中小型变压器电磁设计原则的演变

变压器电磁设计原则的演变

傅华强1999.9.9

1 各次系列设计所依据的设计原则

1.1 70年代初期

当时是从老式的SJ1系列向SJ3 系列发展，SJ3系列依据的变压器电磁设计原则用的是上海变压器厂《SJ系列中小型电力变压器计算程序》（1971年版）。

1.2 1973年SL、SL1系列全国联合设计

1973年沈变所组织SL、SL1系列南昌全国联合设计，前者使用D43热轧硅钢片，后者使用D330冷轧硅钢片。性能标准按JB 1300-73、JB 1301-79。其设计原则为《1973年中小型电力变压器联合典型设计的计算原则》，刊于《变压器》杂志1974年第2期上，广东省组织了S系列的联合设计，我厂参加。

1.3 1982年SL7系列全国统一设计和1985年S9系列全国统一设计

1982年沈变所组织的SL7系列哈尔滨全国统一设计，其设计原则依据0BT.140.1200《中小型变压器电磁计算几结构设计原则》，跟着各厂又按此设计原则设计了S7系列产品。铁心材料采用Q151-0.35(相当于Z10-0.35),1985年沈变所组织的S9系列天津全国统一设计，其设计原则依据0BT.140.1225《S9-30—1600/10铜线系列变压器电磁计算几结构设计原则》。铁心片为Q147-0.30(相当于Z10-0.30).

1.4 1991年农用变压器全国统一设计

1991年沈变所组织的DN7-M-5—20/10、SN7-20—160/10、SN8-20—500/10农用变压器全国统一设计，设计原则为0BY.140.200《农用变压器电磁计算几结构设计原则》。

1.5 1993年 中一技术

比利时的ACEC是世界上有名的变压器制造大公司。葡萄牙的EFACEC，原是比利时ACEC的一家子公司，ACEC倒闭以后，葡萄牙的EFACEC成了独立的公司了。沈变所组织天变和福变购买的EFACEC的技术实际上就是ACEC的技术。然后沈变所再以中一公司的名义把该技术卖给我们。根据这一技术我们设计和制造了SB8系列箔式绕组变压器和SC8系列树脂绝缘干式变压器。

1.6 1995年新S9系列变压器全国统一设计

1995年沈变所组织的新S9系列全国统一设计，其设计原则见《新S9系列设计分析》一文,1995年开始设计时采用的是DQ147-30，S9-800/10及以上产品1998年改版时使用的是DQ-133硅钢片。

1.7 1996年SB8、SB9系列箔式绕组变压器全国统一设计

1996年沈变所组织的SB8、SB9系列箔式绕组变压器全国统一设计，尚未对外发布，其设计原则不详。

2 各次设计原则的比较分析

2.1 主绝缘

各次系列设计原则的主绝缘数据列于表1、表2，数据的函义见图1。

表1 低压绕组至铁心柱间的距离（mm）

表2 绕组间及绕组与铁轭间的主绝缘距离（mm）

产品系 列 电压等级(kV) 绕组型式 A δ1 A1 A2 B1 b1

δ3

B2 b2 E δ4

3-10 10 2.50 7.525 100 15 10 8

0 35 层式 27① 5 8-11 8-1

1

65 43 2 40 20 200 3-10 17 4 6 7 40 250 25 15 20 2 SJ3

35 并式 27 5 8-14 8-1

4

70 45 2 40 20 30 3 3-10 9 2.5 1.5 5 20 ②0 15 10 8 0 35 层式 27① 4 15 8

65⑦ ②

2 55 25 20

⑥

0 3-10 16 3.5 6 6.535 ②0 35 15 17 2 SL SL1 S 35 并式 27 4 14 9 65

② 2 55 25 27 3 6-10 9 2 0 7 25 10 2 15 10 110 35

层式 28.5

7+3+7+1.5+7+2.5+0.5⑨

65⑦ 43⑧

2 35 20 20

⑥0

6-10 17 3.56-7.5 6-7

.5 35 20 2 25 15 17 2 SL7 S7 S9

35

并式 27 4 10-12 9-1

1

65 45

2 35 20 27

3

SN8 6-10 层式 7 1 0 6 20 100 15 5 7 2 6-10 层式 8.5 3 0 5.525 100 16 10 8 0 新S9 6-10

③ 10 3.50 6.5

74④ 100 58⑤

10 9 0 注: ① A=27中，不包括静电屏2.5。 ② 尺寸为高压端绝缘-4。 ③ 低压绕

组为新螺旋式，高压为层式。

④ 4纸圈+28(20纸圈和8垫块)+12(8垫块2纸圈2垫块)+15端圈+15端圈 。⑤ 4纸圈+28(20纸圈和8垫块)+12(8垫块2纸圈2垫块)+7端圈+7端圈 。 ⑥ 中性点在外层。 ⑦ 漆包线时为 70。 ⑧漆包线时为 48。 ⑨ 7瓦楞+3纸筒+7瓦楞+纸板+7瓦楞+1.5屏+0.5裕度

图1

从绝缘距离来看,当油隙尺寸为30mm以下时，变压器油工频耐压达40kV/2.5mm=16kV/mm，而局部放电起始场强可达10—14kV/mm，该值即为沿固体绝缘表面爬电的起始场强。对10kV级产品而言，工频试验电压为35kV，按起始场强10kV/mm计算，则主绝缘距离A=35/10=3.5mm，而35kV级产品为

A=85/10=8.5mm。如果考虑1.5倍的裕度，则分别为5.5mm和13mm。如果再考虑1.5—2mm的装配裕度，则分别为7mm和15mm。[1]从表中可看出，早期的裕度较大,1991年SN8系列统一的裕度最小，如：高压10kV，SJ3的A=10 B1=25；SL的A=9 B1=20； S7、S9的 A=9 B1=25； SN8的A=7 B1=20；新

S9的A=8.5 B1=25。

2.2 带角环的35kV主绝缘

这是1990年变压器行业里推行的一种新绝缘结构，绝缘距离大为缩小,见图2、图3所示。这种结构的节村效果非常大，很有吸引力，我厂因角环不过关，一直没有采用过。

2.3 纵绝缘

层间绝缘

SL7、S9系列采用分级绝缘，其它的层绝缘不分级。为提高抗冲击能力