樹脂澆注絕緣干式變壓器設計的計算本章以樹脂澆注干式變壓器SCB10-1000/10的設計為例，詳細列出了樹脂澆注干式變壓器的設計計算過程，以及每一步計算所涉及到的公式和原理。該變壓器具有以上所述的樹脂澆注干變的各項優點，是樹脂澆注干變設計的典型實例。1.1變壓器設計計算的任務變壓器設計計算的任務是使產品設計符合國家標準，或者用戶在合同中提出的標準和要求。在合同中通常包括以下一些技術規范：a.變壓器的型式：相數、繞組數、冷卻方式、調壓方式、耦合方式。b.額定容量，各繞組的容量，不同冷卻方式下的容量。c.變壓器額定電壓、分接范圍。d.額定頻率。e.各繞組的首末端的絕緣水平。f.變壓器的阻抗電壓百分值。g.繞組結線方式及連接組標號。h.負載損耗、空載損耗、空載電流百分值。i.安裝地點海拔高度。此外，用戶可能還有一些特殊參數。變壓器計算的任務，就是根據上述技術規范，按照國家標準，如《電力變壓器》、《三相油浸式電力變壓器技術參數和要求》、《高壓輸變電設備的絕緣配合及高電壓試驗技術》和其它專業標準，確定變壓器電磁負載，幾何尺寸、電、熱、機械方面的性能數據，以滿足使用部門的要求。對方案進行優化計算，在滿足性能指標前提下，具有良好的工藝性和先進的經濟指標。1.2變壓器設計計算步驟以下主要針對電力變壓器而言，特種變壓器的計算基本與之相同，只需考慮特殊要求和自身特點即可。根據技術合同，結合國家標準及有關技術標準，決定變壓器規格及相應的性能參數，如額定容量、額定電壓、聯結組別、短路阻抗、負載損耗、空載損耗及空載電流等。確定硅鋼片牌號及鐵心結構形式，計算鐵心柱直徑，計算心柱和鐵軛截面。根據硅鋼片牌號，初選鐵心柱中磁通密度，計算每匝電勢。初選低壓匝數，湊成整匝數，根據此匝數再重算鐵心柱中的磁通密度及每匝電勢、再算出高壓繞組額定分接及其他各分接的匝數。根據變壓器額定容量及電壓等級，計算或從設計手冊中選定變壓器主、從絕緣結構。根據繞組結構形式，確定導線規格，進行繞組段數、層數、匝數的排列，計算出段數、層數、總匝數及每層的匝數、每段匝數。計算繞組的軸向高度及輻向尺寸。計算繞組幾何高度、電氣高度及窗高。計算絕緣半徑，確定變壓器中心距M0，高、低壓繞組平均匝長L。初算短路阻抗無功分量，大型變壓器無功分量值應與短路阻抗標準值接近。計算繞組負載損耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型變壓器），檢查短路阻抗是否符合標準規定值。計算繞組溫升，不合格時，可調整導線規格、或調整線段數及每段匝數的分配，當超過規定值過大時，則需要調整變更鐵心柱直徑。計算短路機械力及導線應力，當超過規定值時，應調整安匝分布或加大導線截面。計算空載性能及變壓器總損耗，計算變壓器重量。1.3樹脂澆注干式變壓器設計的詳細計算1.3.1技術條件產品型號：SCB10-1000/10額定容量：1000kVA電壓比：(10±5%)/0.4kV頻率：50Hz聯結方法：Dyn11額定電壓電流：高壓側1000V/57.74A低壓側400V/1441.38A短路阻抗：6％空載損耗：2200W負載損耗：8180W硅鋼片牌號：Q120-30執行標準：GB/T10228，GB64501.3鐵心直徑：Pt為三相變壓器每相容量，故Pt=Pn/3=1000/3kVAK為經驗系數，取K=57根據經驗公式：D=K=57=241.5mm由于鐵心直徑的位數取0或者是5，所以變壓器的鐵心直徑為：D=245mm。鐵心凈橫截面積：根據公式，計算可得：=471.196cm2。1.3eq\o\ac(○,1)初選磁密：=1.50Teq\o\ac(○,2)初算匝電壓:f=50Hz鐵心凈橫截面積經查表得出：At=436.306cm2由公式,計算可得=14.5435Veq\o\ac(○,3)低壓匝數：因為低壓側是Y接，故,計算可得=15.883，eq\o\ac(○,9)-5高壓繞組軸向尺寸計算高壓線圈軸向電氣長度=帶絕緣高壓線圈導線寬度×（每層匝數+起末寬度）×軸向裕度×段數+（段數-1）×段間距單位mm高壓線圈軸向幾何長度=高壓線圈軸向電氣長度+2×端絕緣高壓線圈窗高=高壓線圈軸向幾何長度+2×空氣距離=高壓線圈軸向電氣長度+2×端絕緣+2×空氣距離單位mm;6.30+0.166.46——帶絕緣導線寬度，mm×(26+1)——每層匝數加上起末頭高度,mm174.42×1.02——軸向裕度，單根導線取2%177.91（178）——每段長度（取整數），mm×4——總共有4段712+20×3——3個段間距772（775）——軸向長度，mm+45×2——空氣距離,mm865+20×2——端間距,mm905——鐵心窗高，mmeq\o\ac(○,9)-6高壓繞組輻向尺寸計算輻向有7層，被一個氣道隔開，分為：3層、4層1.001.00——箔式導線厚度，mm×3×4——總層數9.0012.00+0.56×2×1.1+0.56×3×1.1——絕緣總厚度（=(-1）×層絕緣緣),mm10.23211.848×（1+2%）×（1+2%）——輻向裕度取2%10.436614.125+0.56×3×1.1+1.00+0.56×3×1.1+1.00——表面絕緣厚度,mm18.97高壓繞組輻向總厚度：15.28+16+18.97=50.3mm1.3前面已經計算出，鐵心直徑D=245mm，則鐵心外接圓半徑R0=245/2=122.5mm其余相關數據如下：低壓-鐵心：10mm高壓-低壓：40mm相間距離：41mm具體計算如下：122．5——鐵心外接圓半徑R0,mm+10——低壓繞組至鐵心距C,mm132．5——低壓繞組內半徑R2,mm+38．5——低壓繞組輻向厚度B2,mm171——低壓繞組外半徑R3,mm+40——高低壓繞組間主絕緣距a12,mm（211-3-0.5）207.5——高壓繞組內半徑R4,mm+50．0——高壓繞組輻向尺寸B3,mm257.5（258）——高壓繞組外半徑R5,mm×2516——高壓繞組外徑D,mm+41——相間距離（干變取40左右）A，mm557-1.00×2——高壓線圈表面絕緣，mm551（550）——鐵心柱中心距離（為10或5的倍數）M0，mm鐵心柱中心距離=高壓繞組外徑+相間距離-2*高壓繞組表面絕緣;故：低壓線圈內徑：265外徑：342高壓線圈內徑：415外徑：516中心距：550（單位mm）繞組平均匝長l的計算：高壓繞組;低壓繞組;平均匝長Lm=(Lm1+Lm2)/2;=1462mm（取整）=953mm（取整）1.3.5——高壓繞組電阻（120℃）：；;高壓繞組銅導線重：所以Cu11=207kgCu12=316kgCu13=0高壓繞組導線重：Cu1=207+316=523kg高壓繞組電阻損耗（120℃）:低壓繞組電阻（120℃）：；;低壓繞組導線重：Cu2=91+99+132=322kg低壓繞組電阻損耗（120℃）:導線總重：523+322=845kg1.3 //H0:窗高//低壓額定電流D=245mm//鐵心直徑B0=D-5=245-5=240mm//B0:最大片寬;為省去查表麻煩,近似等;//Sb:銅排截面積;高壓繞組電阻損耗（120℃）:低壓繞組電阻損耗（120℃）:雜散損耗、引線損耗及附加損耗分別如下：低壓繞組為箔繞，所以連接及附加損耗百分比KPsupPercent=0.006×I2=8.66。總負載損耗。1.3如果低壓為箔式： 纖維重 樹脂重1.3 // P0 空載損耗1.3(箔繞需再×(箔繞需再×0.95)1.3由計算可得：鐵心柱中心距=550mm,低壓繞組的內徑=265mm，電抗高度=795mm,空載損耗=1662W,鐵心窗高=905mm。由查表可得：迭片系數=0.97，迭片總厚度b=238mm，最大迭片厚度=235mm，最小迭片厚度=60mm，凈橫截面積=436.306。散熱面積的計算有效散熱系數為=2.8總的散熱面積為 鐵心的單位熱負荷為鐵心溫升為1.3由計算可得高壓繞組內徑=415mm,高壓繞組外徑=516mm,高壓繞組軸向長度=775mm，軸向厚度為=15.28mm,=19.06mm,電抗高度=765mm，高壓繞組的銅損由查表可得撐條根數=8，凈橫截面積=436.306，氣道寬度為=16mm,高低壓繞組間的距離L=40mm散熱面積計算有效散熱系數總的散熱面積為高壓繞組的單位熱負荷為高壓繞組溫升K1.3.由計算可得低壓繞組內徑=265mm,低壓繞組外徑=342mm,低壓繞組軸向長度=795mm，軸向厚度為=6.34mm,=7.96mm,，電抗高度=795mm，低壓繞組的銅損由查表可得撐條根數=8，凈橫截面積=436.306，氣道寬度為=8mm,=10mm,高低壓繞組間的距離L=40mm散熱面積計算有效散熱系數為總的散熱面積為低壓繞組的單位熱負荷為低壓繞組溫升K以上為樹脂澆注干式變壓器SCB10-1000/10的具體設計計算過程。由此過程可得變壓器的性能數據為：高壓銅耗：4512W低壓銅耗：2