电力变压器铁芯

1 铁心直径的估算

1.1 每柱容量 ( Pzh ) 的计算

每柱容量是在每个铁心柱上的各绕组额定容量折算成双绕组后的型式容量。

P ? ri [ zhPkVA ]

( 1.1 )

2?mzh

式中: ΣPri — 各绕组额定容量的总和( kVA ) , 如高、中压为自耦联结时, 则高压

及中压额定容量, 应分别乘以效益系

数 ;

其中: U1、U2 — 分别为高压及中压的额定电压( kV ) ;

mzh — 套有绕组的铁心柱数。

1.2 铁心直径 ( D0 ) 的估算

D 0 ? K D ? P zh (从表1.5～表1.7中选取标准直径) [ mm ] ( 1.2 )

式中: KD — 铁心直径经验系数 , 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器 , 一般取

KD = 52～57 , 对特大型变压器 , 由于运输高度的限制 , 此经验系数

有时取得还要大些;

Pzh — 每柱容量( kVA ) , 按公式( 1.1 ) 计算。 0.25Kq?U1?U2U1

2 铁心中磁通(Φm )及磁通密度( Bm )计算

2.1 铁心中磁通: [ Wb ] ( 1.3 )

?3 当f = 50Hz 时: ? m ? 4 . 5 ? 10 ?e t [ Wb ]

( 1.3a )

?普通的电力变压器?1.75T??m m ? ?4 ? ? [ T ] 2.2 磁通密度: B?接发电机的变压器?1.72T?Szh?10?接发电机的厂用变?1.72T?( 1.4 ) ??

式中: e t — 每匝电势( V ) , 见线圈计算;

f — 额定频率( Hz ) ;

S zh — 铁心柱净截面( cm2 ) , 根据表1.1 的叠片系数( f d ) , 从铁心数据表中选取,

三相三柱式无拉板结构 ( Do = φ70～φ395 ) 从表 1.5 中选取 ;

三相三柱式拉板结构 ( Do = φ340～φ1000 ) 从表 1.6 中选取 ;

三相五柱式拉板结构 ( Do = φ780～φ1600 ) 从表 1.7 中选取。

3 空载损耗(P0)计算

P o ? K p o? p t x? G t x [ W ] ( 1.5 )

式中: KP0 — 空载损耗工艺附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取; ptx — 铁心硅钢片单位损耗(W/kg ),根据铁心柱磁通密度(Bm ),从表1.3或表1.4中选取;

Gtx — 铁心硅钢片总重量( kg ), 按公式( 1.12 )计算。 4 空载电流( I 0 % )计算 (一般忽略由空载损耗产生的空载电流的有功部分 )

4.1 中小型变压器(≤6300kVA)的空载电流( I 0% )计算 (Gzh?Ge?G??K?)qtx?2?Szh?nj?qj I % [ % ] o?10?Pr( 1.6 )

4.2 大型变压器(＞6300kVA)的空载电流( I 0% )计算

Iotxtx [ % ] I o%?

( 1.7 )

K?G?q10?Pr

式中: Gzh、Ge、GΔ、Gex — 铁心柱重、铁轭重、铁心角重及铁心总重量( kg ), 分别

按公式(1.8)至公式(1.12)计算, 角重可从表1.5 至表1.7 中直接选取;

KΔ — 铁心转角部分励磁电流增加系数, 对全斜接缝, 一般取 KΔ = 4; Szh — 铁心柱净截面( cm2 ), 从表1.5 至表1.7 中选取; n j — 铁心接缝总数, 三相三柱式一般取 n j = 8; q tx — 铁心单位磁化容量( VA / kg ) , 根据心柱磁密( Bm ), 从表1.3 或表

1.4 中选取;

B q j — 接缝磁化容量(VA/cm2),根据斜接缝处磁密( mj ? B m / 2 ),从表1.3

或表1.4中选取; Pr — 额定容量( kVA );

KI 0 — 空载电流附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取。 5 铁心温升计算 (铁心中两个油道之间或油道至最外级间的各级块分别计算)

5.1 铁心内部最热点对表面的温差 (?o) 计算 ( 铁心各级块分别计算 )

? ? 2 . ? K ? p ? 8 ?102

?3jk

opotx210?fd?S

2?Sjk???? ? ? 10 ? f d ? m ?? ? ( ? 16.5 K) [ K ] ?m?( 1.13 )

式中: K P0 — 空载损耗附加工艺系数, 从表1.2中选取; 如标准铁心设计时, 取下列数据:

三相三柱式: K P0 = 1.15 ; 三相五柱式: K P0 = 1.2 ; p tx — 铁心硅钢片单位损耗(W /kg ), 从表1.3 或表1.4 中选取; 如标准

铁心设计时,

取下列数据: 采用冷轧硅钢片 35Z155 , 当Bm =1.75 T时 , p tx =

1.6 W /kg ;

fd — 铁心叠片系数, 从表 1.1中选取, 采用冷轧硅钢片35Z155时, f d = 0.97 ;

?m — 铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度 ( cm ) ;

Sjk — 铁心级块毛截面积 ( cm2 ) 。

5.2 铁心表面对油的温差 ( ?b ) 计算 ( 铁心各级块分别计算 )

5.2.1 铁心级块的单位高度 ( 1cm ) 的热负荷 ( qjk ) 计算 ( 铁心各级块分别计算 )

q jk ? [ W / m2 ]

( 1.14 )

式中: K P0— 空载损耗附加工艺系数, 从表1.2中选取; 如标准铁心设计时, 取下列数据:

三相三柱式: K P0 = 1.15 ; 三相五柱式: K P0 = 1.2 ; p tx — 铁心硅钢片单位损耗(W /kg ), 从表1.3 或表1.4 中选取; 如标准铁心设计时,

取下列数据: 采用冷轧硅钢片 35Z155 , 当Bm = 1.75 T时, p tx = 1.6 W /kg ;

? tx — 铁心硅钢片密度 ( g / cm3 ) , 冷轧硅钢片取 ? tx = 7.65 g / cm3 ; fd — 铁心叠片系数, 从表 1.1中选取, 采用冷轧硅钢片35Z155时, f d = 0.97 ; Kpo?ptx??tx?fd?Sjk0.2m?bm??m Sjk — 铁心级块毛截面积 ( cm2 );

bm — 铁心级块中的最大片宽 ( cm ) ; ?m — 铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度 ( cm ) ;

m — 修正系数。

最外部级块(油道至最外级间的级块) : m = 1 ; 中间级块: 当 ?m ? 7.5 cm 时 : m = 1 ; 当 ?m ? 20 cm 时 : m = 0.5 ; 当 7.5 ? ?m ? 20 cm 时 : m = 1.3 － 0.04 ?m ( 1.15 )

5.2.2 铁心表面对油的温差 ( ?b ) 计算 ( 铁心各级块分别计算 ) 0.6??0.35q 自然油循环冷却方式: b jk ( ? 30.5 K) [ K ] ( 1.16 )

强迫油循环冷却方式: ? b ? 0 .31 q j k ( ? 30.5 K) [ K ] ( 1.17 ) 0.6

5.3 铁心温升计算

5.3.1 铁心表面温升(θbp ) 计算

[ ( 1.18 )

?bp??ym??bK ]

5.3.2 铁心内部最热点温升(θm ) 计算

[ ( 1.19 )

?m??ym??b??oK ]