S9系列节能型油浸式变压器设计与研究

目录
摘  要    I
ABSTRACT .    II
第1章  概述    1
1.1 变压器的分类    1
1.2 电力变压器性能参数的确定    2
1.2.1短路阻抗    2
1.2.2负载损耗    2
1.2.3空载损耗    3
1.2.4负载电流    3
1.3 变压器设计计算步骤    3
第2章  变压器的结构    5
2.1 变压器的铁心    5
2.1.1铁心的作用    5
2.1.2铁心的分类    5
2.1.3铁心的叠积形式    7
2.1.4铁轭的分类    7
2.2 变压器的绕组    7
2.2.1绕组的基本要求    8
2.2.2绕组的基本形式及特点    8
2.3变压器的分接开关    9
2.3.1 分接开关的分类    9
2.3.2 分接电压的计算    9
第3章  变压器的计算    10
3.1 变压器铁心的计算    10
3.1.1变压器铁心的主要尺寸计算    10
3.1.2变压器铁心重量计算    10
3.1.3变压器铁心系数的计算和选择    11
3.2 变压器绕组的计算    11
3.2.1绕组基本参数的计算和选择    11
3.2.2绕组尺寸确定方法及计算    13
3.3 窗高及绝缘半径和中心距的计算    14
3.3.1铁窗高度的计算    14
3.3.2绝缘半径的计算    14
3.4 变压器短路阻抗的计算    15
3.4.1短路阻抗计算（双绕组）    15
3.4.2短路电抗计算（双绕组）    16
3.5 变压器温升计算    17
3.5.1绕组温升计算    17
3.5.2铁心温升计算    18
3.5.3油温及油面温升计算    18
3.6  S9系列油浸式变压器的节能技术    20
3.6.1变压器的损耗计算    20
3.6.2变压器损耗的特征    21
3.6.3变压器节能技术推广    22
第4章  S9系列节能型油浸式变压器计算    27
4.1技术要求    27
4.2 主要材料及结构    27
4.2.1主要材料    27
4.2.2主要结构    27
4.3 电压电流计算    28
4.4铁心直径的选择及截面设计    28
4.5线圈计算    29
4.5.1低压线圈计算    29
4.5.2高压线圈计算    29
4.6 短路损耗计算    30
4.7 短路电压计算    31
4.8 空载损耗和空载电流计算    32
4.9 温升计算    33
4.10 重量计算    35
第5章  S9与S7产品性能的比较    36
5.1 产品性能比较    36
5.2 设计中遇到的问题及解决办法    38
结  束  语    40
参 考 文 献：    42
致    谢    43
附录A  铁心
附录B  铁心装配
附录C  变压器总装图
 
S9系列节能型油浸式变压器设计与研究
摘  要：本文从电力变压器的发展历史，综合我国变压器的发展简况，及目前我国变压器的制造水平，分析我国电力变压器与国外的差距及发展方向，对电力变压器的前景予以展望；对变压器的各部分进行理论分析，探究变压器如何实现低损耗、高效率、低噪音；同时针对S9系列节能型油浸式变压器设计进行理论分析，包括铁心方案和绕组方案设计以及电磁计算；由电压大小和工艺方法选择绕组方案；并进行温升计算、选择散热形式;以低成本设计出高性能的变压器；并绘制出各部分的工程图纸。
关键词： 变压器设计；高效低损耗；低成本

 
The S9 series energy conservation oil bath
type transformer supposes discusses
ABSTRACT:This article from the power transformer development history, the comprehensive our country transformer development status, and the present our country transformer manufacture level, analyzes our country power transformer and the overseas disparity and the development direction, forecasts to the power transformer prospect; Carries on the theoretical analysis to transformer each part, inquired into how the transformer does realize the low loss, the high efficiency, the low noise; Simultaneously aims at the S9 series energy conservation oil bath type transformer design to carry on the theoretical analysis, including iron core plan and winding plan design as well as electromagnetism computation; Choose the winding plan by the voltage size and the technique; And carries on  the computation, the choice radiation form; Designs the high performance by the low cost the transformer; And draws up each part of projects blueprint.
KEYWORDS: The live pressure design； highly effective；Lower waster and Lower Cost
 
第1章  概述
1.1 变压器的分类
变压器是一种静止的电磁感应设备，它可以分为电力变压器、电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、电抗器、调压器、矿用变压器和特种变压器及类。电力变压器又分为油浸式变压器和干式变压器。其中油浸式变压器主要用作升压、降压、联络、配电变压器，干式变压器只在部分配电变压器中使用。
变压器的最基本结构形式包括绕组和线圈，并且彼此以电感方式组合一起。当其中某一交流电流(具有某一已知频率)流于其中另一线圈时，于另一线圈中将感应出具有相同频率的交流电压，它就是利用电磁感应作用将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。众所周知，输送一定的电能时，输电线路的电压愈高，线路中的电流和损耗就愈小。为此需要用升压变压器把交流发电机发出的电压升高到输电电压，通过高压输电线讲电能经济地输送到用电地区，然后在用降压变压器把交流发电机发出的电压降到配电电压，拥护安全而方便的使用。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。  
大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁心的高导磁性，大部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁心二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者的线圈匝数比相同。因此，变压器的匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统中一重要设备，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化。
在电力变压器与电子变压器二者之间，除了体积较小外并没有明确的分界线。一般提供电力网络的电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力范畴，但如果与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力的范畴。 
各种电子装备常用到变压器，理由是：提供各种电压阶层确保系统正常操作；提供系统中以不同电位操作部分得以电气隔离；对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗；在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。
对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求的目标，至于效率、安全性与可靠性，更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它也是衡量因子中的一要项。 因为上述与其它应用方面的差别，使得电力变压器并不适合应用于电子电路上。
通常变压器的容量在500kVA及以下的称为小型变压器；630~6300kVA的变压器称为中型变压器；8000~63000kVA的变压器称为大型变压器；90及以上的变压器称为特大型变压器。我国电力变压器最高电压为500kV，单台三相最大容量为720MVA。
电力变压器的种类较多，有各种不同的容量和电压等级，绕组有不同的耦合方式，有不同的冷却和绝缘方式等，变压器油也有不同的循环方式。为了产品的标准化和系列化，必须对其规范分类，本课题设计的变压器可以定义为S-250/10，表示为三相油浸式自冷双绕组变压器，其材料为铜，调压方式为无励磁调压，容量为250kVA，高压侧的电压为10 kV。
根据目前我国各变压器生产企业的情况，油浸式自冷双绕组变压器有S7~S11系列，分类的依据主要是国家标准对其性能参数的规定。本课题根据其技术任务书的要求应为S7系列，但根据目前我国电网的要求，S7系列已越来越不能满足电网高效低能耗的趋势。所以，无论从能耗上还是制造成本上，都必须有所改进，提高产品的市场适应力和市场竞争力。