变压器的设计计算方法

变压器的设计计算方法
变压器的设计计算方法变压器的设计计算方法 1 .电压计算公式（1）.Y 丫0型U相=U线/ V 3相=1线（2）.△ 型U 相=U线I相=1线/ V 3欲心直径的估算D=K K——经验系数（一般取52〜57）P——每柱容量（P=Se/3）通过查表：
得AC铁心的截面面积3 .低压线圈匝数计算（1）.初算每匝的电压Et' Et ' =BX At/450-B磁通密度（通常为17.1〜17.5）（2）.初算低压线圈匝数Wd Wd‘ =1相/Et '相-----低压线圈相电压按照公式计算低压线圈匝数Wd不一定是整数，若舍
去小数位时，磁通密度B将比初算Et时大，若进位为整数
匝时，磁通密度B将比初算Et时小。

（3）.确定每匝的电压Et Et=U相/ Wd式中：
Et值算至小数点后三位（4）.磁通密度的计算B=450Et /
At=Et XI05 / 222 怒式中：
B的单位为千高斯（5）.磁通的计算少m=450Et式中：
少m的单位为千线4 .高压线圈匝数计算（1）.首选计算最大和最小分接相电压=U相X （1 ±5%）（2）.根据分接电压计算分接匝数WG仁U相/Et U相----高压额定相电压
W G仁U相/Et U相----高压最大分接相电压W G2=U相/Et U 相----高压最小分接相电压（WG1、W G1、W G2都取整数匝）（3）.电压校核根据匝数WG1计算计算电压U相'
＜0.25%最大或最小分接电压的计算公式同上 5 .低压层式
线圈的导线选择（1）.选用导线时应注意宽厚比：
层式为1.5〜3（2）.导线截面积的计算A=I相/ J I相---低压相位电流A-----导线截面积J——电流密度（电流密度一
般取2.3~2.5）#由导线截面积A查得导线宽度和厚度（指带绝缘的）（3）.一般来说容量在630KVA以下线圈形式用
双层式。

一般来说容量在2000KVA〜630KV A线圈形式用单层式。

（4）.每层匝数的确定Wx=总匝数/ 2 /并联的根数
Wx-----每层匝数H ---------- 线圈高度（H=总匝数/2 ＞导线的宽度）（5）.低压线圈高度的计算H=b（绝缘导线宽度）＞n （导线沿线圈高度方向并绕根数）＞11 （层的匝数）+b （沿辐向
有两根导线并绕时，贝U加” b” + £ （绕制裕度）#线圈高度
取0或5为尾数（6）.低压线圈辐向尺寸的计算B=a （绝缘导线厚度）＞1（导线沿辐向并绕根数）＞n' （1层数）+ £ 1 （层间的绝缘厚度）+ £ 2 （辐向裕度）#线圈辐向厚取整数或0.5 为尾数名称层式线圈10kV级35kV级纸包扁线漆包圆线纸包圆线漆包圆线纸包圆线单根并绕辐向裕度（%）7〜8 8~10 12~15 15〜18 3~6 4〜7 轴向裕度（%）0~0.5 0.8〜1.2 6.铁心窗高的计算H0=H1 （导线总高）+B2 （主绝缘距离）B2 （主绝缘距离）——根据表7—5选择#窗口高尾数取5
或0 7 .高压线圈的导线导线选择（1）.导线截面积的计算
A=I相/J I相----高压相位电流A——导线截面积J --------------- 电流密度（电流密度一般取 2.3〜2.5）#由导线截面积A查得
导线直径D （指带绝缘的）（2）.高压每层匝数的确定Wx=H/D Wx------每层匝数H ------------------------- 线圈高度（低压电抗高度）（3）.高压层式线圈的层数的确定n=W/Wx W-----线圈
总匝数（4）.多层层式线圈应有一层不满匝，不满匝层不得
放在最外层，不满匝层的匝数通常不小于正常层匝的70%（5）.高压线圈的轴向尺寸高度尺寸与低压高度尺寸基本相
同（6）.高压线圈的辐向尺寸B=a（绝缘导线直径）X n（导线沿辐向并绕根数）x n（（层数）+ £ 1 （层间的绝缘总厚）+£ 2 （辐向裕度）+ （油道的厚度）#层间的绝缘的选择根据表7—1层间最大工作电压（V）< 500 501〜1300 1301〜1800 1801 〜2300 2301 〜2800 2801 〜3300 3301 〜3800 3801 〜4300 4300〜4800 采用0.08电缆纸的张数3 4 6 7 9 10 12
13 14采用0.12电缆纸的张数2 3 4 5 6 7 8 9 10注：
①层间最大工作电压U=2n1X Et n1——每层匝数Et——每匝电压
②当层间电压较高，且层间绝缘较厚时，可以采用分级绝缘结构。

#油道的厚度根据表7—2、7—3 #线圈辐向厚取整数或
0.5为尾数 &高低压线圈及绝缘半径的计算（1）.低压线圈内半径R2 R2=R1 （铁心半径）+C C-----查表7—5和7—6 低压线圈外半径R3 R3=R2+B （辐向尺寸）R23= （R2+R3）
12（2）.高压线圈内半径R4 R4=R3+A A----查表7—5和7—6 高压线圈外半径R5 R5=R4+B （高压辐向）R45= （R4+R5）/2 9.低压线圈数据计算（1）.低压电流密度J J=I相/A A----
导线总截面积A=n x A1 A1----导线的单根截面积n------导线
并联根数（2）•平均匝长L1 L1=2 nX R23X 10 （3）导线总长L2 L2=L1 （总匝数）+ （导线出头长度）导线出头长度
一般为1〜1.5m⑷.75 C时低压线圈电阻R75度R75度=& 75 XL2/A & 75----在75 C时的电阻系数为0.02135 （铜线）⑸.75C时低压线圈负载损耗PK1 PK1=3X|相2X R75度（6）. 低压线圈导线重量G G=3XL2X A X gX10-3 g----导线比重，铜导线为8.9g/cm3 （7）.绝缘导线重=GX系数10.高压线圈数据计算同上11.铁心数据的计算（1）.铁心柱中心距M0 M0=D
（高压线圈直径）+ & （相间距离）相间距离查表7—5或7—6（2）.铁心柱部分重量Gc的计算G仁3gXH（窗高）*Ac*10-4 （3）. 铁轭部分重量Gy的计算Gy=4gx M（X Ac X10-4⑷.铁心转角部分重量G0的计算G0=2gx hy（最大一级的片宽）＞Ac X10-4 （5）.铁心硅钢片重量G=Gc+Gy+G0 12 .短路损耗的计算
Pk=（Pk1+Pk2）*k 13 .阻抗电压计算Uk=V（UR2+UX2）%
UX2=%=49.6 X f X I X W XZ&D X K/Et Xi*106 W---主分接时总匝数I---相电流ED =1/3 （低压的平均半径X低压辐向厚度+ 高压的平均半径X高压辐向厚度）+ （高低压间的空隙厚度* 高低压间的空隙平均半径）K---根据表8—3选择H---高低
电抗平均高度 & =H/Q Q=外线圈半径-内线圈半径#阻抗电压的允许偏差值为±10%，旦由于制造时，影响阻抗因素较多，因此一般计算时误差控制在3〜4%电抗计算不符合，可作调
整：
(1).调整匝数W及ET。

当电抗值偏大时，可增加ET，ET增大，匝数必然会减少，从而达到降低电抗的目的。

若ET改变需调整磁密和铁心直径，这种方法因变动较大，
一般不用。

(2) .调整ED及高低压线圈平均有效电抗高度H。

当电抗值偏大时。

可增加高低压线圈平均高度，H增大，ED必然随之缩小。

调整导线的a*b尺寸及段数均可达到调整H及XD之目的。

(3) .调整高低压线圈间距离，在满足绝缘最小距离情况下，
增减高低压线圈的距离，可使电抗值增大或减少。

这种方法浪费材料，最好不用。

14 .空载损耗P0的计算P0=K X PW< G K----系数取.1.1〜1.3 PW---按磁通密度B查得G----铁心硅钢片的总重
15 .空载电流的计算(1).空载电流的有用功IOA=(PO/10SE)% (2).空载电流的无用功IOR=
(Gt+Gc+4G △) < qT+n V2At < qi/10Se 单位重量的激磁容量，按心柱磁密Bt查得qi-----单位面积的接缝激磁容量，按
磁密Bt/ "2查得n——不断轭结构为6,断轭结构为7 （3）.空载电流IO%*[ （IOA% ）2+ （IOR% ） 2] 16 .总损耗Pt Pt=Po+ （短路损耗）Py 17 .总油中的计算器身排油重
Gyp二Gfe/7.8+Gcu/4.5 Ad---油箱断面积桶型空油箱装油重
Gky=0.9H（油箱高度）Ad Ad----长*宽-0.8584R2 1 . 变压器的总重计算（1）.器身重量Gqs=（Gfe+Ggu）K K——铜线1.15 （2）.油箱重箱盖重Gg=7.85 >Ag（箱盖面积）冷（箱盖厚度）箱底重Gd=7.85X Ag（箱盖面积）> （箱底厚度）箱壁重Gb=7.85 >L（油箱周长）>H （油箱高度）>b（厚度）扁管重Gw二gw （每米长重1.525）XLw（偏管总长）片式散热器重Gp=Np （散热器组数）X P （每组散热器体重）固定式散热器
重油箱重Gx=1.15（Gg+Gd+Gb+Gp）可拆卸式散热器重油箱重Gx=1.2 （Gg+Gd+Gb ）扁管式油箱重
Gx=1.15（Gg+Gd+Gb+Gw） 2.附件重计算可拆卸片式散热器重Gp=Np（散热器组数）>p（每组散热器计算）套管重Gtg=刀Gtg （每只套管重查表4.8）X Ntg（高压或低压套管的只数）储油柜Gzg 查表4.7净油器重Gi查表4.6小车重Gch 查表 4.9附件总重
Gf=Gp+Gtg+Gzg+Gj+Gch 3.总油重计算器身排油重高压电压
35KV及以下Gpy=Gfe/7.8+Geu/4.5 空油相装油重Gky=0.9H （桶式油箱高度）XAd （油箱断面积）Ad=LB-0.8584 R---圆角半径长园形R---B/2 L、B---油箱长及宽油箱内油重Gny=Gky-Gpy冷却装置油重扁管内油重
Gey=gb（每米长扁管内油重0.538）凶（扁管总长度）Lb=刀1b （每根扁管长）XNb （同一长度的扁管根数）散热器Gey=NeXGey 总油重Gy=Gny+Gey 4.总重量计算G G=G （总油）+G （油箱重）+G （附件重）+G （器身重）5.油箱计算油箱宽B=（高压线圈外径）D+ △B油箱长L=（高压线圈外径）D+2X Mo+ Z\L油箱高H=垫脚厚+垫脚厚绝缘（3毫米）+最大片宽X2+Ho+ Z\h 6.散热片式油箱有效散热面积散热片尺寸及数据查表13—6箱盖的几何面积A仁n R2+2RL 箱壁的几何面积A2=H （2nX R+2）散热片总的几何面积A3=m（散热片数）Ag （每片几何面积查表13—6）被散热片
遮盖部分面积A4=3/4C （两片中心距）XmXH1油箱总的有效散热面积A=0.75A1+ （A2-A4 ）+0.45 （A3+A4 ）7.油管
式油箱有效散热面积箱盖的几何面积A1=n R2+2RL箱壁的
几何面积A2=H （2nX R+2L油管的几何面积见表13—7、13—8油箱总的有效散热面积刀A=0.75A1+ （A2+A3 ）K1K2 K1= （55C1+45DF ）/70D 根据C1、n 查表13—9 C1----箱壁上两排油管中心距n------油管排数8 .油温升计算油的平
均温升（空气）Qg=0.262[ （Po+1.032Pk）/ 刀A]0.8 EA---油箱总的有效散热面积Po----空载Pk----负载油顶层温升计
算Qgm=1.2Qg+ Z\tg < 53C Z\tg 根据Qg 和h1/h2 查表h1/h2----铁心发热中心/散热中心圆筒线圈温升计算Qj gjt=1.032Pk/Aj tjt=0.065 gjt0.8+ Z\tt+ Ate Z\tt ----层间绝缘校正
温差(。

)当£ cmiC 0.64 不于校正Att =0.002 (£ cm-0.64)
（mc-ms）gjt £ cm---相邻的两层之间的绝缘总厚（层绝缘+ 匝绝缘）me----线圈总层数ms----线圈与油接触散热面数
△tc ---层数校正温差（C ）当£ em>0.64按0.64计算△tc=0.002 £ cm （mc-2ms）gjt Qj=Qg+ tjt °C <1 63 性能指标：
标准偏差值设计偏差值短路损耗Pk +15%吃％空载损耗Po +15% 吃％总损耗P +10% ±4% 空载电流Io% +30% ±4% 阻抗电压Uk% ± 10% ± 2.5% B 线 < 6C B 油 < 5C
2 . 阻抗电压（上海）
Uk=Kx X 3.95 X W LX（A+G+a1+b1）/（H+A+G ./3）欲X05 H--- 高低压线圈电抗平均高度A---（低压厚度-油道厚度）+ （高
压厚度-油道宽度）L---（高压平均匝长+低压平均匝长）/2
a1---油道宽度X （额定总匝数-层匝X层数）/额定总匝数］2 X （长）b1---同上G---高低压之间的绝缘厚（半径）Kx 10~30
0.95 50~160 0.97 200~400 1 500 1.02 630 1.05 800~1600 1.15 3.油管排列•同一排中，扁管中心距为35mm，散热片中心
间距为40mm。

因此，中心距与油管（散热片）组数m的乘积不应大于油
箱周长2L+1.14D。

•上下两排间油管中心距为75mm。

•最外层油管中心距与箱底最小距离为80mm。

•全部油管的内半径为125mm, L不小于25mm。

•由管组数由温升计算最后确定，原则上在不超过标准最
高温升的基础上使油管最省。

1. 油管的计算1. 1扁油管油箱1. 1. 1同一排中，扁管中心间距为35mm ,因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油箱周长。

1. 1. 2上下两排间油管中心间距为75mm。

1. 1. 3最外层油管中心距箱底最小距离为80mm。

1. 1. 4全部油管的内曲率半径为R125mm，内排管水平
臂(bg )长度限于工艺条件最好不小于25mm。

1. 1. 5箱沿吊攀位置下的油管可适当放短，以利吊箱。

1. 1. 6油管组数由温升计算后最后确定，原则一上在不超过标准最高温升的基础上使油管最省。

1 . 2油管长度的计算1 . 2. 1每组长度lg的计算
Lg=Hg+2bg+174Kz=0.81 1 . 2 . 2 油管总长Lg=m(组
数)X g X10-3 1. 2. 3 油管散热面Sg Sg=0.1256Lg(m)2 2. 1 波纹油箱2.1.1同一排中，扁管中心间距为42/45/50/55mm。

因此，中心间距与油管组数的乘积不应大于油管周长。

2. 1. 2最外层油管中心距箱底最小距离为100mm。

2.1.3波纹片高度H为400〜1200mm,以100mm向上进。

2. 1 . 4波纹片深度B为0.64时，按0.64mm计算△Tc=0.002
a C m c- ms) qjt ( C ) (3.4) 3 . 1. 3 线圈温升计算
e j= e y+TjCO (3.5)式中：
e y —油平均温升(C ) Tjt —线圈对油温升(C ) 3. 2饼式线圈温升计算3. 2. 1单位热负荷计算qj=(1+) (W/m2) (3.6)式中：
Kj —系数，铜导线：
Kj=22.1铝导线：
Kj=36.8 lb —线饼中电流(A)；双螺旋式lb=;四螺旋式lb= Wb —线饼中匝数；螺旋式Wb=1 ；连续式Wb=每段匝数(分数匝进成整数) J—线饼中电流密度(A/mm2 ) a a—匝绝缘校正系数a a =>1(小于1时取a a =1 其中：
a aX a绝缘导线及裸导线厚度1 mm) Kf% —附加损耗系数
1 %),(涡流损耗系数+不完全换位损耗系数) lj—线饼周
长(mm)，连续式及螺旋式Ij=2(m x a a + b半连续式及半螺旋式Ij=m x a a +2 b a m—辐向导线总根数a c、b a—绝缘导线的厚度及宽度(mm) N —沿圆周均匀分布的垫块数bdk —垫块宽度1 mm) Ia —线圈平均匝长(mm) 3. 2. 2饼式线圈温差计算自冷式内线圈：Tj=0.41qj0.6+ △T a+A Tn ( C ) (3.7)自冷式外线圈：Tj=0.358qj0.6+ △T a+A Tn ( C ) (3.8)风冷式内外线圈：Tj=0.159qj0.6+ A T a+A Tn ( C ) (3.9)式中：
△T a—戋圈绝缘校正温差(C) A T a =0.00305 aj.45) qj ( C ) (3.10)其中：
c j —线圈导线两匝间绝缘总厚(mm) A Tn —线段油道咼度校正温差(C) A Tn= (C ) (3.11) A T —校正温差(C) 查
图3.1曲线3. 2. 3饼式线圈温升计算9 j= 9 y+Tj <63(C ) (3.12) 4 . 35KV线圈的散热(与层式线圈相同) 4.油温
升计算参照设计单13。