电力变压器保护毕业设计 - 图文 (2)

随着变压器技术的发展，其结构越来越趋于复杂。变压器的品种繁多，结构型式也是千变万化，如图1-2为一台电力变压器外形结构。结合电力变压器的基本结构概况作一介绍，其结构组成部分如下（图1-3）：

图1—2 电力变压器外形实例图

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图1—3 电力变压器基本构成

变压器是由套在一个闭合铁芯上的两个绕组组成的，铁芯和绕组是变压器最基本的组成部分。此外，还有油箱、储油柜、吸湿器、散热器、防爆管或压力释放阀、绝缘套管等等。变压器各部件的作用如下：

铁芯：它是变压器电磁感应的磁通路，变压器的一、二次绕组都绕在铁芯上，铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠装成的闭合磁路。为了减少涡流，铁芯一般采用含硅1%～4.5%，厚度为0.23mm～0.35mm的硅钢片叠装而成。

绕组：它是变压器的电路部分。变压器分高、低压绕组，即一次、二次两绕组。它是由绝缘铜线或铝线绕成的多层线圈套装在铁芯上。导线外边的绝缘一般采用纸绝缘。

油箱：它是变压器的外壳，内装铁芯、绕组和变压器油，同时起一定的散热作用。

储油柜：当变压器油的体积随油温的变化而膨胀或缩小时，储油柜起着储油和补油的作用，以保证油箱内充满油。储油柜还能减少油与空气的接触面，防止油被过速氧化和受潮。一般储油柜的容积为变压器油箱容积的1／10。储油柜上装有游标管，用以监视油位的变化，即油位计。

吸湿器：由一个铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂如硅胶。储油柜内的油是通过吸湿器与空气相通。吸湿器内装干燥剂吸收空气中的水份及杂质，使油保持良好的电气性能，吸湿器又称呼吸器。

散热器：当变压器上层油温与下层油温产生温差时，通过散热器形成油的循环，使油经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。为提高变压器油冷却得效果，可采用风冷、强迫油循环和强油水冷等措施。

安全气道：装于变压器的顶盖上，桶状或喇叭形管子，管口用玻璃板封住并用玻璃刀刻上“十”字。当变压器内有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，这时安全气道玻璃板破碎，油及气体从管口喷出，以防止变压器油箱爆炸或变形，目前一般采用压力释放阀来代替安全气道又称防爆管。

高、低压绝缘套管：它是变压器高、低压绕组的引线到油箱外部的绝缘装置，起着固定引线和对地绝缘的作用。

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分接开关：它是调整电压比的装置。双绕组变压器的一次绕组及三绕组变压器的一、二次绕组一般都有个分接头位置3～5（三个分接头中间分接头为额定电压位置，相邻分接头相差±5%，多分接头的变压器相邻分接头相差±2.5%）。

气体继电器：它是变压器的主要保护装置，装于变压器的油箱和储油柜的连接管上。变压器内部发生故障时，气体继电器的上触点接信号回路，下触点接断路器跳闸回路，能发出信号并使断路器调闸。

二、变压器设计计算应注意的问题

设计者在计算前，应仔细审阅合同规定的详细要求条款与有关标准的规定，尤其对非标准产品和某些特殊要求的产品，应引起足够的重视，常见非标准及特殊要求如下：

a.变压器是否在正常条件下使用，如环境温度、海拔高度等。 b.三绕组变压器及自藕变压器的容量组合。.

c.电压组合、调压范围及有载调压变压器级电压的选取。 d.变压器绝缘水平有无特殊要求（主要指高压变压器）。 e.阻抗电压有无特殊要求（主要指高压变压器）。 f.空载损耗和负载损耗之比是否有特殊要求。

三、变压器设计计算步骤

a.决定基本的电磁参数：决定高压、中压及低压绕组的线电压、相电压、线电流、相电流及绕组电流。

b.铁心直径估计和绕组匝数的确定。

c.绕组计算及主纵绝缘的确定：主要包括高、中及低压绕组型式的选择，绕组尺寸的计算，主、纵绝缘距离的确定，对于高电压大容量变压器应进行冲击分布和绝缘强度的计算。 d.阻抗电压计算

e.绕组数据、铁心数据及油箱尺寸的计算。

f.损耗计算：空载损耗、负载损耗计算，而负载损耗中主要是涡流损耗、不完全换位损耗及结构损耗的分析计算。

g.温升计算：包括绕组对油的温升以及不同冷却方式的温升计算。

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h.绕组机械力的计算。 i.重量计算。

j.夹件、压板、油箱等部位机械强度的分析计算。

第二章 电力变压器电磁计算

2.1 技术条件

1. 额定容量：500KVA，3相， 2. 频率: 50Hz

3. 额定电压：高压10kV；低压0.4kV 4. 额定电流：高压：28.87A；低压：721.7A 5. 绕组连接方法：Dyn11 6. 额定电压比：10±5%/0.4kV 7. 空载电流：I0%≤1.2% 8. 空载损耗：680W 9. 负载损耗：5150W 10. 阻抗电压：Uk%≤4%

2.2额定电压和电流的计算

2.2.1高、低压线圈额定电压计算

1. 高压线圈为D联结： 线电压：

UL=Up=10(kV)

2. 低压线圈为Y联结： 相电压：

(V) UL=400Up=UL400==230.94(V) 332.2.2高、低压线圈额定电流计算

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1. 高压线圈电流：

IL=SN500==28.87(A) 3UL3×10IP=IL28.87==16.67(A) 332. 低压线圈电流：

IL=IP=SN500==721.7(A) 3UL3×0.42.3铁芯主要尺寸的确定

2.3.1铁芯直径选择

铁芯柱直径的大小，直接影响有效材料的消耗、变压器的体积及性能等技术指标，故选择技术经济合理的铁芯直径是变压器计算的重要内容。硅钢片重量和空载损耗随铁芯柱直径的增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗则随铁芯柱直径增大而减小。合理的铁芯柱直径，应使硅钢片和导线材料用量比例适当，达到最经济的效果。铁芯直径选得过大时，铁重增大，而用铜量减少，变压器成矮胖形；铁芯直径选得过小时，则会得到相反的结果。

变压器每柱容量：

Sz=SN500==166.67(kVA) 33应用经验公式计算铁芯柱直径，查《电力变压器计算》表3.5冷轧片Kd取50~55。

D=(50~55)*4(S/3)=(50~55)*4(500/3)=180~198mm

取D=188mm。

硅钢片选取：该变压器的硅钢片是冷轧高导磁取向硅钢片，型号为27QG100，即标称厚度为0.27mm.这种硅钢片性能好，单位损耗小：50HZ， 1.7T时单位铁损1.0w/kg，多为低损耗比变压器所采用。最小磁感应强度B800=1.85T（在50Hz、

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