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SF11-16000-66電力變壓器電磁計算本科論文.doc

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?SF11-16000/66電力變壓器電磁計算摘要電力變壓器是電力系統中的一種重要設備,其發展趨勢是提高可靠性、節省材料、降低損耗水平,明顯縮短產品的設計周期、降低生產成本和提高產品的質量,從而增強產品的市場競爭力,取得顯著的社會經濟效益,因此電力變壓器的電磁計算就顯得尤為重要。本文介紹了變壓器設計的課題背景,變壓器計算的一般程序以及其基本結構特征。根據變壓器的基本設計思路,完成了一臺SF11-16000/66的變壓器電磁計算工作,主要內容包括電流電壓計算,鐵芯主要尺寸的確定,線圈匝數,幾何尺寸,阻抗電壓、空載、負載損耗、溫升、短路電動力等的計算。電磁計算結果滿足國家標準和技術參數的要求。關鍵詞 電力變壓器;電磁計算;短路阻抗;溫升 The Electromagnetical Calculation of SF11-16000/66 Power TransformerAbstractThe further development of power transformer, which is an important equipment in power system, is to improve the liability, save material and reduce loss, obviously shorten product design period, reduce the cost, improve product quality, strengthen the market competitiveness and gain distinct economic performance. Therefore, the electromagnetical calculation of power transformer is especially important.This article describes the background of the subject of the transformer design, the general procedure of transformer calculation as well as the basic structural features. According to the basic design concept of the transformer, completed a sets of SF11-16000/66 transformer electromagnetic calculations,the main contents include the current and voltage calculations, the main core size determination,the calculation of coil turns,the calculation of coil geometry size as well as the impedance voltage.These results of the electromagnetic calculation meet the requirements of national standards and technical parameters, and including the main contents of impedance voltage, load and no-load loss, temperature rise, short-circuit electromagnetical force and so on.Keywords Power transformer, Electromagnetic calculation, Short-circuit impedance, Temperature rise目錄摘要 IAbstract II1 緒論 11.1 課題背景 11.2 變壓器計算的一般程序 11.3 變壓器的工作原理與結構 21.3.1 變壓器的基本工作原理 21.3.2 電力變壓器基本結構 31.4 本課題的目的和意義 42 電力變壓器電磁計算 62.1 技術條件 62.2 額定電壓和電流的計算 62.2.1 高低壓線圈額定電壓計算 62.2.2 高低壓線圈電流計算 62.3 鐵芯主要尺寸的確定 72.3.1 鐵芯直徑選擇 72.3.2 鐵芯截面積計算 72.4 線圈匝數計算 82.4.1 初選每匝電壓 82.4.2 低壓線圈匝數確定 82.4.3 高壓線圈匝數確定 92.4.4 電壓比校核 92.5 線圈幾何尺寸的計算 102.5.1 導線選取 102.5.2 線段排列 102.5.3 線圈高度計算 112.5.4 線圈輻向寬度 112.5.5 絕緣半徑及窗高 122.5.6 導線長度 122.5.7 線圈直流電阻 132.5.8 導線重量計算 132.6 阻抗電壓計算 132.7 負載損耗和空載損耗 152.7.1 負載損耗 152.7.2 空載損耗 162.8 溫升計算 172.8.1 高壓線圈溫升 172.8.2 低壓線圈溫升 182.8.3 油對空氣溫升 192.8.4 油箱尺寸 202.9 變壓器短路電動力計算 212.9.1 安匝平衡計算 212.9.2 短路時繞組導線上應力計算 232.10 電磁計算的小結 25結論 27致謝 28參考文獻 29附錄 30千萬不要刪除行尾的分節符,此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更1 緒論1.1 課題背景電力變壓器發明與十九世紀末,它為現代遠距離恒定電壓電流輸電系統的發展奠定了基礎。在十九世紀之前,公用供電的早期階段里,均采用直流發電系統,人們不得不把發電設備靠近負載地點[1]。于是在各種理論與實踐的大力支持下,電力研究學者的共同努力下,電力變壓器應運而生了。我國的電力變壓器制造工業,從建國以來,隨著國民經濟的發展,特別是隨著電力工業的發展而不斷發展。電力變壓器單臺容量和安裝容量迅速增長,電壓等級也不斷提高。50年代發展到110kV級,60年代發展到220kV級,70年代發展到330kV級,80年代發展到550kV級,現在發展到750kV級、1000kV級。40年來,我國電力變壓器制造技術得到飛速發展,突破高壓和超高壓技術禁區,科研開發手段和產品創新能力得到進一步加強。500kV電力變壓器的科研成果和制造技術的應用,轉化和逐步改善以及其他變壓器類產品的移植,擴散必將促進變壓器制造總體水平的進一步提高[1]。電力變壓器的進一步發展趨勢是:進一步降低損耗水平,提高單臺容量,電壓等級向1000~1500kV特高壓發展。1.2 變壓器計算的一般程序變壓器計算應根據產品設計任務書中給定的數。省略部分。的額定電壓與另一個具有較低或相等的額定電壓的繞組的額定電壓之比。額定頻率變壓器設計所依據的運行頻率。額定容量是某一個繞組的視在功率的指定值,和該繞組的額定電壓一起決定其額定電流。注:1雙繞組變壓器的兩個繞組有相同的額定容量,即是這臺變壓器的額定容量。2.對于多繞組變壓器,用其所有繞組(非自耦連接的獨立繞組)額定容量算術和的來粗略估算其實際尺寸,以便與雙繞組變壓器作比較。額定電流由變壓器額定容量和額定電壓之比推導出的流經繞組線路端子的電流。注:1.對于三相變壓器繞組,其額定電流表示為:Ir=Sr/Ur(A)2.對于要連三角形接法以形成三項組的單向變壓器繞組,其額定嗲牛表示為線電流除以。2.6分接分接在帶分接的繞組的變壓器中,該繞組的每一個分接連續均表示該分接的繞組有一確定值的有效匝數,也表示該分解繞組與任何其他雜書不變的繞組有一確定值的匝數比。注:在所有分接中,有一個是主分接,其他分接用各自的相對的主分接的分接因數來表示其與主分接的關系。主分接與額定參數相對應的分解。分接因數指Ur/Ud(分接因數)或100Ur/Ud(用百分數表示分接因數)。其中Ur-該繞組的額定電壓Ud-不帶分接的繞組施加額定電壓時,處于指定分接位置的繞組端子間在空載下所感應出的電壓。注:本定義不適用增壓變壓器的串聯繞組。正分接分接因數大于1的分接負分接分接因數小于1的分接。分接級兩相鄰分接間以百分數表示分解因數之差。分解范圍用百分數表示的分接因數與100相比的變化范圍。注:如果分接范圍從100+a變到100-b,則此分接范圍為:+a%、-b%;若a=b,則為+a%.分接電壓比(一對繞組的)當帶分解的繞組時高壓繞組時,其分接電壓比等于額定電壓比乘上該繞組的分接因數。當帶分接的繞組時低壓繞組時,其分接電壓比等于額定電壓比除以該繞組的分接因數。注:按定義,雖額定電壓比至少等于1,但當額定電壓比接近1時,某些分接的分接電壓比有可能小于1.分接能力除主分接以外,其他分接某些參數的指定值,與額定參數相類似。分接參數表示某一分接(除主分接以外)的分接工作能力參數。注:變壓器內任何一個繞組(不只是帶分接的繞組)都有分接參數。其分接參數是:a.分接電壓(與額定電壓類似)。b.分接容量(與額定容量類似)。c.分接電流(與額定電流類似)。5 對有一個帶分接繞組的變壓器的技術要求1.分接范圍的標志主分接應位于分接范圍的中點(另有規定除外),其他分接用分接因數標志。分接位置數和電壓比的變化范圍用分接因數百分值與100之間的偏差作為簡化標志。例:一臺變壓器,帶分接繞組的額定電壓是220KV,有17個分接,對稱布置,其標志為:(220±8×1.25%)/35KV若規定的分接范圍不與額定電壓對稱布置時,其標志為:(220×1.25%)/35KV注:此簡化標志,只表示帶分接繞組的分接布置,不體現該繞組在運行中施加電壓的實際變化。詳見5.2和5.3。每個分接參數的數據,應標志在銘牌上。受分接電壓和分接電流的限制,某些分接可為“降低容量分接”。出現這些限制的邊界分接,被稱為“最大電壓分接”或“最大電流分接”。2.分接參數變化的標準類型及最大電壓分接分接范圍和分接分接位置數的簡化標志,標志著變壓器的變壓比的變化范圍,但不能充分表示分接參數的指定值。還必須補充一些數據,如:可以用表格列出每個分接的分接容量、分接電壓和分接電流,或用文字說明其調壓種類和“滿容量分接”的限制范圍。分接電壓調節應選擇恒磁通調壓(CFVV)、變磁通調壓(VFVV)和混合調壓(COVV)。分接電壓調節應符合下述規定:a.恒磁通調壓適用于分接因數低于最大電壓分接因數的各分接;b.變磁通調壓適用于分接因數高于最大電壓分接因數的各分接;分接容量除以下規定外,所有分接均應為滿容量分接。額定容量在2500KVA及以下,且分接范圍在±5%之內的獨立繞組變壓器中,所有負分接繞組中的分接電流等于額定電流,這表明其主分接是 “最大電流分接”。在分接范圍超過±5%的變壓器中,可能要對其分接電壓或分接電流規定限制值,否則會超過額定值。當規定這些限制時,某些分接既為降低容量分接。 當分接因數不等于1時,對于滿容量分接,其分接電流有可能會超過額定電流。在恒磁通調壓下的負分接,帶分接的繞組會出現這種情況;在變磁通下的正分接,不帶分接的繞組會出現這種情況。為避免出現上述情況,有可能要規定最大電流分接,由最大電流分接,該繞組的分接電流應定為常數。這也表示直到極限分接的其余分接是降低容量分接。在混合調壓下,最大電壓分接(即恒磁通調壓與變磁通調壓之間的轉折點)同時是最大電流分接(但另有規定除外),不帶分接繞組的電流,直到極限正分接處,保持為一常數。短路阻抗一對繞組的短路阻抗是按主分接規定的(另有規定除外)。對于分接范圍超過±5%時,還應給出兩個極限分接的短路阻抗值。在短路阻抗實驗時,主分接和兩個極限分接三個阻抗值均應進行測量。對于幾個分接均給出阻抗值時,特別是當一對繞組有不同的額定容量時,推薦用每相歐姆數表示其阻抗值(以該對繞組的任一繞組為基準),而不用百分數表示,由于采用基準值不同,用百分數表示可能會引起混亂。當以百分數表示時,應明確地指出其相應的基準容量和基準電壓值?!∽ⅲ河脩暨x擇阻抗值時,會遇到彼此相矛盾的要求:電壓降的限制與系統故障的過電流限制;損耗的最佳經濟設計又要求短路短路阻抗在一定范圍內。若與現有變壓器并聯運行,還須考慮匹配阻抗。 若詢價不僅對主分接的短路阻抗值進行要求,還包括對其它分接范圍內的短路阻抗變化,這表示對設計有重大的限制(各繞組之間的相互配置),因此,要提出這些詳細的規定。兩個限值之間,應有足夠的差值,至少允許他們的中間值加上規定的正負偏差。制造廠應選擇主分接及極限分接的短路阻抗值,并保證在上、下限(無允許偏差)之外。3.負載損耗和溫升 負載損耗和溫升應符合以下規定;對分接范圍在±5%以內,且額定容量不超過2500KVA的變壓器,負載損耗和溫升的保證僅指主分接。溫升試驗選在主分接上進行。對分接范圍超過±5%,或額定容量大于2500KVA的變壓器,除主分接外,還應指明需由制造廠保證的 其他分接的負載損耗。負載損耗是以相應的分接電流為基準。溫升限值對所有分接都適用(在相應的分接容量、分接電壓和分接電流下)。溫升作為型式試驗時,僅在一個分接上進行,且應選三“最大電流分接”(通常是具有最大的負載損耗分接)上進行(除非另有協議)。確定油溫升的試驗容量應是選定分接的總損耗,該分接電流是確定繞組對油溫升的參考電流。溫升試驗的目的,是驗證變壓器冷卻系統能否將由最大總損耗所產生的熱散發出去,且在所有分接下,任何繞組高出環境溫度的溫升不超過溫升限值的規定。按第二目的,則要求選擇“最大電流分接”,但為確定最大油溫升,要施加的總損耗應是具有最大損耗分接的損耗(即使這個分接不是試驗選擇的分接).
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