10千伏干式变压器设计
目 录
引言 1
（一） 干式变压器的发展前景 1
（二） 干式变压器的应用场合 2
一、 设计要点 3
（一） 铁心相关计算 3
（二） 高低压绕组匝数的计算 4
（三） 温升计算 6
二、 10KV干式变压器的设计计算 9
（一） 10千伏干式变压器的技术参数 9
（二） 铁心直径及绕组匝数 9
（三） 绕组计算 10
（四） 铁心柱心距及线圈的径向尺寸 11
（五） 阻抗计算 11
（六） 铁心重量及损耗计算 12
（七） 空载电流计算 12
（八） 温升计算 13
三、 需要探讨的一些问题 15
（一） 电流密度的选择 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
引言
（一）干式变压器的发展前景
改革开放后不久，我国在科学技术方面迅速取得了相当可观的成果，其中以电力工业最为突出。由于我国在地理上地大物博，无论是祖国的东部还是西部、南海还是北方沙漠，都有着规模浩大的发电设备，我国每年的发电量已经跻身于世界大国行列，然而我国人口基数大这一因素缺制约着人均可用电量参数，使得我国在这一方面还处于世界中等水平。因此要实现小康社会，我国必须要加紧电力科技的研究。
在电力工业中，变压器扮演着举足轻重的角色，无论是变电所还是发电厂都能看到变压器的身影，根据资料显示，每增加1kw的发电装机容量，就需要配套6-8KVA的变压器，由此可以看出，变压器技术是和电力工业的发展息息相关的，要发展电力工业，必须首先发展变压器技术。
油浸式变压器是目前世界上用于较多的变压器种类，当电压超过66kV时，油浸式变压器优点较为明显，这主要是因为油浸式变压器内部的油状液体将变压器和空气实现了良好的接触，使得变压器的散热性大大增强，这样变压器就降低了散热器的要求，因此成本大大降低，因此目前国内外对于油浸式变压器都掌握着丰富的研究技术。然而令人遗憾的是，油浸式变压器内部的绝缘式油状液体具有易燃性，当内部液体渗漏或者发生爆炸时，将变得非
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油浸式变压器是目前世界上用于较多的变压器种类，当电压超过66kV时，油浸式变压器优点较为明显，这主要是因为油浸式变压器内部的油状液体将变压器和空气实现了良好的接触，使得变压器的散热性大大增强，这样变压器就降低了散热器的要求，因此成本大大降低，因此目前国内外对于油浸式变压器都掌握着丰富的研究技术。然而令人遗憾的是，油浸式变压器内部的绝缘式油状液体具有易燃性，当内部液体渗漏或者发生爆炸时，将变得非常危险，尤其是将油浸式变压器用于人群中多、矿井、机场以及商业中心等关键场所，当发生爆炸，四散的油状液体将立即引起火灾、烫伤等严重事故，因此油浸式变压器在这种场合将不适用。为了应对油浸式变压器的这个缺点，干式变压器应运而生，所谓“干式变压器”就是指变压器腔内不含绝缘式液体的变压器，这样变压器的结构将变得很简易，内部的铁心和线圈不在浸在绝缘液体中，使得维修和检查变得非常容易，因此干式变压器相比于油浸式变压器，优点变得非常明显，目前世界上许多国家明令规定在重要场合必须要使用干式变压器。
干式变压器出现在人们视野后，迅速赢得了各种电力场合的青睐并进行了大量的生产，投入到各个工业场合的使用。根据历史资料记载，干式变压器从上世纪80年代从国外引入中国后，使用率以每年大约20%的速度增长。在引入之初，干式变压器在国内的发电量就高达了两千兆瓦，到了90年代发电量上升到六千兆瓦，二十世纪之初上升到一万七千兆瓦，由此可以看出，干式变压器正不断成为最重要的电力变压器，因此本文以“10千伏干式变压器设计”为课题，设计一款高效实用的干式变压器。
（二）干式变压器的应用场合
在选择干式变压器时，应根据其负荷大小、应用的场所环境以及未来的规划情况合理选择，下列几个场所是干式变压器的主要应用场合：
1.在人群密度极高的场合，如商场、地铁、剧院、高楼住宅以及车间中，为了免除油浸式变压器的易燃性，必须选用干式变压器；
2.应用的场地空间不是很大时，要选用干式变压器；
3.以维修和检查成本作为第一考虑要素时，由于干式变压器比油浸式变压器内部更为简单，维修检查过程非常方便，因此成本较为低廉；
4.当居民区的变压器没有与外界隔离的配电房时，未免除危险，必须选用干式变压器作为电力变压器；
5.当技术上无法解决油浸式变压器内部液体泄露给周围环境造成的污染时，必须选用干式变压器；
一、设计要点
（一）铁心相关计算
变压器内部铁心柱的直径是设计干式变压器时第一需要确定的参数，因为当其直径大小确立后，变压器的原副绕组的匝数大小也就确定了，这样变压器的体积和其他一些主要参数也就确定下来了，因此在进行其他参数选择时，首先应对铁心直径进行谨慎设计。
1.铁心直径的选择
铁心直径的选择通常有很多种使用的方法，如根据变压器的容量参数、损耗或者短路阻抗等，这些选择方法主要是根据变压器使用场合考虑的。当前国内的干式变压器设计中，通常根据下式2-1来进行铁心直径的选择，
（1-1）
上式中的D表示铁心柱的直径，单位为毫米；为铁心直径的经验参数，通常为52左右，然而不同应用场合下，该值会发生微变；参数为变压器的每柱容量，单位为KVA。
2.铁心的空间填充系数
变压器铁心柱的横截面是一个由多级矩形截面组成的一个圆形外廓，当铁心柱内的矩形级数越多时，则内部的矩形越多，其外廓也越接近一个圆形。通常将多级矩形的截面积和外廓圆的面积之比定义为铁心的填充系数，显而易见该系数小于1。
可以发现，铁心内的级数越大则其填充系数越高，这样能够带来空间利用率高的效果，同时也减少了漏磁现象。然而一味的追求高级数，会增加工艺上的难度和成本，因此在进行铁心级数的选择时，一定要根据变压器的使用场合进行合理选择。通常情况下 ，铁心级数通常为5~14。
3.铁心叠片系数
铁心叠片系数的提出主要是由于铁心中的硅钢片表面不平整带来的，当硅钢片的平面不平整时，通过硅钢片的磁力线面积往往小于硅钢片的截面积，因此就将磁力线的净面积和硅钢片的截面积之比称之为铁心叠片系数。显而易见，由于硅钢片的不平整，该系数一定小于1。
通常的
引言 1
（一） 干式变压器的发展前景 1
（二） 干式变压器的应用场合 2
一、 设计要点 3
（一） 铁心相关计算 3
（二） 高低压绕组匝数的计算 4
（三） 温升计算 6
二、 10KV干式变压器的设计计算 9
（一） 10千伏干式变压器的技术参数 9
（二） 铁心直径及绕组匝数 9
（三） 绕组计算 10
（四） 铁心柱心距及线圈的径向尺寸 11
（五） 阻抗计算 11
（六） 铁心重量及损耗计算 12
（七） 空载电流计算 12
（八） 温升计算 13
三、 需要探讨的一些问题 15
（一） 电流密度的选择 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
引言
（一）干式变压器的发展前景
改革开放后不久，我国在科学技术方面迅速取得了相当可观的成果，其中以电力工业最为突出。由于我国在地理上地大物博，无论是祖国的东部还是西部、南海还是北方沙漠，都有着规模浩大的发电设备，我国每年的发电量已经跻身于世界大国行列，然而我国人口基数大这一因素缺制约着人均可用电量参数，使得我国在这一方面还处于世界中等水平。因此要实现小康社会，我国必须要加紧电力科技的研究。
在电力工业中，变压器扮演着举足轻重的角色，无论是变电所还是发电厂都能看到变压器的身影，根据资料显示，每增加1kw的发电装机容量，就需要配套6-8KVA的变压器，由此可以看出，变压器技术是和电力工业的发展息息相关的，要发展电力工业，必须首先发展变压器技术。
油浸式变压器是目前世界上用于较多的变压器种类，当电压超过66kV时，油浸式变压器优点较为明显，这主要是因为油浸式变压器内部的油状液体将变压器和空气实现了良好的接触，使得变压器的散热性大大增强，这样变压器就降低了散热器的要求，因此成本大大降低，因此目前国内外对于油浸式变压器都掌握着丰富的研究技术。然而令人遗憾的是，油浸式变压器内部的绝缘式油状液体具有易燃性，当内部液体渗漏或者发生爆炸时，将变得非
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
油浸式变压器是目前世界上用于较多的变压器种类，当电压超过66kV时，油浸式变压器优点较为明显，这主要是因为油浸式变压器内部的油状液体将变压器和空气实现了良好的接触，使得变压器的散热性大大增强，这样变压器就降低了散热器的要求，因此成本大大降低，因此目前国内外对于油浸式变压器都掌握着丰富的研究技术。然而令人遗憾的是，油浸式变压器内部的绝缘式油状液体具有易燃性，当内部液体渗漏或者发生爆炸时，将变得非常危险，尤其是将油浸式变压器用于人群中多、矿井、机场以及商业中心等关键场所，当发生爆炸，四散的油状液体将立即引起火灾、烫伤等严重事故，因此油浸式变压器在这种场合将不适用。为了应对油浸式变压器的这个缺点，干式变压器应运而生，所谓“干式变压器”就是指变压器腔内不含绝缘式液体的变压器，这样变压器的结构将变得很简易，内部的铁心和线圈不在浸在绝缘液体中，使得维修和检查变得非常容易，因此干式变压器相比于油浸式变压器，优点变得非常明显，目前世界上许多国家明令规定在重要场合必须要使用干式变压器。
干式变压器出现在人们视野后，迅速赢得了各种电力场合的青睐并进行了大量的生产，投入到各个工业场合的使用。根据历史资料记载，干式变压器从上世纪80年代从国外引入中国后，使用率以每年大约20%的速度增长。在引入之初，干式变压器在国内的发电量就高达了两千兆瓦，到了90年代发电量上升到六千兆瓦，二十世纪之初上升到一万七千兆瓦，由此可以看出，干式变压器正不断成为最重要的电力变压器，因此本文以“10千伏干式变压器设计”为课题，设计一款高效实用的干式变压器。
（二）干式变压器的应用场合
在选择干式变压器时，应根据其负荷大小、应用的场所环境以及未来的规划情况合理选择，下列几个场所是干式变压器的主要应用场合：
1.在人群密度极高的场合，如商场、地铁、剧院、高楼住宅以及车间中，为了免除油浸式变压器的易燃性，必须选用干式变压器；
2.应用的场地空间不是很大时，要选用干式变压器；
3.以维修和检查成本作为第一考虑要素时，由于干式变压器比油浸式变压器内部更为简单，维修检查过程非常方便，因此成本较为低廉；
4.当居民区的变压器没有与外界隔离的配电房时，未免除危险，必须选用干式变压器作为电力变压器；
5.当技术上无法解决油浸式变压器内部液体泄露给周围环境造成的污染时，必须选用干式变压器；
一、设计要点
（一）铁心相关计算
变压器内部铁心柱的直径是设计干式变压器时第一需要确定的参数，因为当其直径大小确立后，变压器的原副绕组的匝数大小也就确定了，这样变压器的体积和其他一些主要参数也就确定下来了，因此在进行其他参数选择时，首先应对铁心直径进行谨慎设计。
1.铁心直径的选择
铁心直径的选择通常有很多种使用的方法，如根据变压器的容量参数、损耗或者短路阻抗等，这些选择方法主要是根据变压器使用场合考虑的。当前国内的干式变压器设计中，通常根据下式2-1来进行铁心直径的选择，
（1-1）
上式中的D表示铁心柱的直径，单位为毫米；为铁心直径的经验参数，通常为52左右，然而不同应用场合下，该值会发生微变；参数为变压器的每柱容量，单位为KVA。
2.铁心的空间填充系数
变压器铁心柱的横截面是一个由多级矩形截面组成的一个圆形外廓，当铁心柱内的矩形级数越多时，则内部的矩形越多，其外廓也越接近一个圆形。通常将多级矩形的截面积和外廓圆的面积之比定义为铁心的填充系数，显而易见该系数小于1。
可以发现，铁心内的级数越大则其填充系数越高，这样能够带来空间利用率高的效果，同时也减少了漏磁现象。然而一味的追求高级数，会增加工艺上的难度和成本，因此在进行铁心级数的选择时，一定要根据变压器的使用场合进行合理选择。通常情况下 ，铁心级数通常为5~14。
3.铁心叠片系数
铁心叠片系数的提出主要是由于铁心中的硅钢片表面不平整带来的，当硅钢片的平面不平整时，通过硅钢片的磁力线面积往往小于硅钢片的截面积，因此就将磁力线的净面积和硅钢片的截面积之比称之为铁心叠片系数。显而易见，由于硅钢片的不平整，该系数一定小于1。
通常的
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