书去找个例子来自己做做，等真正计算时才发现自己想的太简单了，现在的所学根本是不可能完成一台完整变压器的计算任务的，更不必说是去设计了。计算过程按照老师所给的《变压器速查速算手册》进行的，计算过程与选定变压器的技术数据存在误差，而且很多参数都不确定，都是自己参考估计的，例如变压器的窗高M0和H0等；一部分数据计算出来也有很大的误差，应该是数据带入的问题。总体来说报告还存在很多的不足，在写报告过程中，也看到了自己很多的不足，同时提高了自己的逻辑思考能力和公式编辑能力。很感谢张老师对我的教诲。感谢这次设计作业对我的锻炼。