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干式變壓器的設計與計算

時間:2021-12-20 來源:http://www.lesbopinktube.com/ 點擊:24次

  干式變壓器是電磁感應原理的電器設備,本文重點以三相電力干式變壓器為主,說明其工作原理及設計計算要點。

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  一、概述

  1. 干式變壓器的定義及工作原理

  干式變壓器是借助于電磁感應原理,以相同的頻率,在兩個或更多的繞組之間,變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。

  2.干式變壓器用途及分類(如下圖)

  干式變壓器設計及計算要點總結

  (1)輸送距離:1km/kV

  (2)干式變壓器總容量:約為發電機裝機容量的8~10倍。

  3.基本技術參數(訂貨須知)

  (1)型號:

  (2)額定容量:三繞組容量分配比如:100/100/100或100/100/50;

  (3)電壓組合:如:(110±8×1.25%)/(38.5±2×2.5%)/10kV

  (4)連接組標號:如:YN yn d11 D Z;

  (5)額定頻率:如50或60Hz;

  (6)空載電流:標準規定允許偏差:+30%;

  (7)空載損耗:標準規定允許偏差:+15%;

  (8)負載損耗:標準規定允許偏差:+15%;但總損耗不得超過+10%;

  (9)短路阻抗:標準規定允許偏差:主分接:阻抗≥10%時 ±7.5%;阻抗<10%時 ±10%;其他分接:阻抗≥10%時 ±10%;阻抗<10%時 ±15%;

  (10)絕緣水平:有全絕緣及分級絕緣之分;特別注意中性點絕緣水平;

  (11)冷卻方式:ONAN;ONAF;OFAF;ODAF;OFWF;ODWF;

  (12)套管電流互感器要求:

  (13)套管要求:如:泄漏比距(如:3.0cm/kV等)、拉力、防污、排列方式等;

  (14)開關要求:

  (15)噪聲要求:如65dB(標準規定測量距離:ONAN為0.3m; ONAF或OFAF為2m);

  (16)局放要求:如500pC(標準規定測量電壓:1.5Um 5min;1.732Um ;5s 1.5Um 30min);

  (17)小車及軌距的要求:

  (18)外形尺寸及運輸尺寸;重量及運輸重量的要求:

  (19)其他要求。

  二、鐵心設計及計算

  1.鐵心的作用:干式變壓器是根據電磁感應原理制造的,磁路是電能轉換的媒介,由于鐵心是采用導磁率較高的硅鋼片疊積而成,只要通入較小的勵磁電流,就能得到所需要的磁通。

  2.鐵心的材料:常用冷軋硅鋼片的牌號及疊片系數如下表。由于硅鋼片表面已有附著性較好的絕緣薄膜,故可不涂漆。疊片系數取決于絕緣膜厚度、波浪度、同板差及毛刺的大小。

  干式變壓器設計及計算要點總結

  3.鐵心截面形狀:鐵心柱截面形狀為圓內接階梯形,鐵心直徑φ70~φ1600的級數為6~26級(1/4圓內)。當鐵心直徑為φ70~φ395時,鐵軛截面形狀與鐵心柱截面形狀相同;當鐵心直徑φ340~φ1600時鐵軛截面形狀為D形。

  4. 鐵心直徑:D0=KD Pzh0.25

  式中:KD—直徑經驗系數,冷軋硅鋼片,銅導線KD=52~57

  Pzh—每柱容量(kVA)

  5.磁通密度選擇原則:

  鐵心磁密一般熱軋硅鋼片取1.4~1.47T;冷軋硅鋼片取1.6~1.75T

  6. 空載損耗:

  干式變壓器在空載時測得的損耗,空載損耗主要包含鐵心硅鋼片中磁滯損耗(與頻率成正比)和渦流損耗(與頻率平方成正比)等。

  7. 空載電流:

  干式變壓器在空載時測得的電流,空載電流中主要是勵磁電流無功分量(與頻率成正比)和空載損耗產生的有功分量。

  8. 影響空載性能的因素

  8.1 鐵心材質:熱軋比冷軋硅鋼片空載損耗及電流大;硅鋼片每片厚度愈厚,空載損耗及電流也愈大,但太薄又會增加工藝附加系數;一般采用每片厚度為0.23、0.27、0.3mm;

  8.2 鐵心磁密:鐵心磁密選過高,空載損耗及空載電流均會增加。

  8.3 疊片形式:每疊片數多,空載損耗及空載電流均會增加,一般采用2片一疊。

  8.4 接縫形式:有取向冷軋硅鋼片,一般采用全斜接縫,如采用半直半斜接縫時,每增加一個直接縫會使空載損耗增加3.5%左右;

  8.5 毛刺大?。好檀?,空載損耗及空載電流均會增加,一般≤0.03mm;

  8.6 夾緊方式:采用穿心螺桿比用粘帶及綁扎帶綁扎,空載損耗及空載電流增加。

  8.7 制造工藝:如剪切、搬運、摔打均會產生應力,從而使空載損耗及空載電流增加;

  8.8 清潔程度:保持鐵心清潔無灰塵、無異物,否則也會使空載損耗及空載電流增加。

  三、繞組設計及計算

  1.導線材質:干式變壓器繞組的導線常采用電解銅或無氧銅桿(電阻率約低1%~1.5%)拉制的圓銅線及銅扁線制成縮醛漆包線、紙包線、組合導線及換位導線。也曾用過鋁導線,但由于鋁導線電阻率較高、機械強度較差、焊接較困難現已很少采用。

  2.繞組形式:圓筒式(層式):單層、雙層、多層圓筒式及分段圓筒式。常用于中小型的高壓或低壓繞組。

  螺旋式:單、單半、雙、雙半、四、四半螺旋式;常用于中大型的低壓繞組。

  連續式:常用于中大型的高壓及低壓繞組。

  糾結式:常用于66kV及以上大型的高壓繞組。

  內屏式:常用于66kV及以上大型的高壓繞組。

  3.繞組排列:雙繞組:高—低排列。三繞組:降壓干式變壓器為高—中—低;升壓干式變壓器為高—低—中排列。

  4.電壓比偏差:

  額定電壓比是一個繞組的額定電壓與另一個具有較低或相等額定電壓繞組的額定電壓之比。

  電壓比(變比或匝比)的偏差是產品的實測的空載電壓比與規定的標準電壓比之差,常以規定的標準電壓比的百分數表示。標準GB1094.1規定的空載電壓比允許偏差,如表所示。為考慮制造和測量的偏差,在計算時,一般不應超過下表中規定的允許偏差值的一半,即空載電壓比允許偏差的計算值,常取V%≤±0.25%

  當高壓繞組電壓較低,且容量較大的產品,電壓比(特別是分接電壓比)的允許偏差,如達不到要求時,應要及時與用戶協商。


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