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S10-200/35電力變壓器設計本科論文.doc

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?S10-200/35電力變壓器設計摘要電力變壓器是電網中重要的組成部分,要求其嚴謹的設計、制造優良并有良好的穩定性。本文涵蓋了電力變壓器計算中的設計原理、基本公式和計算方法,在此基礎之上做出了S10-200/35電力變壓器設計。本文對該變壓器計算的結果為:鐵心的選擇及幾何尺寸計算、變壓器線圈選材、型號選擇、高度確定、電壓電流計算及線圈幾何尺寸計算、短路阻抗計算、線圈損耗、引線損耗、負載損耗計算、變壓器溫升計算、變壓器重量(總油量、器身重量、油箱重量、附件重量、運輸重量計算)。通過比較設計結果,本文計算結果滿足計劃任務書和國家標準的要求。關鍵詞:變壓器發展;電力變壓器;電磁計算S10-200/35 Power Transformer DesignAbstractThis text introduce the S10-200/35 power transformer calculating and basic knowledge project in electromagnetism primarily, and clarifies the calculating and basic formula in transformer in power detailed with compute the method. This article covers the power transformer design basic principle, formula and method, on the basis of the S10-200/35power transformer design. Among the included choice and calculations of the transformer core, transformer coil material, pattern choice, high certain, the voltage and current computes and the coil computes, the short-circuit resistance computes, the coil exhausts, the fuse exhausts, miscellaneous spread to exhaust, load to exhaust the calculation, the transformer temperature rises the calculation, short circuit electricity the motive computes, total oil in transformer measure, total weight, conveyance the weight computes, the transformer insulates the school checkup. By comparing the design results, the calculation results meet the plan and the requirement of national standard.Key words: transformer development;power transformer;electromagnetic computation目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 11.1 課題背景 11.2 變壓器簡介及結構分類 11.3 國內變壓器的發展前景 31.4 變壓器計算的一般程序 6第2章 變壓器電磁計算 82.1 基本設計參數 82.2 鐵心計算 82.2.1 鐵心直徑 82.2.2 鐵心中磁通及磁感應強度 82.2.3 鐵心質量 92.2.4 空載損耗 92.2.5 空載電流 102.3 繞組計算 102.3.1 電壓、電流計算 102.3.2 繞組匝數 112.3.3 電壓比較 122.3.4 標準線規選擇 132.3.5 繞組軸向高度和電抗高度 142.3.6 繞組的輻向尺寸計算 152.3.7 繞組絕緣半徑 162.3.8 繞組平均半徑計算 182.3.9 繞組平均匝長計算 182.3.10 繞組導線總長度計算 182.3.11 75℃時每相繞組直流電阻 192.3.12 繞組導線質量計算 192.4 短路阻抗 202.4.1 繞組漏磁分布圖 212.4.2 繞組的平均電抗高度 212.4.3 漏磁總寬度 212.4.4 漏磁空道總面積 212.4.5 洛氏系數 222.4.6 短路阻抗的電抗分量 222.4.7短路阻抗的電阻分量 222.4.8 短路阻抗的百分值 222.5 負載損耗 222.5.1 繞組電阻損耗(75℃時) 232.5.2 繞組附加損耗 232.5.3 引線損耗計算 242.5.4 雜散損耗 242.5.5 負載損耗 242.6 溫升計算 252.6.1 層式繞組銅油溫差計算 252.6.2 油溫升計算 272.7 變壓器質量計算 292.7.1 總油質量計算 292.7.2 器身質量 302.7.3 變壓器總質量 312.8 本章小結 31第3章 變壓器參數調方法 323.1 變壓器主要參數調整方法 323.3 本章小結 34結論 35致謝 36參考文獻 37附錄 38第1章 緒論1.1 課題背景變壓器是根據電磁感應定律,將交流電轉變為同頻率、不同電壓交流電的非旋轉式電機,由此,變壓器是的誕生與電磁感應現象分不開的,變壓器的誕生從實際應用中證明了電磁感應正確性。電力變壓器發明于十九世紀末,它為現代遠距離恒定電壓電流輸電系統的發展奠定了基,其性能、質量直接關系到電力系統運行的可靠性和運營效益。高速發展的現代化的企業廣主要依靠電力作為能源,而發電廠所處的位置往往不在工業發展中心,這就需要發出的電力經遠距離傳輸才能到達用電地區。在整個電力傳輸的過程中,總是伴隨著各種各樣的損耗。在功率不變時,傳輸電壓等級越高,傳輸的電流就越小。導線的電阻損耗正比于傳輸電流的平方和導線電阻,由于導線電阻往往不能改變,所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗。以當前科技水平,要制造電壓很高的發電機很困難,而為了達到上述目的,就需要一種保證頻率不變,能改變轉變前后的設備,這種專門的設備就是變壓器。在用電區域,由于用電設備不能用傳輸過來的高壓,所以必須降低傳輸到用電區域的電壓,再經過配電輸送到用電終端,最后達到用電設備所要求的電壓。在整個電力傳輸的過程中,變壓器作為重要的一環,其科技價值越來越被人們所認知。 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。省略部分。態電壓差,在每個分期或至少每節繞組,也一個繞組上的每個點和最近點之間相鄰繞組。常規互感器暫態的詳細模型的發展歷史中,以下幾點設計挑戰是都需要面對的: 1)一個普遍和有效的模型,需要包括所有繞組的建模方法,一定要把計算機高速運行計算速度和程序飛速發展考慮在內,特別是對那些結構復雜的變壓器端部模型也能試用。2)一個全面和徹底的方法,模型的核心非線性。3)找到一個方法,來模擬考慮其在變壓器中的不同部位的損失非線性特性減震效果。4)一個穩定的數值積分程序解決相關的非線性微分方程。本文將第一點首先作為研究對象,基于以前的工作成果,已經找到了詳細的線性集總參數模型,這將解決在時域繞組抽頭模型問題。在周全設計的計算機模型中,采用了廣泛的集總參數梯形網絡,。梯形網絡參數在變壓器的絕緣設計中,超過絕緣部分在不同的電壓幅度和頻率或內部的上升率的準確評價是主變壓器設計者和制造商的關注焦點。為了有一個準確的高頻模型,每個繞組一節,它都應該分成小區域,每一個區域有幾個更小的區域,以滿足要求的準靜態這項研究中所關注的的特定高頻。為了這個設計目的,繞組被分為相對較小區間,然后將每一塊RLC參數,以及構建等效梯形網絡模型插入到整個變壓器模式中去,為了達到預期的目的。在實際應用中,由于一個真正的特殊電力變壓器繞組可能會被試用,所以有必要設計特定的規章制度去規范每個設計模型。在以前的中作中,磁盤和層都被作為繞組端部的規范。因此,在繞組精確建模設計中有兩個非常重要的點不可忽視,它們是:1)繞組是比較收暫態過電壓的影響的,這是因為抽頭的開關動作會直接影響到繞組運行。2)高壓變壓器的繞組是會被這種非均勻性的變化影響,這種影響是于受變壓器的產品系列有關。根據不同形狀或瞬時頻率的內容,具體的損失將發揮主要作用的阻尼瞬態響應。變壓器抽頭繞組現在又很多使用方法,用這些方法我們可以采集到我們所需要范圍的繞組數值。這些都是一般做法,以滿足特定的設計和施工方法。相關的電氣方面和機械方面的問題,必須滿足大面積導體和瞬態電壓的短路狀態的變壓器高壓端部絕緣。引線必須與繞組分開,用這種方式保證一種絕對的鏈接既不屏障相連也不與開關相連,直接由接觸點引線接出。三方法通??梢圆捎锰峁┮粋€高壓繞組的中性點測量,他們是:1) 繞組布置2) 倒置抽頭3) 抽頭分布線性如圖a所示,圖中展示了怎么繞制的,一個出的抽頭部分作為主繞組的延伸部分,它還有另外一個作用選擇器,它還是重要端部繞組抽頭的重要組成部分。在下圖b中,一個單獨的繞組抽頭被安排在選擇器旁邊,為了隨時可以增加或者減少主繞組的不同電壓比。在圖c中,所有的抽頭都被放到到電位器中為了防止發生閃絡。一般來說,線性安排使用星形或三角形的33千伏和66千伏系統變壓器繞組,還使用了132千伏和275千伏雙繞組變壓器。是當有更多的場合超過16個步驟,它是更經濟的使用倒車安排。有一種情況,雖然超過了16步驟,但是更經濟適用。在較高的頻段,包括230千伏甚至400千伏的變壓器,端部繞組要適當減少匝數,但是為了保證運行要加粗。粗/細絕緣建模 在雙繞組電力變壓器,除了主次級繞組,總是有一個單獨的端部繞組,這是在與次級繞組串聯連接,通過使用轉換器調節數量調整它可以控制輸出電壓。正如這上面所討論的繞組分為兩部分,在二次回路中增加和減少,大型和小型模型具有相對變化的作用。在電力變壓器中要正確的模擬端部繞組的設計就必須了解其運行原理。盡管這種方法在高壓設計中很有有點,也可以設計分接開關。粗略絕緣配合部分此繞組抽頭的內在組成部分,是粗的一部分,它是一個層類型。一般情況下,在電路中所有模式或者大半數模式中它都是二次端與繞組端部相連接。如圖所示,這部分可以建模為一層繞組。精細絕緣配合部分外部是抽頭的精密結合部分。從這一部分的引線用有載調壓開關連接著端部。對19個變壓器抽頭的研究,有10個抽頭測試值為正常,和九個抽頭用于高電壓超過電壓,對應的正常使用和其余九個變壓器抽頭電壓低于正常抽頭電壓。匝數之間的每一個指定的下列抽頭是電壓相同的。建模這種纏繞,考慮到發生的最嚴重的激增,形成運行時的分接開關,詳細的研究是一個主要關注的變壓器設計。暫態抽頭模型算法在建模的抽頭繞組,因為有不同的類型繞組和變異的一些輸入數據,這是必要的,以確定新的輸入參數和建立新算法。在該方法中,本文,抽頭繞組被視為一種組合繞組組成的2單獨繞組。這樣做的原因是,繞組程序和方法,采取了線索不同的相應部位。在建模的粗部分因為總是半或全其多是在電路中,通過改變匝數設置,相關值的距離從上軛和下磁軛在輸入參數層繞組,可以使用該程序用于模擬層繞組,沒有任何需要一些額外的輸入數據。然而在建模的精細部分,由于變異的匝數的電路的基礎上,繞組抽頭的數值或換句話說,根據本調壓開關位置它要求改變輸入該程序的參數,并確定了一些新的輸入參數,這可以通過定義新輸入參數。1) 抽頭數2) 抽頭尺寸如果用n表示抽頭數,用k表示抽頭尺寸,那么精細部分將把他們分成兩個部分。第一部分由除了最后一個繞組電路所有層組成,二段,事實上是最后一層部分精細。我們這樣做的原因是分段之間的區別,然后輸入這些上鐵軛和下鐵軛參數兩者距離。該算法建模抽頭繞組可以遵循作為接下來的步驟。簡化的二段精細部分抽頭,實際上是最后一層的抽頭繞組,這是在電路被認為是層類型可以看出,距離的繞組從上軛和下軛第一節精細部分是設計的一部分數據,而對二段精細部分距離下軛應計算如下公式。因此,所需的尺寸測定瞬態模型的參數計算,這些都包括在該程序。測評和驗證的端部繞組暫態模型基于這種建模方法的抽頭繞組, 230/63V,40MVA變壓器有一個粗/細型繞組模型。針對變壓器雷電脈沖與電壓分布的研究不同的繞組是比較測試結果。在圖中,尺寸和幾何形狀的一部分和細粗部分抽頭繞組的證明。變壓器模型采用一種人工阻尼然后標準脈沖應用于高電壓端子。本計算結果的暫態電壓分布抽頭繞組是圖示,和電壓分布在高電壓繞組是如下圖所示。測量結果的電壓分布沿著這些繞組不提供任何比較。這些結果表明,一種振蕩是出現在二級響應有一個延遲時間為這些反應不如預期,因此,高壓繞組電壓分布,因而其絕緣設計實踐中甚至可以更重要比什么是解釋這一部分??偨Y和結論本文提出了一種方法建模變壓器抽頭繞組列入詳細瞬態模型,模型外,其他要求類型的纏繞等層型、圓盤型,一部分的前期工作??紤]到所涉及的不同的型接安排不同類型的抽頭繞組,在這項工作中的粗/細型模型。為了簡化粗部分分別進行計算。以同樣的方式作為一個層繞組和精細部分分為兩節,每節是模仿的基礎上變化的繞組抽頭數。建模的抽頭繞組需要更完善,因此的片段的數量增加。求解結果網絡,擁有大量的部分,由梯形積分可能導致不穩定的數值。然而,通過調整一些片段,合理的成果,并與測量數據,這表明該模型的有效性。列入這項工作的結果到一個現有的一般變壓器的暫態程序,得以確定瞬態響應的一個真正的230/63,40MVA變壓器的應用,雷電沖擊波,這是采用綜合評價模型。然而,一個完整的模型驗證的測量數據的,抽頭繞組是有幫助的。
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