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1、目录摘要 3Abstract 6第 1 章 绪论 71.1 课题背景 71.2 变压器在电力系统中的作用 71.3 电力变压器的发展 71.4 电力变压器的结构特点 111.5 电力变压器性能参数 121.6 变压器的设计原则 131.7 变压器计算的一般程序 13第 2 章 变压器电磁计算 152.1 本设计的技术条件 152.2 变压器设计 152.2.1变压器主要结构的确定 152.2.2硅钢片的选用 152.2.3 铁心直径的确定 152.2.4 铁心截面积确定 162.2.5 铁心级数的确定 162.3 电磁计算 172.3.1额定电压和额定电流的计算 172.3.2 绕组匝数计算
2、172.3.3绕组计算 192.3.4绝缘半径及导线长度计算 222.3.5 75C时绕组直流电阻计算242.3.6 绕组导线质量计算252.3.7 短路阻抗计算262.3.8 负载损耗的计算282.3.9 空载损耗及空载电流计算 292.3.10 绕组的温升计算312.4 油箱尺寸计算342.4.1 油箱尺寸估计342.4.2 箱壁散热面积计算352.4.3 散热器的选择及油和绕组温升的计算 352.5 短路电动力计算382.5.1 绕组区域划分382.5.2 安匝分布计算382.5.3 漏磁计算392.5.4 短路电流稳定值倍数计算 402.5.5 不平衡安匝漏磁组所产生的总轴向力计算 4
3、02.5.6 绕组导线应力计算 412.6 变压器质量计算 432.6.1 总油量计算 432.6.2 变压器箱体质量计算 442.6.3 附件质量计算 452.6.4 变压器总质量计算 462.7 本章小结 46结论 47致谢 48参考文献 49附录 50100/35/0.4 电力变压器的电磁设计摘要电力变压器是电力网中的主要电气设备。其设计和制造的好坏是直接 影响其运行质量和经济效益的关键所在，因此电力变压器的电磁计算就显 得尤为重要。电磁计算的任务在于确定变压器的电、磁负载和主要几何尺 寸，计算性能数据和各部分的温升以及计算变压器的重量、外型尺寸和取 得比较合理的技术经济效果。计算结果必
4、须满足国家标准及有关技术标准 的规定和使用部门的要求。本文对 100kVA，35kV 电力变压器进行了电磁计算。首先对电力变压器 的发展历史、基本的特性及变压器的设计方法进行了简单的阐述。在电磁 计算中，最开始是铁心的选择，这是变压器设计的起点也是一个关键点， 然后是变压器绕组材料和型式的选择，绕组有关数据的计算，最为关键的 是短路阻抗、负载损耗、空载电流、空载损耗等变压器性能参数的计算， 最后完成变压器油箱、变压器温升、短路电动力、变压器总油量和总质量 的确定与计算。其中的短路阻抗计算困难最大，需要经过反复计算才能达 到技术要求。在电磁计算的全过程中较为详细的阐明了电力变压器计算的 基本公式
5、和计算方法，给出了一套完整的设计方案。关键词 电力变压器；电磁计算；绕组Power transformer is the main electrical grid equipment. The design and manufacture of good or bad is directly affect the operation quality and economic benefit of the key, so the electromagnetic computing power transformer are particularly important. Electromagne
6、tic computing task is to determine the transformer electrical, magnetic load and the main geometry size, computational performance data and various part of temperature rise and calculation of the weight of the transformer, shape and size have been compared reasonable technical and economic effect. T
7、he calculation results must meet the national standards and relevant technical standards of regulations and use the requirements of the department.In this paper, the 100 kVA, 35 kV power transformer in the electromagnetic computing. First of power transformer, the development history of the basic ch
8、aracteristics and the transformer design method of simple paper. In the electromagnetic computing, the beginning is the choice of core, this is the starting point of the transformer design is also a key point, and then is winding materials and pattern of choice, winding data about the calculation, t
9、he most important thing is short circuit impedance, load loss, idle current no-load loss, such as the performance parameters of transformer calculation, and finally complete transformer oil tank, transformer, electric power, short-circuit temperature transformer oil and total quality always set and
10、calculation. One of the most difficult calculation short-circuit impedance, need to pass the repeated calculation to achieve technical requirements. In the electromagnetic computing in the whole process of the more detailed illustrates the basic formula computing power transformer and calculation me
11、thods, gives a complete set of design scheme.Key words power transformer; Electromagnetic computing; winding第1章 绪论1.1 课题背景我国的电力变压器制造工业，从建国以来，随着国民经济建设的发展 特别是随着电力工业的大规模发展而不断发展。电力变压器单台容量和安 装容量迅速增长，电压等级也相继提高。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年代已发展到500kV级电力变压 器，近几年电压等级更是发展到了750kV、800kV、1000kV。
12、建国前的1936 年，我国只能生产单台容量为300kVA的小型配电变压器，到建国后50年代 中期已能仿制31500kVA的电力变压器，电压等级已发展到110kV。60年代 初我国由仿制阶段过渡到自行设计和制造阶段， 60年代中期已发展到制造 220kV、120000kVA电力变压器。到60年代末期，电力变压器的容量已经发 展到260000kVA。70年代初期已达到生产330kV级、360000kVA电力变压器 的水平，到 80年代国内最大容量为 400000kVA， 1995年制造出了容量为 450000kVA电力变压器。我国西北地区的刘关线330kV系统中所用的升、降 压电力变压器、联络用自
13、耦变压器，全部为国产品。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 1500k V特高压方向发展。1.2变压器在电力系统中的作用变压器在电力系统中的主要作用是变换电压，以利于电能的传输。电 压经升压变压器升压后，可以较少线路损耗，提高送电经济型，达到远距 离送电的目的；电压经降压比变压器降压后，获得各级用电设备的所需电 压，以满足用户使用的需要。11.3电力变压器的发展变压器是利用互感原理来改变同频率交流电压高低的一种电气设备， 在电力系统输送配电中占有很重要的地位，且极为广泛地应用于国民经济 的各个领域。据统计，每1kVA的发电机容量，需88.5kV
14、A的变压器与之 配套。因此，各国都在大力研究如何有效地降低变压器自身的能耗，特别 是大幅度降低空载损耗，以达到节能的目的。一、国外中小型电力变压器的发展概况为了降低变压器自身损耗，各国都制定了低损耗变压器的标准，并在政 策上对节能变压器的生产给予优惠。日本、德国、比利时、意大利、瑞士 等国家，在高效节能变压器的研制、开发和应用上领先一步，相继研究出 一些降低变压器损耗的新材料、新工艺，并在结构上对变压器加以改进（如 高导磁优质冷轧晶粒取向硅钢片、非晶合金卷铁芯、无氧铜导线、箔式绕 组、全斜拉板绑扎铁芯，瓦楞油箱、超导技术等）。由于不断的探索研究， 变压器节能效果越来越显著，且体积、重量减小，可
15、靠性提高，从而使高 效节能变压器的开发和应用更加深入和广泛。如日本大阪变压器厂生产的 非晶合金变压器（1992 年占变压器产量的 10%），所用的非晶合金铁芯在 60Hz、1.4T时的铁耗为0.21W/kg，仅为现有优质硅钢片在相同条件下铁耗（0.9W/kg）的1/4,节能效果十分显著。瑞士 ABB公司研制的330kVA单相超导变压器，其绕组由铁镍合金制成，浸在-2690C的液氦中使用，这种超导变压器的体积比普通变压器小 70%，损耗降低 50%二、我国变压器的发展概况为了赶超世界水平，我国加快了电力变压器更新换代，积极研究、开发高效节能变压器并将其快速的推广应用。我国电力变压器幸好更新换代的过程是SJ T S T S T S T S T S T SCB T SH11 。56789我国高效节能变压器的研制从1979年开始，当时沈阳变压器研究所受机械部电工总局委托，研制 SL 节能变压器。71982 年 5 月， SL 系列节能铝线变压器通过国家级技术鉴定，其性能7达到西德 DIN 标准。由于该系列变压器选用优质冷轧晶粒取向硅钢片，并 采用 450全斜接缝，铁耗明显降低，与同容量老型号变压器相比，空载损耗降低41.5%左右，且体积小、重量轻。因此，它受到电力系统和用户欢迎，在国内迅速得到推广应用。198
