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1、哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计题 目： OSFSZ11-180000/220有载调压自耦变压 器电磁设计 院 系： 电气与电子工程学院 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 2012年 6 月 24 日哈尔滨理工大学学士学位论文OSFSZ11-180000/220有载调压自耦变压器电磁设计摘 要随着我国国民经济的迅猛发展,对电力的需求不断加大,从而促进了输变电行业的发展。经济发达地区的城市居民用电量已达到或接近先进国家水平,220kV变压器已进入城市中心地区和工业经济园区,成为供电的中枢。220kV变压器可以做成油浸式自耦变压器,这样可以节省铜、硅钢片、绝缘材料等原材料,还可以降低损耗
2、,减小变压器的体积等。如果设计合理,就会生产出低损耗、低噪音、安全性强、抗短路、低局放的自耦变压器。自耦变压器的短路阻抗计算与普通的变压器不同,因为其原副边不仅有磁的联系,还有电的联系。本文在参考大量文献的基础上，分析了我国电力变压器行业的现状和发展趋势，阐述了电力自耦变压器的基本原理和基本结构特征，根据电力自耦变压器设计的基本思路，按照目前变压器设计的一般方法，完成了一台180000kVA/220kV有载调压自耦变压器的计算工作，主要内容包括阻抗电压、空载、负载损耗、温升、短路电动力等的计算。电磁计算结果满足国家标准和技术参数的要求。关键词短路阻抗；负载损耗；温升Design of OSFS
3、Z11-180000/220 autotransformer Abstract With the enhancement of national economy in our country, the need of electric power increases continuously, and electric transmission and transformation industry develops rapidly. Electric consumption of urban population in developed areas has approached that
4、of developed country. Transformers of 220kV grade have been used in central zone of city and industrial development Zone, and have become power-supply centrums. Transformers of 220kV grade can be produced into oil-immersed autotransformer, in order to reduce load loss, minish transformers volume and
5、 economize materials, for example, copper, silicon sheet steel and insulation material, etc. The autotransformer can be produced with low loss, low noise, high security, few short-circuit and low partial discharge with reasonable design. Because of the magnetic and electric relation between the firs
6、t side and second side, the short-circuit impedance calculation of the autotransformer is different from common transformer. Based on the information and extensive literature, this article analyzes the present basic principle and basic structure of transformer, and also, the present situation and th
7、e development of our countrys autotransformer industry. According to the general designing method and the basic designing ideas of autotransformer, a whole electromagnetic calculation of a 180000kVA/220kV OLTC autotransformer has been completed in the article. The results of the electromagnetic calc
8、ulation meet the requirements of national standards and technical parameters, including the main contents of impedance voltage, load and no-load loss, temperature rise, short-circuit electromagnetical force and so on. As development of Chinese transformer manufacture technology.Key wordsshort-circui
9、t impedance;load loss; temperature rise目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 我国电力变压器的最新发展趋势及现状21.3 本章小结2第2章 电力自耦变压器的原理与结构32.1 电力自耦变压器的作用32.1.1 电力自耦变压器的工作原理32.1.2 自耦变压器的作用42.1.3 自耦变压器接线42.2 电力自耦变压器的结构特点62.3 自耦变压器优缺点62.4 电力自耦变压器的性能参数72.5 变压器计算的一般程序72.6 论文研究的内容82.7 本章小结8第3章 OSFSZ11-180000/220变压器电磁计算103.1
10、 产品规格及技术要求103.2 主要材料103.3 变压器设计103.3.1 变压器主要结构的确定103.3.2 铁心直径的选择113.3.3 铁心截面的设计113.3.4 变压器主、纵绝缘的确定123.3.5 绕组型式的选择、绕组排列及导线的选择133.4 电磁计算133.4.1 额定电压和额定电流的计算133.4.2 绕组匝数的计算143.4.3 绕组计算183.4.4 绝缘半径及导线长度计算213.4.5 绕组导线质量计算233.4.6 短路阻抗计算243.4.7 空载损耗与空载电流的计算273.4.8 负载损耗的计算283.4.9 绕组表面对油的温升计算333.5 油箱尺寸的计算363
11、.5.1 油箱尺寸的估计363.5.2 箱壁散热面积的计算373.5.3 散热器的选择及油和绕组温升的计算373.6 短路电动力计算383.6.1 绕组的区域划分393.6.2 安匝分布计算413.6.3 漏磁计算413.6.4 短路电流稳定值倍数计算423.6.5 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力计算433.6.6 绕组导线应力计算443.7 变压器质量计算453.7.1 总油量计算453.7.2 变压器箱体质量计算463.7.3 附件质量计算473.7.4 变压器总质量计算473.8 本章小结48结论49致谢50参考文献5151- -第1章 绪论1.1 课题背景自新中国成立以来，尤其是改革
12、开放以后，我国的电力工业取得了突飞猛进的发展。迄今，全国的总装机容量与年发电量都已跃升到世界第二位，成为了名副其实的“电力大国”，其成就是十分巨大的和惊人的。但是，由于我国人口众多，在按人口平均的装机容量与年用电量方面，仍处于发展中国家的中等水平。今后，随着我国在新世纪国民经济迈向全面的小康社会，电力工业必将取得更快的发展。而变压器是电力系统中的一个极其重要的设备，无论是发电厂、变电所、输配电网络还是广大的用户以及国民经济的各个部门，都使用着各式各样的变压器。据统计，每增加1kW的发电装机容量，就需要配套6-8kVA的变压器，可见，今后随着整个国民经济的高速发展，对变压器的需要量还将不断增加。
13、因此，作为电网建设重点环节的变压器，将具有比其他电力设备更长的景气周期和更持久的增长。从19世纪80年代发明变压器以来，电力变压器的原理未曾改变，但随着年代的推进，先进生产设备的日臻完善，变压器的各项技术参数也愈来愈先进。产品的开发不只强调降损，而是从运行可靠性、安全环保、方便维修、节能降耗、控制成本等方面进行综合考虑，从而研制出低损耗、低噪音、安全性强、抗短路、低局放的变压器。新结构、新工艺、新材料的综合发展与结合，会不断推出质量更高、可靠性更好的变压器产品。电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成
14、反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压，就可在功率不变的情况下减少送电损失，节约能源，提高经济效益。变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用户生活、工作、生产的用电需要。随着我国国民经济的迅猛发展，对电力的需求不断加大，从而促进了输变电行业的发展。目前国内外变压器的总的趋势是向高电压(750kV1000kV)、大容量(840MVA、1000MVA)，低局放、低损耗、小体积、轻重量、低价格的方向发展。这无疑对现行变压器的设计及制造技术提出了新的挑战。而提高超高压变压器的生产供应能力，需要从设计、制造和生产运行环节上下功夫，提高
15、变压器的质量和可靠性。根据不同用途，变压器可以分为许多类型：电力变压器、电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、电抗器、调压器、矿用变压器和其他特种变压器。其中电力变压器又分为降压变压器、升压变压器或者分为发电机用变压器和配电变压器及联络变压器。按照绝缘和冷却条件来分，可分为油浸式变压器和干式变压器。为了加强绝缘和冷却条件，变压器的铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中。在特殊情况下，例如在路灯，矿山照明时，也用干式变压器。本论文研究的220kV级降压自耦变压器属于油浸式电力变压器。1.2 我国电力变压器的最新发展趋势及现状电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。20世纪50年代以来特别是改革开放以来为满足我国电力工业发、变、配电工程的建设需要电力变压
