油浸变压器设计步骤
油浸变压器设计步骤(精)
. 基本参数的确定
1.1 主要电气数据额定容量（kV A ） P
额定高、低压线电压（kV ） U1、U2
联接组别：Yyn0 Dyn11 Yd11 等
性能指标
负载损耗(W) PK
空载损耗(W) PO
短路阻抗(%) UK
空载电流(%) IO
温升
线圈对空气温升（K ） T1 T2
变压器油平均温升（K ）
顶层油温升（K ）
1.4 试验电压
工频耐压（kV ）
感应耐压（kV ）
冲击电压（kV ）
它是确定变压器主绝缘结构的依据。
1.5 基本参数换算（三相变压器）
高、低压线电流（A ） I 线 = P /（1.73 * U线）
高、低压相电压（V ） U 相 = 1 /1.73 * U线 --Y 接时
高、低压相电压（V ） U 相 = U线 --D 接时
高、低压相电流（A ） I 相 = I线 --Y 接时
高、低压相电流（A ） I 相 = 1 /1.73 * I线 --D 接时
2 铁心选择
2.1 铁心直径估算值： DOO = K *（ P 每柱容量）0.25 (mm)
式中：K--系数。取55～65 之间。
2.2 铁心有效截面： QC = QC1 * K0 (cm2)
式中：QC1--由铁心直径查表出视在截面
K0--叠片系数。
2.3 取铁心磁密：BM 一般小于1.73 （T ）
3 线圈计算
3.1 每匝电压： ET = 2.22 * BM * QC * 10-2
3.2 高、低压匝数：N1 = U1 / ET
3.3 确定电流密度：IN
3.4 选取线规 A × B (线厚 × 线宽)
3.5 初选线圈高度： H0 = 45 * I * N * DOO / (ET * 40000)
3.6 线圈尺寸计算
每层匝数 N 层 = H0 / (B+ 匝绝缘厚) - 1
层数 M = N / N9
层间最高电压 UC = 2 * (N层 * ET)--选择层绝缘厚
根据产品的试验电压要求确定线圈主绝缘距离
根据温升或散热面的要求确定是否放置油道，油道可以为全油道或半油道。（只在窗外放置油道。）
计算线圈幅向尺寸
3.7 线圈电阻和重量计算
计算高、低压线圈平均匝长和总长
计算高、低压线圈电阻和重量
每相电阻 R75℃ = 0.02026 * L/S （Ω） --铜线
每相电阻 R75℃ = 0.0343 * L/S （Ω） --铝线
式中：L--每相导线长(m)；S--导线截面积（mm2）
三相导线净重 Gd0 = 2.67 * L/S (kg) --铜线
三相导线净重 Gd0 = 0.81 * L/S (kg) --铝线
三相导线包绝缘后重 Gd =（1 + Kz/100）* Gd0 (kg)
式中：Kz--绝缘增重百分比。或按下式
Kz = 1 + 3.825 * (A + B + 0.353) * 0.01 / S --铜扁线
Kz = 1 + 3.825 * (A + B + 0.353) * 0.01 / S * 3.35 --铝扁线
Kz = 1 + (A0 / A + (A0 / A) ^ 2) / 100 * 44 --铜圆线
Kz = 1 + (A0 / A + (A0 / A) ^ 2) / 100 * 44 * 3.35 --铝圆线
式中：A0--漆包后线径；A--漆包前线径。
3.8 线圈损耗计算
高、低压线圈电阻损耗: PK1(2) = 3 * I2 * R75℃
线圈损耗：PK75℃ =（ PK1 + PK2 )+ PZ + PX
式中：PZ-- 杂散损耗； PX--引线损耗。
当 PK75℃ 大于性能指标的要求时应更换大一号的线规重算。
3.9阻抗计算
高、低压线圈平均有效高： HC =（H1 + H2）/ 2
式中：H1、H2--为高、低压线圈的有效高度。
洛氏系数：PP = 1 - ((F11 + F22 + CZ) / (3.14159 * HC)
式中：F11、F22--高、低压线圈总厚度；
CZ--高、低压线圈间油道。
电抗系数：KK =0.96～1.15 容量大的、低压引线铜排大的KK 取大些。
漏磁场截面积：MD
D1 = F1 * 2 * R1 * 0.01 / 3 --高压漏磁面积
D2 = F2 * 2 * R2 * 0.01 / 3 --低压漏磁面积
DC1 = C1 * (M5 / (M3 + M5)) 2 * RC1 * 0.01--高压油道漏磁面积
DC2 = C2 * (M6 / (M4 + M6)) 2 * RC2 * 0.01--低压油道漏磁面积
DCZ = CZ * RZ * 0.01 --高低压间油道漏磁面积
MD = D1 + D2 +DC1 +DC2 +DCZ (cm)
式中：R1、R2、RC1、RC2、RZ--绝缘半径
M3、M5、M4、M6 --线圈油道前后层数
C1、C2、CZ --油道宽
电抗分量： UX = 24.8 * N2 * I2 * DM * PP * KK / (HC * ET * 10000)
电阻分量： UR = PK / (10 * P)
阻抗 ： UK = (UX ^ 2 + UR ^ 2) ^ 0.5
当 UK 大于或小于性能指标的±2.5%时需要调整设计，如调整铁心直径、线圈高度、幅向
尺寸、高低压间油道宽度等，值到符合要求为止。
4 铁心计算
4.1 铁心重量
GZ = 22.955 * QC * HW * 0.001 --铁柱重
GI = 30.6 * QC * MO * 0.001 --铁轭重
GJ = TX30(2, DDD) * KQ --角重
GM = GZ + GI + GJ （kg ）
4.2空载损耗
PO = KO * PM * GM (W)
式中：KO--空载损耗系数；PM--单位重量损耗（W/kg）
当 PO 大于性能指标的要求时应降低磁密BM （即增加低压匝数N2）重算。
5 线圈温升计算
5.1 线圈有效散热面积 （m2）
低压线圈: SX2 高压线圈: SX1。
线圈内撑条遮盖的表面，直接绕在硬纸筒的表面不算散热面。
以1mm 纸板与铁心相隔的算一半的散热面。
5.2 线圈单位热负荷（Ｗ/m2）
低压线圈: Q2 = PK2 / SX2
高压线圈: Q1 = PK1 / SX1
5.3 未校正温升
低压线圈: TD = 0.065 * Q2 ^ 0.8
高压线圈: TG = 0.065 * Q1 ^ 0.8
5.4 层绝缘校正TJ
如果有油道 MS1 = 3: 如果没有油道 MS1 = 1
JC = (匝绝缘 + 层绝缘)
TJ = 0.002 * (JC - 0.64) * (总层数 - MS1) * Q1
If JC
5.5 层数校正TC
If JC > 0.64 Then JC = 0.64
TC = 0.002 * JC * (总层数 - 2 * MS1) * Q1
5.6 线圈对油平均温升T1(T2)
高压线圈:T1 = TG + TJ + TC
一般低压线圈因层绝缘JC
低压线圈:T2 = TD
当 T1或T2 大于25（K ）时应增加导线截面或增加油道重算。
6 油箱及热计算
6.1 确定油箱内部尺寸
油箱长：LL = 2 * MO + D33D + DLL
油箱宽：LB = D33C + DBB
油箱高：LH = 2 * DOO + HW + DHH + DHH1
式中：DLL--油箱长余量；DBB--油箱宽余量；DHH--油箱高余量
DHH1--分接开关高；D33D--外线圈窗内直径；D33C--外线圈窗外直径。
6.2 计算有效散热面积
箱盖散热面：SA = LL * LB * 0.000001 * 0.75
波纹壁散热面：SB = SBC + SBD
式中：SBC 、SBD--长、短边散热面；散热系数R 按下式：
R = (0.000000028 * GH ^ 4) - (0.000033305 * GH ^ 3) + (0.0148 * GH ^ 2) - (3.065 * GH) + 564
式中：GH-- 波纹片深。
条件：波节距为45，否则需调整系数R 。
无波纹壁部分散热面：SC * 1
有效散热面：SG = SA + SB + SC
6.3 计算油平均温升
单位热负荷：QT = (PK + PO) / SG
油平均温升：TP = 0.262 * QT 0.8
说明：公式中的系数和指数与油道尺寸、线圈结构和工艺以及油的粘度有关。
6.4油温升修正值计算
发热中心：HQ = HW / 2 + DOO + DHH1 DHH1--底座高
散热中心：HZ = BB1 / 2 + (LH - BB1 - 65) BB1--波纹片高
KH = HQ / HZ
HT = KH + 0.00634 * TP
HT 0.67 0.71～0.8 0.81～0.88 0.89～0.94 0.95～0.99 1.0～1.02 1.03～1.05 1.06～1.1 1.11～
1.15 1.16～1.18
TZ 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 7 8
6.5 计算顶层油温升
TY = 1.2 * TP + TZ （K ）
如果油平均温升TP > 40 K 或 TY > 55 K 则应增大油箱散热面积。
7 变压器的重量计算
7.1 器身重：GQ = 1.15 * (G3 +G4 + GM)
7.2 变压器油重：GY = GU + OI GU--箱内油重；OI--散热器油重
式中：
GU =VX * 0.9 - VQ VX--油箱体积；VQ--器身排油重
VQ = Int(G3 / CU1 + G4 / CU2 + GM / 7.8)
铝线时：CU1、CU2取1.85
铜线时：CU1、CU2取4.5
7.3 油箱及附件重：GZ1 = (GT + GL + GD) * 1.2
式中：GT --箱盖重；GL--箱壁重；GD--箱底重。
7.4 变压器总重：GBZ = GQ + GY + GZ1