低压油浸式变压器设计
3.5.1变压器绝缘的分类
变压器的导电系统是由绕组、分接开关、引线和套管组成，铁心构成变压器的磁路系统。油浸式变压器的铁心、绕组、分接开关、引线和套管的下部装在油箱内，并完全浸在变压器油中。套管的上半部在油箱的外部直接与空气接触。因此，油浸式变压器的绝缘可分为外绝缘和内绝缘。内绝缘还可以分为主绝缘和纵绝缘，如图3-5-1所示：
图3-5-1 变压器绝缘的分类
变压器绝缘 外绝缘 空气间隙 套管外绝缘和沿面放电距离 引线绝 缘和分接开关 绝 缘 纵 绝 缘 1. 同一绕组中的不同点如不同线圈、层间、线匝间以及绕组和电容环间的绝缘 2. 同一绕组各引出线间的绝缘 3. 分接开关的各部分间的绝缘 2. 3. 4. 1. 主 绝 缘 高低压绕组间绝缘、绕组对地（铁心、油箱）绝缘 各相之间绝缘 引线对地和其他绕组绝缘 分接开关对地和对其他绕组的绝缘 绕组绝缘 内绝缘 套管内部绝缘、套管下部油中放电距离
3.5.2变压器绝缘材料的品种
常用电工绝缘材料的分类：
1. 无机绝缘材料，如云母、瓷器、石棉、大理石、玻璃、硫磺等，用于电机电器的绕组绝缘开关绝缘和绝缘子等
2. 有机绝缘材料，如橡胶、树脂虫胶、棉纱、纸等，用于制造绝缘漆、绕组导线和外层绝缘等。
3. 混合绝缘材料，由两种绝缘材料进行加工制成的成型绝缘材料，由于电器的底座和外壳等。
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3.5.3绕组的主绝缘
变压器绕组的主绝缘结构如下： 1. 绕组与铁心之间的绝缘结构
绕组与心柱之间的绝缘结构是用厚纸筒与粘在其上面的撑条组成纸筒—油间隙绝缘结构。而绕组与铁轭之间的绝缘结构是用平衡绝缘、铁轭绝缘、端圈、角环和静电屏等来组成的。由于绕组端部的电场高且极不均匀，一方面需要平衡绝缘、铁轭绝缘、端圈和角环等来加强端部的绝缘，提高端部绝缘的耐电强度；另一方面则必须采取措施改善电场分布，以降低端部的电场强度。改善电场分布的重要措施就是在绕组首端加装静电屏，当然角环也能起到一定的作用。 2. 绕组与油箱之间的绝缘结构
最外层绕组与油箱之间构成绕组与油箱的主绝缘，一般110kV及以下变压器主要是靠油间隙的绝缘。随着变压器电压等级的升高，为了提高同一油间隙的击穿电压，需要在油间隙中加屏障，所以220kV及以上变压器需要在高压绕组外加包一层围屏，用于隔断油中小桥，当然它还是有导向油道所必须的。 3. 绕组与绕组之间的绝缘结构
绕组与绕组之间的绝缘有不同相绕组之间绝缘和同相不同电压等级绕组之间的绝缘。不同相绕组之间绝缘结构，在电压等级较低变压器中可用纯油间隙作为不同相绕组之间的主绝缘；当电压等级较高时，需要在油间隙中加入隔板，与围屏一起构成油一屏障绝缘结构。同相不同电压等级绕组之间的绝缘，多采用薄纸筒一小油隙的绝缘结构作为绕组间的主绝缘。
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图3-5-1为圆筒式绕组主绝缘示意图；
图3-5-1 圆筒式绕组主绝缘示意图
图3-5-2为电压?10KV饼式线绕组绝缘示意图
图3-5-2 电压?10KV饼式绕组主绝缘示意图
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3.5.4绕组的纵绝缘
纵绝缘主要取决于冲击电压作用下的梯度电压。在冲击电压作用下，起始电压在绕组各部位分布不均匀以及引起振荡，会使绝缘的某些部位产生很高的梯度电压。不同绕组型式、有无内部保护对梯度电压有很大影响。因此，纵绝缘的选择必须在考虑以上诸多因素之后加以确定。
绕组的纵绝缘是指同一绕组内的匝间绝缘、层间绝缘以及饼间绝缘等。圆筒式绕组的层间绝缘是由撑条或瓦楞纸板与电缆纸构成的，层间绝缘一般采用分级绝缘，层间电压高的部位加强绝缘，电压低的部位可降低绝缘要求。饼间绝缘是由线饼间的绝缘垫块构成的油间隙与导线的绝缘组成，为了加强绝缘饼间绝缘，有时在水平油道中加放纸板圈或小角环。饼间绝缘的尺寸除了考虑电气绝缘强度外还要考虑满足绕组的散热需要。
本变压器绝缘等级为B级绝缘。绕组的主绝缘采用层间绝缘，层间用厚度为0.12mm的电缆纸绝缘，绕组与铁心用绝缘纸筒绝缘，绕组与油箱用油间隙绝缘；铁心用绝缘漆进行绝缘，导线采用纸包线进行绝缘。这样做既能满足设计要求，让变压器能正常工作，又使得设计成本不是很高。
3.6 变压器的性能参数及设计步骤
在电力变压器进行设计之前，首先必须明确任务书中的各项技术参数，包括变压器的容量、相数、频率、变压器一次二次侧的额定电压、绕组接线方式和联结组别、变压器的冷却方式、绝缘等级、负载特性、装置方式，以及三相油浸式电力变压器的四项性能指标：它们分别是短路阻抗、负载损耗、空载损耗和空载电流。
3.6.1短路阻抗
短路阻抗包括两个分量，即有功分量和无功分量。当负载功率因数一定时,变压器电压调整率基本上与短路阻抗成正比，变压器的负载损耗、成本也随短路阻抗的增加而增加，所以从降低成本、减少损耗这一角度出发，短路阻抗小些为好。但变压器短路时的稳态电流增长倍数与短路阻抗成反比，为了限制变压器动热稳定，短路阻抗大一些为好。短路阻抗的选定一般按国家标准规定来选；如有特殊要求，必须在技术任务书上注明。
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3.6.2空载损耗
负载损耗包括基本损耗和附加损耗。基本损耗值直流电阻损耗。降低电流密度，增加导线截面积就可以降低直流电流电阻损耗。附加损耗主要是指涡流损耗和漏磁在钢结构件中引起的损耗。附加损耗通过改进结构，采用新工艺、新材料来降低。总之，大幅降低附加损耗必然回增加制造成本。
3.6.3负载损耗
负载损耗包括基本损耗和附加损耗。基本损耗指直流电阻损耗。降低电流密度，增加导线截面就可以降低直流电阻损耗。附加损耗主要时指涡流损耗和漏磁在钢结构件中引起的损耗。附加损耗通过改进结构，采用新工艺、新材料来降低。总之，大幅降低附加损耗必然回增加制造成本。
3.6.4空载电流
变压器在空载运行时的电流就是空载电流。空载电流包括励磁电流和铁损电流两个分量，也称为空载电流的无功分量和有功分量。其中无功分量时当变压器空载运行时在铁心中产生磁通的励磁电流，而有功分量是空载运行时在一次线圈和铁心中产生有功损耗的电流。
无论从变压器的安全运行还是从变压器的经济运行的角度去考虑，都希望空载电流小些。随着铁心结构和制造工艺的改进，以及硅钢片的性能的改善，目前变压器的空载电流已经大大降低了。
因此，要降低变压器的负载电流就必须选择合适的铁心结构和适当的加工工艺，同时对硅钢片的性能也必须认真考虑。
3.6.5变压器设计步骤
1、 根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及其相应的性能参
数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路阻抗、负载损耗、空载损耗及空载电流等；
2、 确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心直径，计算心柱和铁轭面积； 3、 根据硅钢片牌号，初选铁心柱中磁通密度，计算每匝电势；
4、 初选低压匝数，凑成整数匝，根据此匝数再重算铁心柱中的磁通密度及每匝电势，
再算出高压绕组额分接及其他各分接的匝数；
5、 根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器主、纵绝缘结构；
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