电力变压器设计与计算(23)

短路阻抗的定义是当一个绕组接成短路时，在另一个绕组中为产生额定电流所施加的额定频率的电压。此电压常以额定电压为基准，用标么值或百分数表示。也可以用短路阻抗的标么值或百分数表示，它包括两个分量：电阻和电抗分量。电阻分量需换算到绕组的参考温度，油浸式变压器的电阻分量为75℃时的数值。对于中小型变压器，需计算电阻电压，而对于大型变压器，它占的比例很小，可忽略不计。电抗分量为额定频率下的值。

电力变压器设计与计算(1)

1电力变压器设计与计算基础知识1.1变压器的分类变压器是一种静止的电磁感应设备,在其匝链于一个铁心上的两个或几个绕组回路之间可以进行电磁能量的交换与传递。根据不同用途,变压器可以分为许多类型。

电力变压器设计与计算(62)

8.10变压器机械强度计算如前所述,双绕组变压器绕组中的横向（径向）力拉伸外部绕组、压紧内部绕组。在三绕组和多绕组变压器中,径向力的方向取决于绕组的相互位置及其电流的方向;纵向（轴向）力使线段和线匝在竖直方向弯曲,压缩线段间的垫块,并部分地传到铁轭,力求使其离开心柱。径向力所引起的绕组应力应该根据与电流幅值相对应的力来计算。

电力变压器设计与计算(58)

7.10在负载变动情况下变压器发热与温升计算 在变压器运行中,由于它的负载通常不保持恒定,因此变压器各部位的温度也随负载而变动,这样就提出了变压器过负载能力及在短路情况下变压器的温升计算。

电力变压器设计与计算(15)

3．7铁心绝缘和接地 3．7．1铁心的绝缘 铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样，其地位也是十分重要的。铁心绝缘不良，将影响变压器的安全运行。铁心的绝缘有两种，即铁心片间绝缘和铁心片与铁心本身结构件（夹件、垫脚、拉带、拉板以及侧梁等）间的绝缘。

电力变压器设计与计算(53)

7变压器温升计算7.1概述变压器在运行时,有一部分电磁能量将转变为热量。也就是说,变压器运行时,在铁心、绕组和钢结构件中均要产生损耗。这些损耗将转变为热量散发到周围介质中去,从而引起变压器发热和温度升高。为使变压器各部分温升不超过规定的限值,应采取有效的冷却措施。绕组和铁心温度的升高,开始时上升很快,但随着绕组及铁心温度的升高,它们与周围冷却介质就产生了一定的温度差。

电力变压器设计与计算(42)

6.7.2变压器绕组参数计算变压器绕组的波过程分析是以电路计算为基础的,而电路是由参数,即电感、电容和电阻串并联组成的。本节将讨论如何按照变压器实际结构来计算等值电路的电容和电感参数。(1)电容计算。计算变压器绕组的波过程,必须事先知道变压器绕组的等值电容。而等值电容的计算是建立在几何电容的基础上,所以首先应计算出几何电容。在变压器绝缘结构中,在径向,有绕组与铁心之间的电容、绕组与绕组之间的电容。

电力变压器设计与计算(24)

5.4解析法计算变压器短路电抗上面讨论的变压器短路电抗计算方法,对于双绕组变压器而言,是比较直观的。而对于多绕组变压器,尤其是对有载调压自耦变压器,电抗计算是十分复杂的,如带有单独调压器或旁柱上套有调压绕组的情况。

电力变压器设计与计算(31)

6.3变压器承受电压的分析及考核方法在变压器长期运行中,其绝缘必须可靠地承受以下四种电压的作用,即长期工作电压、操作过电压、暂态过电压和大气过电压（通常称为雷击过电压）。操作过程和暂态过程统称为内过电压。6.3.1长期工作电压（1）长期工作电压概念。

电力变压器设计与计算(26)

5．8自耦变压器短路电抗计算 无励磁调压的电力自耦变压器，大部分由三个绕组构成。因此，有高-中、高-低和中-低三个阻抗参数。通常，自耦联结的绕组属于高中压侧，第三绕组属于低压侧。

电力变压器设计与计算(18)

4变压器漏磁效应 4.1变压器漏磁场分析 在前面变压器的磁路计算中,着重分析了与主磁场有关的变压器特性,在本节及下节中,将专门讨论变压器的漏磁场。漏磁场是由负载电流产生的,其大小与变压器容量有直接关系。漏磁场的大小及分布规律决定着变压器绕组的电抗、

电力变压器设计与计算(9)

2．6．3机械强度 正常运行和突然短路的电动力作用致使绕组损坏，常见有以下几种形式。（1）正常运行时电动力引起的损坏。绕组制造过程中可能存在各种缺陷，如线段松动、导线不平或有毛刺、换位的弯折处进入垫块换位处绝缘损坏或卡破、垫块不正等。

电力变压器设计与计算(2)

1．3变压器设计计算专业基础知识 变压器属于电机一个分支，从原理上讲与电机相同，都是根据电磁感应原理制造的，都存在电路和磁路问题。但由于变压器主要是用来输变电，要运行在高压或超高压系统中，所以从承受高电压这一角度来讲，与电机又有所区别。下面把变压器所涉及的主要专业基础知识分述一下。

电力变压器设计与计算(60)

8．4．4同心式绕组轴向力公式的推导 这里指的轴向力是假定整个轴向只有一个漏磁组的情况或有几个漏磁组，但是只取其中面积最大一个漏磁组来计算的情况。

电力变压器设计与计算(12)

3.3对变压器磁路的基本要求 对变压器磁路的基本要求主要包括电气绝缘及电气性能、机械强度以及磁路中的温升和散热等方面。

电力变压器设计与计算(51)

6.11.2高压自耦变压器起始分布计算当雷电冲击波作用到变压器的最初瞬间,在变压器绕组中形成起始分布,它是由电容参数所决定的,所以起始分布也称电容分布。通过起始分布能预计以后绕组中冲击波振荡的幅值,尤其是对于具有高纵向电容的高压和超高压变压器,通过电容分布计算的电位和梯度,几乎和振荡过程中的电位和梯度没有多大的差异。所以利用起始分布计算的结果,来作为确定变压器绕组结构的依据。

电力变压器设计与计算(50)

6.10.4自耦变压器中性点绝缘水平在高压和超高压系统中,广泛地采用自耦变压器,由于其中性点必须直接接地运行,如果在系统中应用过多,能使零序综合阻抗大大减小,从而在单相接地故障时就会出现很大的单相短路电流。

电力变压器设计与计算(52)

6.11.3变压器内部保护电容器的计算在变压器内部保护叙述中曾提到保护电容器(也叫补偿电容器),而本节将详尽分析保护电容器的结构及电容计算等有关内容。(1)保护电容器主要用途。①保护调压绕组:在超高压有载调压自耦变压器中,在中压线端调压情况下。

电力变压器设计与计算(56)

7.7绕组温升计算绕组与周围介质（空气）之间的温差为绕组和油之间的温差及油和空气间的温差之和。因此,计算绕组对周围介质的平均温升时,一般先计算绕组表面对油的平均温升,然后再计算油对周围介质的平均温升。7.7.1高出油温的绕组温升计算超过油温的绕组导线的温升由两部分组成：绕组表面对油的平均温升及超过绕组表面最热点的温升。

电力变压器设计与计算(48)

6.9.4有载调压变压器绝缘结构分析为了确保输电系统供电质量,控制网络电压波动,目前普遍采用了有载调压变压器,所以研究和分析有载调压变压器绝缘结构是十分必要的。对于有载调压变压器,主纵绝缘结构的确定,主要是根据冲击波作用来考虑的,因为工频感应的电位和梯度分布,可以由试验线路图,很简便地按匝数关系计算求得。设计一种新结构的有载调压变压器,往往对这一类似产品进行冲击分布计算。