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          SFZ11-40000/110/10.5電力變壓器設計電磁計算

          來源:http://www.qyqjny.com 日期:2019/1/11 16:31:24 點擊:184

          SFZ11-40000/110/10.5電力變壓器設計電磁計算

          1.技術協議的要求參數

          (1)產品型號:SFZ1—40000/110。

          (2)額定容量:40000kVA。

          (3)額定電壓與分接級數和分接范圍:110±8×1.25%/10.5kV。

          (4)額定頻率:50Hz。

          (5)相數:3。

          (6)繞組連接組標號:YNd11。

          (7)額定性能要求:空載損耗P0=30+3%kW、空載電流I0<0.4%、

                       負載損耗Pk=156+3%kW、短路阻抗uk=10.5±5%。

          (8)使用條件:符合GB1094.1規定。

          (9)冷卻方式:ONAN/ONAF——70%/100%。

          (10)溫升限值:油面溫升55K、繞組平均溫升65K。

          (11)絕緣水平:h.v.線路端子     LI/AC   480/200

          h.v.中性點端子   LI/AC    250/95

          l.v.線路端子     LI/AC    75/35。

          (12)噪聲要求:≤65dB。

          (13)其它特殊要求:無。

          2.變壓器電磁計算過程

          (1)根據經驗或參考類似產品選擇鐵心直徑Φ620/Φ634,查標準鐵心截面得心柱截面積At=2807.4×0.97=2723.2cm2,鐵軛截面積At/=2826.2×0.97==2741.4cm2。

          (2)根據經驗初選鐵心柱的磁通密度B/=1.59T,并按=B/×At/450(頻率為50Hz)初步計算繞組匝電勢==96.2V。

          (3)根據低壓繞組的電壓10.5kV和匝電勢計算低壓繞組的匝數==109.17,并將圓整成整數nL=109。

          (4)根據低壓繞組電壓Ul=10.5kV和匝數nl=109計算匝電勢==96.33V。

          (5)根據高壓繞組電壓Uh==63509V和匝電勢=96.33V,計算高壓繞組匝數nh=Uh/==659.3,并將其圓整成整數后校核高低壓繞組的電壓比nh=659。分接繞組匝數為8×659×0.0125≈8×8。

          (6)初步選擇高壓繞組線規:糾結段ZB—1.35    2×2”、連續段ZB—0.95    2×2”。

          低壓繞組線規:ZB—0.45    24”。

          調壓繞組線規:ZB—0.45    2×1”。

          (7)根據成熟的縱絕緣結構排布高低壓繞組的線匝:

          1)高壓繞組糾結連續式:

          2 A

          8 B

          26 C

          4 D

          2 E

          ∑42×2

          13

          13

          16

          13

          13

          ∑659

          輻向尺寸:

          A:3.4×14×2×1.03=98+6內   =104

          B:3.4×14×2×1.03=98+6層    =104

          C:3.0×17×2×1.02         =104

          D:3.0×14×2×1.023=86+18=104

          E:3.014×2×1.023=86+18=104

          軸向尺寸:

          3×8    =24      84×10.6     =890.4      1330

          6×6    =36      20×1.4×0.9 =25.2       25

          74×4.5 =333     64×1.0×0.9 =57.6       60壓板

                 ∑393     393×0.9079  =356.8      70

                                   HK    =1330      70

                                                HW  =1555

          2)低壓繞組單螺旋式,端部拉平,總匝數109,段數109+4=113:

          輻向尺寸:2.74×24+1.5=67.5

          軸向尺寸:113×9.0                  =1017

          [112×3.0+“30”] ×0.91  =333

                                  HK    =1350

          3)調壓繞組雙螺旋式,總匝數8×8,段數2×(8+1)=18:

          輻向尺寸:5×4.0=20.0

          軸向尺寸:18×14.3                  =257.4

          [17×8.0+“30”] ×0.901  =122.6

                                           ∑  380×2=760

                         HK=760+410-2×(8+14.3)=1125.4

          (8)根據成熟的主絕緣結構決定繞組的直徑和鐵心柱中心距。

          317+12+ 67.5 +  42.5  + 104  + 38 + 20 =601×2+33=1235=M0

                 362.75   417.75  491    562  591

          (9)計算繞組的重量與直流電阻。

          1)高壓:平均匝長:491×2π=3.085。

          總長    :3.085×659=2033+2=2035

                3.085×139=428.8+1.2=430

                3.085×520=1604.2+0.8=1605

          75℃電阻:0.02135×2035/83.36=0.5212Ω

          導線重量:430×83.36×8.9×3/1000=957/1029kg

                    1605×83.36×8.9×3/1000=3572/3757kg

          2)低壓:平均匝長:362.75×2π=2.279。

          總長    :2.279×109=248.4+1.6=250

          75℃電阻:0.02135×250/448.32=0.01191

          導線重量:250×448.32×8.9×3/1000=2993/3061kg

          3)調壓:平均匝長:591×2π=3.713。

          總長    :3.713×8×8=(29.7+2.3)×8=32×8

          75℃電阻:(0.02135×32/73.9)×8=0.009245×8

          導線重量:32×8×73.9×8.9×3/1000=505/545kg

          (10)計算變壓器的短路阻抗。

          6.75×36.275/3=81.62       4.25×41.775=177.54

          10.4×49.1/3  =170.21      18.45×48.875=901.74

          2.0×59.1/3   =39.4        3.8×56.2    =213.56

          (6.752-10.42)/12=-5.22    (6.752-2.02)/12=3.46

          (10.42-2.02)/12=8.68

          =3.563,64/(64+659)=0.0885,1-0.0885=0.9115

          81.62+39.4+901.74+3.46=1026.22

          170.21+39.4+213.56+8.68=431.85

          10.4×0.9115=9.48,9.48×48.64/3=153.7

          10.4-9.48   =0.92,0.92×53.84/3=16.5


          額定電壓分接

          ******電壓分接

          ***小電壓分接

          81.62+170.21+177.54

          -5.22=424.15

          424.15+0.0885×170.21+0.08852×431.85=442.6

          81.62+177.54

          +153.7=412.86

          16.5+213.56+39.4

          =269.46

          λ

          67.5+42.5+104

          =214

          67.5+184.5+20=

          272

          67.5+42.5+94.8

          =204.8

          9.2+38+20=67.2

          Hk

          (1330+1350)/2=1340

          (1330+1350+1125.4)/3=1268.5

          (1330+1350)/2=1340

          (1330+1125.4)/2=1227.7

          ρ

          1-214/(1340π)=0.949

          1-272/(1268.5π)=0.932

          1-204.8/(1340π)=0.951

          1-67.2/(1227.7π)=0.983

          uk

          3.563×424.15×0.949×0.98/134=10.49

          3.563×442.6×0.932/126.85

          =11.59

          3.563×412.86×0.951/134=10.44

          3.563×269.46×0.983×0.08852/122.77=0.06

          10.44+0.06=10.5

          (11)計算變壓器的負載損耗。

          1)高壓繞組:

          I2R:Rat——3×209.92×0.5212/1000=68.89

          Min——3×233.32×(0.5212+8×0.009245)/1000=97.18

          Eddy:1.78×1269.8×109×0.949/134=1744

          2.99×(2.0×1.744/2.518)2=5.74%

          2)低壓繞組:

          I2R: 3×1269.82×0.01191/1000=57.61

          Eddy:2.99×(2.24×1.744/2.832)2=5.69%

          3)雜散損耗:0.65×(50×60)/(60×15)×10.49=15.15

          4)引線損耗:3.12(3.20)kW

          5)總負載損耗:

          額定分接:68.89×1.0574+57.61×1.0569+15.15+3.12=152kW

          ***小分接:97.18×1.0574+57.61×1.0569+15.15+3.20=182 kW

          (12)根據成熟的端絕緣結構決定鐵心柱的高度,計算鐵心重量。

          鐵心窗高:HW=1555。

          鐵心重量:3×1555×2723.2×7.65/1000  =9718.4

          4×1235×2741.4×7.65/1000 =10360.0

          2666.75×0.97=2586.7

          ∑22665.1 kg

          (13)選擇電工鋼帶的牌號,計算變壓器空載損耗和空載電流。

          電工鋼帶:M5—0.3,心柱磁密1.592T時的單位損耗1.0

          空載損耗:1.0×1.15×22665.1/1000=26.06Kw

          空載電流:1.4×22665.1×1.85/40000×10=0.15%

          (14)調整繞組安匝分布,計算繞組短路力。

          1)短路軸向力計算

          分區

          高壓繞組

          低壓繞組

          26C+4D+2E=520      1×8    =8

          520/659/2=39.45%  31×4.5=139.5

          0.9079×147.5

                                    133.9

          32×11.5=368

                    501.9

          42匝             42.5×3=127.5

          42/109=38.53%             “5”

                              0.9098×132.5

          120.5

          43.5×9=391.5

          512

          2A+8B=139            0.5×8 =4

          139/659/2=10.55%       3×6 =18

          6×4.5=27

          0.9079×49

                                    44.5

          10×11.86=118.6

                   163.1

          12.5匝            13.5×3=40.5

          12.5/109=11.47%            “10”

                             0.9098×50.5

          46

          13×9=117

          163

          不平衡安匝:39.45-38.53=0.92;平均安匝:39.45+10.55=50。

          ∑:0.92×50=46;系統短路阻抗:100×40000/9000000=0.44。

          額定分接下的短路電流倍數:100/(10.49+0.44)=9.15。

          漏磁組高度1340/2=670,漏磁組寬度λ=214;

          漏磁組平均半徑436 ,繞組與鐵心距離19。

          u=214/670=0.32,s=1.9+0.03×62=3.76,v=3.76/67=0.06,

          橫向洛氏系數:ρn=1-=0.51。

          短路電抗的電阻分量: 152000/(10×400000)=0.38%

          沖擊短路電流倍數:ky=1+=1.89

          短路軸向力:

          F==11650 kgf

          2)導線應力計算

          (a)高壓繞組

          導線平均半徑491

          σ1==464 kgf/cm2

          σ2==46kgf/cm2

          合成應力:464+46=510 kgf/cm2

          (b)低壓繞組

          墊塊間外徑周長L=2π×39.65/20-3=9.5;   撐條間均徑周長L=2π×36.28/20-1.2=10.2;導線平均半徑362.8;

          2×362.8/2.24=324,M/=0.086,N/=0.914

          σ1==352 kgf/cm2

          σ2==34 kgf/cm2

          σ3==208kgf/cm2

          合成應力:352+34+208=594 kgf/cm2

          (15)變壓器油箱長、寬、高尺寸的決定

          長:1235×2+1202+140+150+528+160=4650

          寬:1202+418=1620

          高:15+35+590+1555+590+95=2880

          (16)計算繞組平均溫升和油頂層溫升

          1)油溫升計算

          選用PC2000—24/460片式散熱器10組。

          自冷面積10×21.77=217.7m2,風冷面積10×25.81=258.1m2

          ***小分接電壓下的油箱表面熱負荷:q==806.3

          油平均溫升:0.19×806.30.8=40.2 K

          油面溫升:1.2×40.2+4=52.4 K

          2)繞組溫升計算

          (a)高壓繞組計算***小分接的情況:

          線餅遮蓋系數1-=0.74,線餅周長2×(17×2×3+11.6)=227.2,導線電密2.518,渦流損耗5.74%。

          線餅單位熱負荷:q==746

          銅油溫差:0.159×7460.7+0.00175×746+4×746/1550-5=14.5K

          高壓繞組平均溫升:14.5+40.2=54.7 K

          (b)低壓繞組:

          線餅遮蓋系數1-=0.74,線餅周長2×(24×2.74+9.0)=149.5,導線電密2.832,渦流損耗5.69%。

          線餅單位熱負荷:q==735

          銅油溫差:0.159×7350.7+2×735/1550-5=12.1K

          低壓繞組平均溫升:12.1+40.2=52.3 K

          (17)變壓器重量計算

          1)油箱重量:箱蓋0.16×46.5×16.2×7.85=946

          箱壁0.1×(46.5+16.2)×2×25.2×7.85=2481

          箱底0.12×[(4.04×2+12.16)×46.5+(12.16+16.2)×3.5] ×7.85=980

          總重:(946+2481+980)×1.6=7050 kg

          上節油箱重量:(946+2481)×1.6=5480 kg

          2)器身重量:(22665+8392)×1.15=35720 kg

          3)油重:油箱內(46.5×16.2×28.8-2.02×3.5×46.5)×0.9=19230

          器身排油:22665/7.6+8392/3.9=5140

          附件裝油:2150

          總油重:19230-5140+2150=16240 kg

          4)附件重量:9690

          5)總重:35720+16240+7050+9690=68700 kg

          6)注油運輸重:7050+35720+19230-5140-700=56160 kg


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