Расчет трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора

Определение размеров масляного трансформатора, электрических величин, потерь, номинального напряжения и мощности короткого замыкания. Расчет цилиндрических обмоток низкого и высокого напряжений, магнитной системы, перепадов температур и систем охлаждения.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЛИАЛ «ТОБОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»
по дисциплине «Электронная измерительная техника и электроника»
Задание на курсовой проект (курсовую работу)
Рассчитать трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор со следующими данными:
1) назначение - силовой общего применения;
3) номинальное напряжение обмоток , кВ 6;
4) номинальное напряжение обмоток , кВ 0,69;
5) частота питающей сети , Гц 50;
при номинальном напряжении питания, Вт 2100;
7) потери короткого замыкания , Вт 12200;
8) номинальное напряжение короткого замыкания , % 5,5;
9) ток при номинальном напряжении холостого хода , % 1,4;
10) схемы и группа соединений обмоток - Д/Ун-11;
11) тип регулятора напряжения - ПБВ;
12) глубина регулирования ±2,5%; ±5%;
13) режим нагрузки - продолжительный;
14) способ охлаждения - естественное масляное;
15) магнитная система - плоская трёхстержневая;
16) климатическое исполнение и категория размещения - У1.
Трансформаторы - весьма распространенные электромагнитные аппараты для преобразования электрической энергии переменного тока с одними параметрами в электрическую энергию переменного тока с другими параметрами без изменения частоты.
Силовые трансформаторы являются важнейшими элементами электрической сети, где производятся многократные преобразования параметров электрической энергии, и в стоимости электрических сетей большую долю составляют стоимости трансформаторов. Примерно 40% от суммарных потерь электроэнергии в электрической сети составляют потери в трансформаторах. Поэтому при проектировании большое внимание следует уделять вопросам снижения потерь в трансформаторах и стоимости трансформаторов.
Выполнение условий задания на проектирование возможно лишь с использованием новых электротехнических и изоляционных материалов, современных технологий проектирования, изложенных в рекомендуемой литературе.
Расчет трансформатора производится в 2 этапа: предварительный и окончательный. На этапе предварительного расчета определение некоторых размеров и параметров осуществляется по упрощенным выражениям с использованием коэффициентов, полученных из практики проектирования. При окончательном расчете, который производится после выбора конструкции и определения размеров элементов трансформатора, проверки и подгонки к заданной норме параметров короткого замыкания, уточняются основные размеры и параметры трансформатора.
Фазный ток (ток фазной обмотки) трехфазного трансформатора зависит от схем соединений его обмоток:
при соединении обмоток в звезду или зигзаг (обмотки НН задания)
при соединении обмоток в треугольник (обмотки ВН задания)
где - номинальный линейный ток обмотки: обмотки ВН, обмотки НН.
Фазное напряжение (напряжение фазной обмотки) трёхфазного трансформатора также зависит от схем соединений обмоток:
при соединении обмоток в звезду или зигзаг (обмотки НН задания)
при соединении обмоток фаз в треугольник (обмотки ВН задания)
где - номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки: обмотки ВН, обмотки НН.
В зависимости от классов напряжений по таблице 1 определяются испытательные напряжения обмоток НН и ВН (испытательное напряжение - это напряжение для проверки электрической прочности изоляции элементов трансформатора). По ним выбираются в дальнейших расчетах изоляционные промежутки между обмотками и другими токоведущими частями и заземленными элементами трансформатора.
Таблица 1 - Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов
Активная составляющая номинального напряжения короткого замыкания, %
где - мощность потерь короткого замыкания, Вт; дана в задании.
Реактивная составляющая номинального напряжения короткого замыкания, %
где - номинальное напряжение короткого замыкания (из задания).
Основой конструкции трансформатора является магнитная система, так как её основные размеры вместе с основными размерами обмоток определяют главные размеры активной части и всего трансформатора.
Материалами для магнитных систем силовых трансформаторов служат электротехнические холоднокатаные тонколистовые стали марок 3404, 3405, 3406, 3407 и 3408 толщиной 0,35, 0,30 и 0,27мм, поставляемые в рулонах.
Мощность данного трансформатора 1000 кВ·А поэтому используется, в основном, сталь марки 3404 с толщиной пластин 0,30мм.
В таблице 2 приведены рекомендуемые значения индукции в стержнях трансформаторов.
Таблица 2 - Рекомендуемая индукция в стержнях масляных трансформаторов
Номинальная мощность трансформаторов, кВ·А
Таблица 3 - Число ступеней в сечениях стержней трёхфазных масляных трансформаторов мощностью 1000-1600 кВ·А
Прессовка стержня бандажами, сечение стержня диаметром 0,63м и выше имеет продольные каналы
Ориентировочный диаметр стержня d, м
Отношение активного сечения ярма к активному сечению стержня называется коэффициентом усиления ярма:
Для нормализованных размеров пакетов пластин ; точные значения приведены в таблице 5
В предварительном расчёте, когда размеры пакетов пластин ещё не установлены, активное сечение стержня определяется по выражению:
где - коэффициент заполнения сталью;
где - коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сечения стержня чистой сталью; значения зависят от вида стали (рулонная или листовая), типа изоляционного покрытия, технологии сборки магнитной системы и определяются из таблицы 4.
Таблица 4 - Значения коэффициента для рулонной холоднокатаной стали
Предварительное значение активного сечения ярма
Таблица 5 - Способы прессовки стержней и ярм, формы сечения и коэффициенты усиления ярма
Швеллерными балками, стянутыми шпильками, расположенными вне ярма
С числом ступеней на 1-2 меньше числа ступеней стержня
принимается равным найденному по испытательному напряжению обмотки ВН
Для обмоток из алюминиевого провода к=0,6375.
- коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского); значение при концентрическом расположении обмоток и равномерном расположении витков по их высоте колеблется от 0,93 до 0,98; при определении основных размеров можно принять ;
- частота питающей сети (по заданию), =50;
- индукция в стержне магнитной системы; для выбранной марки стали для трансформатора заданной мощности предварительное значение принимается из таблицы 2;
- коэффициент заполнения сталью; значения выбираются из таблицы 3 , а - из таблицы 4.
Полученный диаметр =0,2306 отличается от нормализованного значения, то следует принять ближайший диаметр по нормативной шкале - =0,23 и пересчитать значение на это значение по формуле:
Средний диаметр канала между обмотками (предварительное значение)
где - коэффициент, значения которого зависят от мощности, класса напряжений и принятого уровня потерь короткого замыкания; ориентировочные значения для трансформаторов с магнитопроводами из холоднокатаной стали приведены в таблице 9.
Таблица 9 - Ориентировочные значения коэффициента для медных обмоток
Значения при классе напряжения обмотки ВН, кВ
Так как обмотки выполнены из алюминиевых проводов, то =1,431.
Значения других размеров и параметров, необходимых для полного расчета обмоток и окончательного расчета магнитной системы:
где - коэффициент, значения которого могут быть приняты для трансформаторов с плоской магнитной системой мощностью 1000 - 6300 кВ·А класса напряжения 6 и 10кВ равным 1,1.
Активное сечение стержня (предварительное)
Активное сечение ярма (предварительное)
Расстояние между осями соседних стержней (предварительное)
где - удвоенный радиальный размер обмотки ВН.
- коэффициент, зависящий от мощности, класса напряжения трансформатора, материала обмотки и типа переключателя; в таблице 10 приведены ориентировочные значения коэффициента .
Таблица 10 - Ориентировочные значения коэффициента для масляных двухобмоточных трансформаторов с ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ
Так как обмотки выполнены из алюминиевых проводов, то =0,325.
Напряжение одного витка (предварительно)
Следовательно, на этом этапе расчета основных размеров трансформатора нужно определить:
1) диаметр стержня магнитопровода - =0,2306(0,23)м;
2) средний диаметр канала между обмотками - =0,329м;
3) высоту обмоток трансформатора - =0,642м;
4) радиальный размер обмотки =0,318м;
5) активное сечение стержня - =0,037м;
6) активное сечение ярма - 0,0376м;
8) расстояние между осями соседних стержней - =0,3485м;
9) напряжение одного витка - =13,14 В;
Величины, отмеченные штрихом, будут иметь предварительные значения.
масляный трансформатор замыкание магнитный
Расчёт обмоток начинается с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов между стержнем и обмоткой ВН. Поэтому эту обмотку считают первой и все параметры и размеры обмотки НН и её элементов обозначают индексом «1»: , и т. д.
Полученное округляется до ближайшего целого числа чётного или нечётного. Это значение считается требуемым числом витков фазной обмотки
Определяются уточнённые (изменённые в результате округления ) значения напряжения одного витка и индукции в стержне
Средняя плотность тока в обмотках, обеспечивающая получение заданных потерь короткого замыкания, определяется по выражениям:
где - коэффициент отношения основных потерь к полным потерям в трансформаторе: значения можно принять из таблицы 11.
Таблица 11 - Значения для трехфазных трансформаторов
Номинальная мощность трансформатора, кВА
Сверить рассчитанное значение (с целью исключить ошибки в расчете) можно по данным таблицы 12.
Номинальная мощность трансформатора, кВА
Дальнейший ход расчёта зависит от типа выбранной обмотки.
3.1 Расчёт цилиндрической обмотки из прямоугольного провода
В цилиндрической обмотке витки (по высоте обмотки) плотно прилегают друг к другу. При этом в зависимости от величины тока витки могут выполняться одним или несколькими параллельными проводами. При мощностях задания все витки можно расположить в нескольких слоях. Укладка провода может быть осуществлена плашмя или на ребро.
Во всех случаях для обеспечения нормального охлаждения каждый слой обмотки хотя бы с одной стороны должен омываться маслом.
Применяемые прямоугольные провода для масляных трансформаторов имеют изоляцию класса нагревостойкости А, выполняемую лентами кабельной бумаги, и маркируются - медные ПБ, алюминиевые АПБ. Электрическая прочность изоляции достаточна для межвитковой изоляции, а изоляция между слоями, кроме того, обеспечивается либо масляным охлаждающим каналом, либо двумя слоями электроизоляционного картона толщиной 0,5 мм.
Допустимый радиальный размер металла обмотки НН между охлаждаемыми маслом поверхностями, м
где - допустимая плотность теплового потока; для цилиндрических обмоток НН из прямоугольного алюминиевого провода Вт/м 2 ;
- коэффициент, учитывающий закрытие охлаждающего канала рейками и изоляционными материалами; для цилиндрических обмоток .
По полученным значениям и по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбираются подходящие провода, число параллельных проводов .
Учитывая все правила, выбираем a=4,75 мм, b=16мм, число параллельных проводов =6.
Подобранные размеры провода витка записываются по форме:
Полное сечение витка из параллельных проводов, м 2
где - сечение одного провода, мм 2 ; значение =75,1 мм 2 .
где - осевой размер провода с изоляцией; =16,5мм.
где - расчетная высота обмотки НН; =0,642м;
м - увеличение осевого размера из-за неплотности намотки.
Полученное значение округляется до ближайшего б?льшего.
Радиальный размер металла обмотки, м
где - радиальный размер провода без изоляции.
Обмотку нужно разделить на три катушки, с радиальными размерами каждой ,а между катушками выполнить осевой охлаждающий масляный канал .
Радиальный размер осевого охлаждающего канала выбирается по условиям изоляции и проверяется по условиям отвода тепла по таблице 13; принимается наибольшее значение, определённое по этим условиям.
Изоляция между слоями обмотки при неплотной намотке выполняется - двумя слоями электроизоляционного картона толщиной по 0,5мм.
Таблица 13 - Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках масляных трансформаторов
выполненной с двумя охлаждающими каналами
где - ширина канала между обмоткой НН и стержнем; значение =15мм.
Полная охлаждаемая поверхность обмоток НН всего трансформатора:
обмотки выполнены с двумя охлаждающими каналами
3.2 Расчёт цилиндрической многослойной обмотки из алюминиевой ленты
Эта обмотка выполняется из неизолированной отожженной ленты из ал юминия А5 или А6 шириной, равной высоте обмотки. Каждый слой обмотки состоит из одного витка. Изоляция между витками создается одним или лучше двумя слоями кабельной бумаги, ширина полосы которой на 16-24 мм больше ширины ленты. Для создания жёсткой торцевой изоляции на краях полосы бумаги приклеивается буртик - полоска электроизоляционного картона толщиной, равной толщине ленты, и шириной 8-12 мм. Отводы от обмотки выполняются шинами, надёжно привариваемые к концам ленты. Толщина ленты от 0,2 до 3 мм, ширина от 40 до 1000 мм.
Обмотки этого типа обладают высокой теплопроводностью в осевом и радиальном направлениях, имеют более равномерное распределение температуры по высоте и ширине по сравнению с обмотками из изолированного провода. Поэтому значения для них выше и составляет Вт/м 2 .
После определения , и , уточнения значений , (п. 3.1) расчёт обмотки выполняется в следующем порядке:
Определяется ориентировочно ширина ленты
округляется с точностью до 10 мм; получим стандартную ширину ленты
Определяется ориентировочно толщина ленты
округляется с точностью до 0,1 мм; получим стандартную толщину ленты
Рассчитывается сечение витка (площадь сечения ленты), м 2
Определяется допустимый радиальный размер металла обмотки, м
Рассчитывается предельное число витков, помещаемое в этот размер
Чаще , тогда обмотку необходимо делить на две катушки, а между катушками выполнять осевой охлаждающий канал а 11 . Если w 1 - число не чётное, то в первую катушку следует поместить число витков, меньше половины, так как она имеет несколько худшие условия охлаждения.
Радиальные размеры катушек. Если витки обмотки находятся в двух катушках, то
где - толщина межвитковой изоляции; при выполнении изоляции двумя слоями кабельной бумаги К-120 - мм;
Радиальный размер осевого охлаждающего канала определяется по п. 3.1.
Радиальный размер обмотки НН с одним охлаждающим каналом
Полная охлаждающая поверхность обмотки НН всего трансформатора:
обмотки выполнены с одним охлаждающим каналом
На основе сравнения результатов расчета вариантов обмоток НН по массогабаритным показателям (размеры и масса металла) с учетом преимуществ и недостатков выбирается лучший вариант, который и будет рассматриваться в дальнейших расчетах.
Наилучшим вариантом является цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода.
При выборе типа обмотки ВН необходимо обязательно учитывать удобство выполнения ответвлений для регулирования напряжения. В диапазоне мощностей задания при многослойных цилиндрических обмотках используются схемы рисунка 1.
Рисунок 1. Схемы выполнения ответвлений в обмотках ВН
Намотка регулировочных витков производится тем же проводом и с тем же направлением намотки, что и основных витков обмотки. В цилиндрических обмотках регулировочные витки располагаются в наружном слое обмоток. С целью снижения механических сил, возникающих в обмотках при коротком замыкании, отключаемые витки должны располагаться симметрично относительно середины высоты обмотки. Схема рисунка 1 а не обеспечивает этого требования, и поэтому её использование ограничивается трансформаторами мощностью до 160 кВ•А. Схема рисунка 1 б применима для трансформаторов мощностью от 250 кВ•А. При схемах соединений обмоток в треугольник использование схем рисунков 1 а и 1 б усложняется из-за необходимости использовать сложный переключатель ответвлений. Поэтому предпочтительной является схема рисунка 1 в с расположением регулировочных витков в середине обмоток ВН.
Обмотка ВН располагается по отношению к стержню после обмотки НН. Поэтому обмотку ВН считают второй и все параметры этой обмотки и её элементов обозначают индексом «2»: ; и т.д.
Определяется число витков, необходимое для получения номинального напряжения
Рассчитывается число витков на одной ступени регулирования напряжения: при соединении фазных обмоток ВН в треугольник
где - напряжение на одной ступени регулирования (разность напряжений двух соседних ответвлений). Если ступень регулирования составляет 2,5%, то =
Определяются числа витков обмотки на ответвлениях:
Ориентировочная плотность тока, МА/м 2
Ориентировочное сечение витка, м 2 (мм 2 )
4.1 Расчёт цилиндрической многослойной обмотки из прямоугольного провода
По выбирается из приложения Б провод марки АПБ сечением с толщиной изоляции на обе стороны мм и записывается его обозначение по форме, приведённой в п. 3.1.
Плотность тока (уточнённое значение), МА/м 2
Осевой размер витка , число витков в слое определяются по формулам:
где - число витков обмотки на верхней ступени регулирования: ; округляется до ближайшего большего числа.
По из таблицы 14 выбирается число слоёв и общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.
Таблица 14 - Нормальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках
Суммарное рабочее напряжение двух слоёв обмотки, В
Число слоёв кабельной бумаги на толщину листов, мм
Выступ межслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм
При мощности от 1000 кВ•А межслойную изоляцию принимать по таблице 14, но не менее мм, а выступ изоляции не менее 20 мм.
Общий радиальный размер металла в обмотке ВН, м
где - радиальный размер провода без изоляции.
Допустимый по плотности теплового потока радиальный размер металла обмотки, м
где - допустимое значение плотности теплового потока на поверхности; для цилиндрической обмотки из алюминиевого провода Вт/м 2 .
Обмотку необходимо разделить на концентрические катушки так, чтобы радиальный размер каждой из катушек был меньше или равным . Между катушками устраиваются охлаждающие осевые масляные каналы, ширина которых по условиям охлаждения выбирается по таблице 7. Этот размер нужно проверить по уровню изоляции: при суммарном напряжении двух слоёв кВ достаточную межслойную изоляцию обеспечит канал шириной не менее 4 мм, при кВ - масляный канал шириной 6-8 мм и два слоя из картона толщиной 1 мм.
Число слоёв обмотки в каждой катушке четыре и пять, большее число слоёв имеет наружная катушка.
где - толщина междуслойной изоляции по таблице 14;
- принятая ширина охлаждающего канала;
- число охлаждающих каналов в обмотке.
где - размер осевого канала между обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра; выбирается по обмотки ВН по таблице 7.
Полная поверхность охлаждения обмоток ВН всего трансформатора
где - число охлаждаемых поверхностей обмотки ВН:
4.2 Расчёт многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода
По ориентировочному сечению витка и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (приложение А) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода.
Выбранные размеры провода записываются так:
- размер двухсторонней изоляции; для провода круглого сечения при кВ мм.
где - сечение одного провода (из приложения Б).
округляется до ближайшего большего числа.
По из таблицы 14 выбирается число слоёв и общая толщина изоляции кабельной бумаги в изоляции между слоями обмотки.
Общий радиальный размер металла обмотки, м
Допустимый по плотности теплового потока радиальный размер металла обмотки, м
При обмотку ВН необходимо разделить на две концентрические катушки с осевым масляным каналом между ними.
Минимальная ширина масляного канала определяется по таблице 7 и проверяется по уровню изоляции.
Минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН равен 0,02м.
По результатам сравнения вариантов принимается обмотка ВН из прямоугольного провода.
Мощность короткого замыкания электрической сети (), МВ·А
двуслойная и многослойная цилиндрическая
Для обмоток с регулировочными витками, симметрично расположенными относительно середины высоты обмоток на каждой ступени, .
Осевые силы действуют на обе обмотки: в верхней половине обмотки они направлены вниз, а в нижней - вверх. Наибольшее значение осевой силы в середине высоты обмотки НН.
где - суммарный радиальный размер металла обмотки НН;
Для трансформаторов мощностью до 6300 кВ·А необходимо МПа.
Расчёт температуры обмоток при коротком замыкании проводится для установившегося тока короткого замыкания предполагая, что вследствие быстротечности процесса всё выделяющееся тепло идёт на нагрев обмоток.
Температура обмоток через время после возникновения короткого замыкания:
где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора; при коротком замыкании на сторонах с номинальным напряжением 35 кВ и ниже принимается ;
- начальная температура обмотки; принимается 0 C.
Предельно допустимые температуры при коротком замыкании приведены в таблице 17.
Таблица 17 - Предельно допустимые температуры обмоток при коротком замыкании масляных трансформаторов
6. Окончательный расчёт магнитной системы
6.1 Определение размеров магнитной системы
Выбор числа и размеров пакетов в сечении стержня плоской магнитной системы должен быть сделан так, чтобы площадь ступенчатой фигуры его поперечного сечения, вписанного в окружность, была максимально возможной. В таблице 18 приведены рациональные числа ступеней и размеры пакетов для нормализованных диаметров стержня, рекомендуемые по опыту проектирования магнитных систем трансформаторов.
Таблица 18 - Размеры пакетов для магнитных систем без прессующих пластин с прессовкой стержней бандажами из стеклоленты
где и - расстояния от обмотки соответственно до верхнего и нижнего ярма; при наличии колец (для трансформаторов мощностью 1000-6300 кВ•А) расстояние до верхнего ярма увеличивается на 45 мм.
Расстояние между осями соседних стержней
Масса стали в стержнях и ярмах плоской шихтованной магнитной системы определяется суммированием масс прямых участков и углов. Плотность холоднокатаной стали кг/м 3 .
Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения
где - ширина пластин среднего пакета ярма.
Полная масса стали магнитной системы
6.2 Определение потерь холостого хода
Для плоской трёхфазной шихтованной магнитной системы с взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, с прессовкой стержней расклиниванием с внутренней обмоткой или бандажами, а ярм-ярмовыми балками потери холостого хода при номинальном напряжении питания могут быть рассчитаны по формуле:
где - коэффициент увеличения удельных потерь в результате осуществления резки ленты стали на пластины; для отожженной стали марок 3404 и 3405 можно принять ;
- коэффициент увеличения удельных потерь из-за наличия заусенцев; если заусенцы удалялись при помощи ножа, то для отожженных пластин ;
, , - удельные потери для стали стержней, ярм и стыков (зазоров), определяемые из таблицы 20 по индукциям соответственно в стержне, ярме и на косом стыке
- коэффициент, учитывающий увеличение потерь в углах магнитной системы; при четырёх углах с косыми стыками и двух углах с прямыми стыками для стали 3404 с толщиной листов 0,35 мм при Тл среднее значение ;
1,10 и 1,90 1,20 и 1,80 1,30 и 1,70 1,40 и 1,60 1,50
Вследствие потерь в обмотках и в стали магнитной системы эти элементы нагреваются и передают тепло через трансформаторное масло стенкам бака и радиаторов, с наружных поверхностей которых через излучение и конвекцию идёт отдача тепла окружающему воздуху. В установленном режиме всё выделяющееся тепло передаётся в окружающую среду.
Тепловой расчёт трансформатора проводится после завершения электромагнитного и механического расчётов его обмоток и магнитной системы. При правильном выборе электромагнитных нагрузок, распределении и выборе размеров охлаждающих масляных каналов внутренние температуры обмоток и магнитной системы оказываются не выше допустимых значений. Поэтому тепловой расчёт сводится к определению перепадов температур внутри обмоток и на их поверхностях.
Конструкция бака трансформатора зависит от того теплового потока, к оторый должен быть отведён с поверхности бака в окружающий воздух, а также определяется требованиями механической прочности. При тепловом расчёте бака сначала рассчитывается допустимое среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом, затем по требуемой теплоотдаче определяется его охлаждающая поверхность, подбираются конструктивные элементы (их размеры и число), образующие эти поверхности. Далее проводится поверочный расчёт превышения температуры стенок бака и масла над окружающим воздухом. Если при этом получаются превышения температуры, отличающиеся от допустимых, то производится корректировка охлаждающей поверхности путём увеличения или уменьшения числа или размеров конструктивных элементов.
Потери, выделяющиеся в 1м 3 объема обмотки НН из алюминия
где и - размеры провода без изоляции и с изоляцией в направлении движения тепла (м);
и - то же, но в направлении перпендикулярном движению тепла (м).
Средняя теплопроводность обмотки НН
где Вт/() - теплопроводность междуслойной изоляции (кабельная бумага в масле) определяется по таблице 24.
Таблица 24 - Удельные теплопроводности изоляционных и других материалов
Полный внутренний перепад температуры в катушках обмотки НН
Средний внутренний перепад температуры в катушках обмотки НН
Потери, выделяющиеся 1 м 3 объема обмотки ВН из прямоугольного алюминиевого провода
Средняя теплопроводность обмотки ВН
Полный внутренний перепад температуры в катушках обмотки ВН
Средний внутренний перепад температуры в катушках обмотки ВН
Перепад температуры на поверхности обмоток НН
Перепад температуры на поверхности обмоток ВН
Среднее превышение температуры обмоток НН над температурой масла
Среднее превышение температуры обмоток ВН над температурой масла
Бак трансформатора должен иметь хорошую теплоотдачу, быть механически прочным, простым в изготовлении, иметь малые габариты. Тип бака выбирается по мощности трансформатора из таблицы 25.
Таблица 25 - Типы баков силовых масляных трансформаторов
Пределы применения по мощности, кВ•А
Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами
Для расчета размеров бака необходимо определить следующие изоляционные расстояния и размеры (рисунок 2):
Рисунок 2. К определению основных размеров бака
- изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки; определяется по таблице 26;
- изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака; определяется по таблице 25;
- диаметр изолированного отвода обмотки ВН: при классах напряжения 10 и 35 кВ при мощности трансформатора до 10000 кВ•А мм, а при больших мощностях мм;
- изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН; определяется по таблице 26;
- изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака; определяется по таблице 25;
- диаметр изолированного отвода от обмотки НН, равный d 1 , или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10-15 мм.
Таблица 25 - Минимально допустимые расстояния от отводов до заземлённых частей
Испытательное напряжение отвода, кВ
Толщина изоляции на одну сторону, мм
Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм
Таблица 26 - Минимально допустимые изоляционные расстояния от отводов до обмотки
Толщина изоляции на одну сторону, мм
Минимальное расчётное расстояние до основных катушек, мм
Минимальная длина бака трехфазных трансформаторов классов напряжений 6, 10 и 35 кВ
где - расстояние от обмотки ВН до стенки бака; при испытательных напряжениях до 85 кВ может быть принят таким же, как и расстояние от неизолированного отвода обмотки до обмотки ВН (таблица 26), т. е. ; чаще принимают
Глубина бака определяется высотой активной части и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака, необходимым для размещения внутренних частей проходных изоляторов, отводов и переключателей
где - толщина подкладки под нижнее ярмо; мм.
- расстояние от верхнего ярма магнитопровода до крышки бака; выбирается из таблицы 27.
Таблица 27 - Минимальное расстояние от ярма до крышки бака
Класс напряжения трансформатора, кВ
где - расстояние между осями патрубков радиатора (таблица 28);
и - расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака (таблица 28).
Навесные радиаторы с прямыми трубами круглого или овального сечения выпускаются с одним рядом труб - 7 труб в ряду или двумя рядами - 10 труб в ряду.
Для радиаторов с двумя рядами труб мм, мм. Данные трубчатых радиаторов с прямыми трубами приведены в таблице 28.
Превышение средней температуры масла над температурой окружающей среды для наиболее нагретой обмотки или катушки
где - длительное допустимое среднее превышение температуры обмоток над воздухом при номинальной нагрузке; для обмоток масляных трансформаторов по ГОСТ 11677-85 .
Максимальное превышение температуры стенки бака над температурой окружающей среды (пренебрегая перепадом температуры между маслом и стенкой бака)
где ? - коэффициент, равный отношению максимального и среднего превышений температуры масла; можно применять ?=1,2;
- среднее превышение температуры стенки бака над воздухом
Превышение температуры верхних слоёв масла над воздухом для трансформаторов герметических или с расширителем.
Таблица 28 - Основные данные трубчатых радиаторов с прямыми трубами
Поверхность гладких стенок бака при овальном его сечении в плане
Поверхность излучения бака с навесными радиаторами (ориентировочно)
где - коэффициент, учитывающий отношение поверхности излучения к поверхности гладкой части бака; для бака с н
Расчет трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора курсовая работа. Физика и энергетика.
Курсовая Работа На Тему Финансовое Планирование На Предприятии (На Примере Оао "Северное Сияние")
Реферат Согдийская Область
Физиологические Механизмы Развития Физических Качеств Реферат
Дипломная работа по теме Анализ организации технического обслуживания и ремонта автомобилей в условиях ремонтно-обслуживающей базы
На Какую Тему Было Сочинение
Реферат по теме Современные методы контроля рабочего времени сотрудников организации
Курсовая Работа На Тему Циклические Конструкции В Языках Программирования Высокого Уровня
Лекция На Тему Состав И Физико-Химические Свойства Молока
Реферат: Описание и технико-экономическая характеристика технологического процесса производства мебели по индивидуальному заказу. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Педагогическая деятельность и теория А. С. Макаренко
Реферат На Тему Социально-Экономическое Развитие Реюньона
Бывает Ли Общественное Мнение Ошибочным Декабрьское Сочинение
Дипломная работа по теме Анализ и совершенствование функциональной структуры управления муниципалитета (на примере администрации г. Шумиха)
Дипломная работа: Разработка гипотезы продуктов рыночной стратегии для компании "Хонда" в Украине
Курсовая работа: Технико-экономический анализ организации
Контрольная работа: Основные направления демографической политики. Показатели демографической ситуации
Реферат по теме Нарушение репродуктивной функции у работников
Эссе На Тему Обездвиженность Болезнь Цивилизации
Как Написать Эссе По Английскому
Реферат: Колдоговор и мероприятия по охране труда
Творчество Рафаэля Санти - Культура и искусство реферат
Жилищная политика и жилищные проблемы РФ - Государство и право дипломная работа
Анализ технологии обработки конфиденциальных электронных документов в современных системах электронного документооборота - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа