第二章干式电力变压器铁芯
第一节概述
铁心型式
心式：变压器绕组是圆筒形,铁心柱近似圆柱形的截面。
壳式:变压器绕组是扁平矩形的,高压和低压绕组的线饼是垂直布置、交错排列的，铁心水平布置。
卷铁心：
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干式电力变压器设计与计算
辐射式：这种结构的优点是在铁心硅钢片中实际上没有由线圈漏磁通所引起的损耗。
第二节硅钢片
变压器常用硅钢片性能参数
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干式电力变压器设计与计算
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干式电力变压器设计与计算
第三节结构要素（例）
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干式电力变压器设计与计算
第四节干式变压器铁心各级尺寸及截面表（推荐）
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干式电力变压器设计与计算
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干式电力变压器设计与计算
第五节质量计算
任意一级铁心的面积Si: 𝑆𝑖=2∗𝑊𝑖∗𝑎𝑖+3ℎ𝑖∗𝑎𝑖 其中：
𝑊𝑖=2∗𝑀𝑂+𝑎𝑖 ℎ𝑖=𝐻𝑤+𝑎1−𝑎𝑖 代入上式：
𝑆𝑖=2∗(2∗𝑀𝑂+𝑎𝑖)∗𝑎𝑖+3(𝐻𝑤+𝑎1−𝑎𝑖)∗𝑎𝑖=(4𝑀𝑂+2𝑎𝑖+3𝐻𝑤+3𝑎1−3𝑎𝑖)∗𝑎𝑖
=(4𝑀𝑂+3𝐻𝑤+3𝑎1−𝑎𝑖)∗𝑎𝑖=[4𝑀𝑂+3(𝐻𝑤+𝑎1)]𝑎𝑖−𝑎𝑖2
令ℒ=4𝑀𝑂+3(𝐻𝑤+𝑎1) 则：
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干式电力变压器设计与计算
𝑆𝑖=ℒ∗𝑎𝑖−𝑎𝑖2
任意一级铁心的体积Vi:
𝑉𝑖=𝑆𝑖∗𝑏𝑖∗𝑘=(ℒ∗𝑎𝑖−𝑎𝑖2)𝑏𝑖∗𝑘=ℒ∗𝑎𝑖∗𝑏𝑖∗𝑘−𝑎𝑖2∗𝑏𝑖∗𝑘 式中：
k——迭片系数 铁心体积Vfe：
𝑛
𝑛
𝑛
𝑛
𝑉𝑓𝑒=∑𝑉𝑖=∑(ℒ∗𝑎𝑖∗𝑏𝑖∗𝑘−𝑎𝑖2∗𝑏𝑖∗𝑘)=ℒ∑𝑎𝑖∗𝑏𝑖∗𝑘−𝑘∑𝑎𝑖2∗𝑏𝑖
𝑖=1
𝑖=1
𝑖=1
𝑖=1
上式中：
𝑛
∑𝑎𝑖∗𝑏𝑖∗𝑘
𝑖=1
为铁心净面积Qc
𝑛
∑𝑎𝑖2∗𝑏𝑖
𝑖=1
仅与铁心截面有关 令
𝑛
𝛴=∑𝑎𝑖2∗𝑏𝑖
𝑖=1
于是：
𝑉𝑓𝑒=ℒ∗𝑄𝐶−𝑘∗𝛴
式中：
ℒ=4𝑀𝑂+3(𝐻𝑤+𝑎1)——铁心三相磁路长度（dm） Qc——铁心净截面（dm2） k——迭片系数
𝑛
𝛴=∑𝑎𝑖2∗𝑏𝑖
𝑖=1
——根据铁心直径查铁心截面表（dm3） 铁心质量Gfe
𝐺𝑓𝑒=𝛾𝑓𝑒∗𝑉𝑓𝑒=7.65𝑉𝑓𝑒（kg）
第六节空载损耗计算
P0=KGY∗pfe∗Gfe （W） 式中：
KGY——工艺系数
pfe——硅钢片单位损耗（W/kg）根据铁心磁通密度查曲线 Gfe——铁心质量（kg）
硅钢片单位损耗曲线
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干式电力变压器设计与计算
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干式电力变压器设计与计算
第七节空载电流计算 空载电流有功分量Iom（%）：
𝐼0𝑚=
式中：
Klx——励磁修正系数（见下表） 铁心直径D 励磁修正系数Klx Φ≤210 210＜Φ≤360 Φ＞360 1.1 1.2 1.3 𝐾𝑙𝑥
(𝐺∗𝑔0+√2𝑛𝑗∗𝑄𝐶∗𝑔𝑖) 10𝑆𝑓𝑒
S——变压器额定容量（kVA） Gfe——铁心质量（kg）
g0——单位励磁容量（VA/kg）根据铁心磁通密度查曲线 nj——接缝数（三相心式全斜接缝nj =6） QC——铁心净截面积（cm2）
gi——铁心单位面积接缝容量（VA/cm2）根据铁心磁通密度/√2查表
单位励磁容量曲线
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干式电力变压器设计与计算
铁心单位面积接缝容量表 冷轧硅钢片接缝处磁化容量 磁通密度 T 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.9 0.06 0.066 0.072 0.078 0.084 0.09 0.096 0.102 0.108 0.116 1 0.122 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 1.1 0.22 0.233 0.248 0.266 0.286 0.308 0.335 0.367 0.401 0.434 1.2 0.466 0.497 0.528 0.56 0.605 0.639 0.671 0.72 0.767 0.8 1.3 0.853 0.902 0.938 0.99 1.04 1.095 1.15 1.2 1.255 1.31 1.4 1.37 1.41 1.48 1.54 1.6 1.66 1.72 1.795 1.87 1.94 1.5 1.98 2.046 2.13 2.19 2.26 2.34 2.42 2.5 2.58 2.65 1.6 2.74 2.83 2.92 3.01 3.1 3.19 3.28 3.39 3.49 3.6 1.7 VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ VA/c㎡ 3.72 3.83 3.97 4.09 4.23 4.37
空载电流无功分量Iow（%）：
𝐼0𝑤=
式中：
P0——变压器空载损耗（W） S——变压器额定容量（kVA） 空载电流I0（%）
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𝐼0=√𝐼0𝑚+𝐼0𝑤
𝑃0
10𝑆11
干式电力变压器设计与计算
第八节铁心噪声计算
ABB公司铁心噪声计算经验公式：
磁密为1.3T，频率为50Hz时，噪声声压计算公式如下： 1. 铁心质量200～1500kg时 𝐿𝑝𝑎=10.15∗𝑙𝑔𝐺0+15.1 2. 铁心质量1500～4000kg时 𝐿𝑝𝑎=17.17∗𝑙𝑔𝐺0−6.85 3. 铁心质量4000～30000kg时 𝐿𝑝𝑎=10.65∗𝑙𝑔𝐺0−16.65
铁心磁密1.3＜B≤1.65时，按以下公式加Lp1 𝐿𝑝1=(𝐵−1.3)∗27
铁心磁密B ＞1.65时，按以下公式加Lp2 𝐿𝑝2=(𝐵−1.65)∗32
HTT公司铁心噪声计算经验公式：
𝐿𝑝𝑎=(1.8+5∗𝐵)∗𝑙𝑔𝐺0+17∗𝐵−10.8+𝐾1 式中：
B——铁心磁密（T） G0——铁心质量（kg） K1——修正量，查曲线
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