Трансформатор ТМ 250035

Трансформатор ТМ 250035

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Трансформатор ТМ 2500/35

Задание на курсовой проект трансформатора

Выполнить расчет и конструктивную разработку трансформатора со следующими данными:

Тип трансформатора ТМ 2500/35

Число фаз3

Частота50 Гц

Номинальная мощность2500 кВ·А

Номинальное напряжение обмотки ВН35000 В

Номинальное напряжение обмотки НН3150 В

Схемы и группа соединения обмотокY/∆-11

Система охлаждения - естественное масляное.

Режим работы - длительная нагрузка.

Установка наружная

Параметры трансформатора

Потери холостого хода3900 Вт

Потери короткого замыкания23500 Вт

Напряжение короткого замыкания6,50%

Ток холостого хода1,0%

Спроектированный трансформатор должен соответствовать требованиям государственных стандартов: ГОСТ 11677-85; ГОСТ 12022-76; ГОСТ 11920-85.

Дополнительные условия

Сталь электротехническая марки 3404

Обмотка из алюминиевого провода

Введение

К силовым трансформаторам предъявляют жесткие технико-экономические требования вследствие их особой роли в процессе передачи электроэнергии. Экономичность трансформаторов в эксплуатации определяется потерями мощности холостого хода и короткого замыкания, регламентированными ГОСТ. Заданные потери можно получить при рациональном соотношении основных размеров трансформатора; использовании современных магнитных, проводниковых и изоляционных материалов; грамотном выборе удельных нагрузок активных материалов.

В процессе проектирование трансформатора, выполнил электромагнитный и тепловой расчеты, разработал конструкцию по результатам расчета. Я ознакомился с методикой расчета, получил представление об основах инженерного проектирования силовых трансформаторов, изучил применяемые в трансформаторостроении материалы и их свойства. В процессе разработки конструкции, изучил систему охлаждения и очистки масла, приборов сигнализации, защиты и другие вспомогательные устройства масляных трансформаторов.

1. Расчет основных электрических величин трансформатора

Мощность одного стержня (фазы) трансформатора, кВ·А,

,

гдеSH - номинальная полная мощность, кВ·А;

т - число фаз трансформатора.

Номинальный линейный ток обмоток НН и ВН трехфазного трансформа-тора, А,

,

,

гдеUВH, UНH - номинальные линейные напряжение обмоток, кВ, SH в кВ·А.

Фазные токи, А, напряжения, кВ, для обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора при соединении обмоток в «треугольник»,

,.

«звезду»,

,,

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

,

гдеPK - потери короткого замыкания, Вт;- номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания при заданном uk, %,

.

Таблица 1.1 - Испытательные напряжения для силовых трансформаторов

2. Расчет основных размеров трансформатора

.1 Выбор материала и конструкции магнитной системы

трансформатор тепловой обмотка замыкание

Магнитопровод собирается из рулонной, холоднокатаной анизотропной электротехнической стали марки 3404 с толщиной 0,35 и коэффициентом заполнения стали kЗ = 0,97.

План шихтовки магнитопровода указан на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Схема шихтовки магнитопровода

Рисунок 2.2 - Основные размеры трансформатора, мм

По таблице 2.1 определяем число ступеней и коэффициент заполнения сталью kКР.

Таблица 2.1 - Диаметр, число ступеней и коэффициент заполнения стержня

Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня,

.

Рекомендуемая индукция в стержнях трансформатора, Тл,

ВС = 1,60.

2.2 Выбор материала и конструкции обмотки

Для обмотки трансформатора используем провод марки АПБ, изолированный лентами кабельной бумаги класса нагревостойкости А (105 ºС).

В соответствии с номинальной мощностью, напряжением и током одного стержня выбрали тип обмотки НН и ВН, написанного в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Тип и основные свойства обмоток

2.3 Определение размеров главной изоляции обмоток

Рисунок 2.3 - Главная изоляция обмоток ВН и НН

Таблица 2.3 - Минимальное изоляционное расстояние обмоток ВН

Таблица 2.4 - Минимальное изоляционное расстояние обмоток НН

Толщина нормальной витковой изоляции провода прямоугольного сечения марки АПБ при испытательном напряжении Uисп = 5 - 85 кВ 2δ = 0,45 (0,5) мм.

2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмоток

Ширина приведенного канала рассеяния, мм,

.

Здесь а12 - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН определяются по таблице 2.3 для испытательного напряжения обмотки ВН; второе слагаемое - суммарный приведенный радиальный размер (приведенная ширина) обмоток ВН и НН, мм,

,

гдеS / - мощность трансформатора на один стержень, кВ·А;- коэффициент, принятый за 0,62,

.

Коэффициент β - отношение средней длины окружности канала между обмотками π·d12 к высоте обмотки l (рисунок 2.2),

.

Диаметр стержня предварительно, м,

.

Здесь S / - мощность трансформатора на один стержень, кВ·А; аP - ширина приведенного канала, мм; коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному kP = 0,95; частота сети f = 50 Гц; иP - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %; ВC - индукция в стержне, Тл; kC - коэффициент заполнения сталью площади круга.

Ближайший нормализованный диаметр dH = 0,29 м.

Определяем коэффициент βH, соответствующий выбранному диаметру dH,

.

βH находится в допустимых пределах.

Средний диаметр канала между обмотками предварительно, м,

.

Здесь диаметр dH в м; а01 и а02 - минимальные изоляционные промежутки (рисунок 2.3) по таблицам 2.4 и 2.3 соответственно в мм; радиальный размер обмотки НН (рисунок 2.3) предварительно, мм,

.

Здесь S / в кВ·А; коэффициент k = 0,62; коэффициент k1=1,4.

Высота обмоток предварительно, м,

.

Активное сечение стержня (чистое сечение стали), м2,

.

3. Расчет обмоток НН и ВН

Электродвижущая сила одного витка, В,

.

Средняя плотность тока в обмотках, А/мм2,

.

Здесь коэффициент С1 = 0,463 для обмоток из алюминиевого провода; kД - коэффициент, учитывающий добавочные потери (0,93); РK - потери короткого замыкания, Вт; иВ - напряжение одного, В; SH - номинальная мощность трансформатора, кВ·А; d12 в м;

Значение JCP=1,922 находится в пределах 1,5 - 2,6 А/мм2.

Ориентировочное сечение витка обмотки, мм2,

,

3.1 Расчет обмоток НН

Число витков одной фазы обмотки НН,

.

Здесь UФ1 - номинальное фазное напряжение обмотки НН, В; f - частота напряжения сети, равная 50 Гц; BC - индукция в стержне в Тл; ПC - площадь сечения стержня в м2.

Полученное значение w1 округляют до ближайшего целого числа, находят напряжение (ЭДС) одного витка, В,

,

и действительную индукцию в стержне, Тл,

.

Расчет непрерывной катушечной обмотки

По ориентировочному сечению витка П1 и сортаменту провода выбираем провод подходящего сечения или три одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,

.

гдеkЗ - коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q - предельная плотность теплового потока не более 1600 Вт/м2; k - числовой коэффициент; Jср - плотность тока в обмотке, А/мм.

Размеры провода, мм,

АПБ.

Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,

,

где ППР - сечение одного провода, мм2;

Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,

.

Высота катушки в этой обмотке, мм,

.

Число катушек на одном стержне для обмотки с каналами между всеми катушками ориентировочно

.

Здесь осевой размер (высота) канала hK = 4 мм; Значение nкат1 округляют до целого числа.

Число витков в катушке

Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с каналами между всеми катушками

Здесь b/ - размер провода в изоляции, мм; коэффициент, учитывающий усадку обмотки после сушки и опрессовки k = 0,95.

Высота l1 обмотки НН не отличается более чем на 5% от предварительно рассчитанной величины l.

Радиальный размер обмотки, мм,

.

Здесь а/ - размер провода в изоляции, мм; wкат1 - число витков катушки (В), дополненное до ближайшего целого числа; nв1 - число параллельных проводов в витке.

Внутренний диаметр обмотки, м,

,

где dН - нормализованный диаметр стержня в м;

а01 - ширина канала между обмоткой и стержнем в мм.

Наружный диаметр обмотки, м,

Поверхность охлаждения, м2, определяют по формуле

Плотность теплового потока, Вт/м2,

.

Полученное значение не превышает 1100 Вт/м.

3.2 Расчет обмоток ВН

Выбираем по мощности и номинальному напряжению, с учетом типа и схемы соединения обмоток ВН схему регулировочных ответвлений представленную на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Схемы регулировочных ответвлений в обмотках ВН

Число витков ВН при номинальном напряжении,

.

Число витков на одной ступени регулирования,

.

Предварительно плотность тока в обмотке ВН, А/мм2,

.

Сечение витка обмотки ВН, мм2,

.

Расчет непрерывно катушечной обмотки

Рисунок 3.2 - Устройство обмоток из провода прямоугольного сечения

По ориентировочному сечению витка П2 и сортаменту провода выбирают провод подходящего сечения или два одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,

.

З - коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q - предельная плотность теплового потока не более 1600 Вт/м2; k - числовой коэффициент; k = 17,2 для алюминиевого провода; J2 - плотность тока в обмотке, А/мм.

Размеры провода, мм,

АПБ.

Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,

,

где ППР - сечение одного провода, мм2;

Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,

.

Высота катушки в этой обмотке, мм,

.

Число катушек на одном стержне для сдвоенных катушек с шайбами в двойных и с каналами между двойными катушками

.

Здесь осевой размер (высота) канала hK = 4 мм; толщина заменяющих канал шайб δш = 2,0 мм. Значение nкат2 округляют до ближайшего четного числа.

Число витков в катушке

.

В данном случае wр ≥ wкат, то число регулировочных катушек 8, а число витков в каждой из них принимаем равным 0,5∙wр.

Реальное число витков в основных катушках обмотки (типа В)

.

Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с шайбами в двойных и с каналами между двойными катушками

Здесь b/ - размер провода в изоляции, мм; коэффициент, учитывающий усадку обмотки после сушки и опрессовки k = 0,95; hкр - высота канала в месте разрыва обмотки и размещения регулировочных катушек, равная 8, 10, 12 мм для обмоток классов напряжения 6, 10, 35 (20) кВ; толщина шайб δш = 2,0 мм.

Высота l2 ВН не отличается более чем на 5 мм от рассчитанной величины l1.

Радиальный размер обмотки, мм,

.

Здесь а/ - размер провода в изоляции, мм; wосн2 - число витков катушки (В), дополненное до ближайшего целого числа; nв2 - число параллельных проводов в витке.

Внутренний диаметр обмотки, м,

.

Здесь D // - наружный диаметр обмотки НН в м; а12 - минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН, мм.

Наружный диаметр обмотки, м, без экрана,

.

Плотность теплового потока q, Вт/м2, обмотки,

.

Здесь коэффициент k = 17,2; J2 - реальная плотность тока в обмотке ВН в А/мм2; IФ2 - фазный ток обмотки ВН в А; wосн - число витков в основных катушках; kД - коэффициент, учитывающий добавочные потери (kД = 1,05); kЗ - коэффициент, учитывающий закрытие охлаждаемой поверхности обмотки изоляционными деталями (kЗ =0,75); b' - размер провода в изоляции в мм; а2 - радиальный размер обмотки в мм.

Полученное значение q не превышает 1100 Вт/м2.

4. Определение параметров короткого замыкания

.1 Определение потерь короткого замыкания

Средний диаметр, м, обмоток НН и ВН соответственно:

,

.

Масса металла, кг, обмоток НН и ВН соответственно:

,

,

где k = 25,4 для алюминиевого провода.

Основные потери, Вт, в обмотках НН и ВН соответственно:

,

,

где k = 12,75 для алюминиевого провода.

Масса металла обмотки ВН с учетом витков верхних ступеней регулирования, кг,

Полная масса металла обмоток трансформатора, кг,

.

Коэффициенты, учитывающие заполнение высоты обмотки материалом провода для обмоток из прямоугольного сечения НН и ВН соответственно:

,

.

Здесь bПР - размер провода прямоугольного сечения в осевом направлении обмотки, мм; т - число проводников в осевом направлении обмотки; l - высота обмотки, м; kP = 0,95 - коэффициент приведения поля рассеяния; т - число проводников в осевом направлении обмотки.

Коэффициенты, учитывающие добавочные потери в обмотке НН и ВН,

,

.

Здесь коэффициент для проводов прямоугольного сечения из алюминия k = 0,037; аПР - размер провода прямоугольного сечения в радиальном направлении обмотки, мм; n - число проводников в радиальном направлении обмотки.

Общая длина отводов, м, для соединения обмоток в:

«треугольник»,

«звезду».

Масса металла отводов обмотки НН или ВН, кг:

,

.

Здесь длина отводов lОТВ в м; сечение ПОТВ в мм; плотность материала обмоток g = 2700 кг/м3 для алюминия.

Основные потери, Вт, соответственно в отводах НН и ВН:

,

.

Здесь k = 12,75 для алюминиевых проводов обмоток; плотности тока J1 и J2 в обмотках НН и ВН в А/мм2; масса отводов GОТВ1 и СОТВ2 в кг.

Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора, Вт,

,

Полные потери короткого замыкания, Вт,

4.2 Расчет напряжения короткого замыкания

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

Для определения реактивной составляющей напряжения короткого замыкания необходимо рассчитать ряд коэффициентов. Числовой коэффициент,

где l - наибольшая высота обмотки НН или ВН, м;- средний диаметр канала между обмотками, м,

.

Ширина приведенного канала рассеяния, мм,

,

гдеа12 - ширина канала между обмотками по таблице 2.3 в мм;

а1, а2 - радиальные размеры обмоток НН и ВН в мм;

Коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального вследствие конечной высоты обмоток,

В непрерывной катушечной обмотке регулировочные витки расположены в середине высоты обмотки ВН

,

Коэффициент, учитывающий взаимное расположение обмоток НН и ВН

Здесь размеры lx и ар в мм; m = 3; l1 - высота обмотки НН, м. kq находится в пределах от 1,01 до 1,06.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

Напряжение короткого замыкания, %,

Значение ик, не отличается от ик в задании на проектирование трансформатора более чем на ±5%.

4.3 Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания в обмотке НН или ВН, А,

,

.

В результате взаимодействия тока в обмотках с магнитным полем обмоток (полем рассеяния) возникают электромагнитные силы, оказывающие механическое действие на обмотки.

В начальный момент короткого замыкания токи значительно превышают установившиеся значения за счет апериодической составляющей. Поэтому механические силы в обмотках в несколько раз превышают силы при установившемся токе короткого замыкания.

Наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания, А,

,

,

где kM - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания,

.

Радиальная сила, действующая на обмотку ВН, Н,

Поперечное поле рассеяния, направление которого в верхних и нижних половинах обмоток прямо противоположно, образует механические силы FOC / (рисунок 4.1), сжимающие обмотки в осевом направлении. Осевую силу FOC /, Н, определяют по формуле

.

Рисунок 4.1 - Схемы сжимающих осевых сил для различных случаев взаимного положения обтекаемых током частей обмоток

Дополнительная осевая сила F //OC, Н, определяют по формуле

.

Здесь расстояние от стержня магнитопровода до стенки бака трансформатора, м,

.

где D // 2, - наружный диаметр обмотки ВН в м;- нормализованный диаметр стержня трансформатора в м;- расстояние от обмотки ВН до стенки бака, м.

Максимальное значение сжимающей силы в обмотке Fсж и действующее на ярмо силы Fя

,

,

,

,

Напряжение сжатия на опорных поверхностях, МПа,

,

.

Здесь п - число прокладок по окружности обмотки, равное числу реек = 12; а - радиальный размер обмотки, мм; b - ширина опорной прокладки, 50 мм.

Сила, сжимающая внутреннюю обмотку, Н,

.

Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки, МПа,

.

Для обеспечения стойкости этой обмотки при воздействии радиальных сил рекомендуется не допускать σСЖ.Р в алюминиевых более 15 МПа.

Температура обмотки через tК секунд после возникновения короткого замыкания, °С,

,

.

Здесь tK - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора, (4 сек); k - коэффициент, равный 5,5 для алюминиевых проводов обмоток; иК - напряжение короткого замыкания, %; J - плотность тока в рассматриваемой обмотке, А/мм2; θH - начальная температура обмотки, принимаемая равной 90°С. θK ≤ 200°С для алюминиевого провода обмоток.

5. Расчет магнитной системы трансформатора

.1 Определение размеров и массы магнитной системы

Таблица 5.1 - Ширина пластин а и толщина пакетов b, мм, стали магнито-проводов с прессовкой стержней расклиниванием с внутренней обмоткой (при d < 0,22 м) или бандажами из стеклоленты. Обозначения: d - диаметр стержня, аЯ - ширина крайнего наружного пакета ярма; nC и nЯ - число ступеней в сечениях стержня и ярма, kKP - коэффициент заполнения круга для стержней

Таблица 5.2 - Площади сечения стержня ПФС, ярма ПФЯ и объем угла VУ шихтованной магнитной системы без прессующей пластины

Активное сечение стержня ПС и ярма ПЯ, м2,

,

.

Здесь площади сечений ПФС и ПФЯ в см2 по таблице 5.2; kЗ - коэффициент заполнения сталью (kЗ = 0,95).

Длина стержня трансформатора, м,

.

Здесь l2 - высота обмотки ВН, м; l0/, l0 // - расстояния от обмотки ВН соответственно до верхнего и нижнего ярма, мм.

Расстояние между осями соседних стержней, м,

.

Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг,

,

где VУ - объем угла магнитной системы, см;

gУТ = 7650 кг/м3 - плотность трансформаторной стали.

Масса стали двух ярм трехфазного трансформатора, кг,

,

где С - расстояние между осями стержней, м; ПЯ - сечение ярма в м.

Масса стали стержней, кг,

Здесь ПС - активное сечение стержня, м; плотность трансформаторной стали gСТ = 7650 кг/м3; длина стержня lC в м; а1Я - ширина среднего пакета стали ярма, мм, равная а1С.

Полная масса магнитной системы трансформатора, кг,

.

5.2 Определение потерь холостого хода трансформатора

Магнитопровод из электротехнической стали марки 3404 с толщиной 0,35.

Магнитная индукция в стержне ВС и ярме ВЯ,

,

.

Потери холостого хода в магнитопроводе стержневого типа, Вт,

Здесь коэффициенты kПУ = 8,58 и kПД = 1,01; удельные потери в стержне рС и ярме рЯ [Вт/кг]; массы стержней GС, ярм GЯ и угла GУ магнитопровода в кг.

Полученное значение потерь холостого хода РХ не превышает заданного более чем на 3,9%.

5.3 Определение тока холостого хода трансформатора

Активная составляющая тока холостого хода, %,

.

Увеличение намагничивающей мощности учитывают следующими коэффициентами:

k/ТД - коэффициент, учитывающий влияние резки рулона стали на пластины и срезания заусенцев. Для сталей марок 3404 с отжигом k/ТД =1,55.

k // ТД - коэффициент, учитывающий форму сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм магнитной системы, расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при насадке обмоток. При мощностях трансформаторов от 1000 до 6300 кВ·А k // ТД =1,07.

kТУ - коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы kТУ = 27,95.

kТПЛ - коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а2, kТПЛ = 2.

Полная намагничивающая мощность, кВ·А,

Здесь GC, GЯ, GУ - массы стали стержней, ярм и угла магнитопровода, кг; qC, qЯ - удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм А/кг; nЗПР = 0, пЗКОС = 6 - число прямых и косых стыков пластин стали ярм и стержней;

Для косых стыков с углом резки пластин 45° площадь зазора, м2, в стыке

,

индукция в стыке, Тл,

.

Реактивная составляющая тока холостого хода, %,

.

Полный ток холостого хода, %,

.

Полученное значение тока холостого хода не превышает заданного значения.

Коэффициент полезного действия трансформатора, о.е.,

,

6. Тепловой расчет трансформатора

.1 Тепловой расчет обмоток

Внутренний перепад температуры в обмотках с радиальными охлаждающими каналами практически равен перепаду в изоляции одного провода, °С,

,

.

Здесь q - плотность теплового потока, Вт/м2, на поверхности рассматриваемой обмотки, определяемая в разделе 3; δ - толщина изоляции провода на одну сторону, мм; λИЗ - теплопроводность изоляции провода, λИЗ = 0,17 Вт/(м·°С).

Средний внутренний перепад температуры обмотки,°С,

,

Перепад температуры на поверхности винтовых и катушечных обмоток с радиальными каналами,°С,

,

Здесь k1 - коэффициент, учитывающий затруднение конвекции масла в каналах внутренних обмоток; k1 = 1,1 для обмоток НН и k1 = 1,0 для обмоток ВН; k2 - коэффициент, учитывающий влияние относительной ширины радиального охлаждающего канала на конвекцию масла.

Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой охлаждающего масла,°С,

,

.

6.2 Тепловой расчет бака трансформатора

Возьмём бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.

Рисунок 6.1 - Основные размеры бака, мм

- изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние S2 от этого отвода до стенки бака, S1 = 50 мм;- диаметр изолированного отвода ВН при классах напряжения до 35 кВ включительно, d1 = 20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;- изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН, S3 = 50 мм;- диаметр изолированного отвода обмотки НН, мм, равный d1 при напряжении обмотки НН 3,15 кВ и более, или размер неизолированного отвода НН (шины), d2 = 20 мм;- изоляционное расстояние от отвода НН до стенки бака, S4 = 50 мм;- принимают равным S3 при испытательных напряжениях до 85 кВ или определяют по формуле S5 = S3 + d2 + S4, S5 = 120 мм.

Минимальные ширина В и длина А бака трехфазного трансформатора классов напряжения 6, 10 и 35 кВ (рисунок 6.1), м,

гдеD2 // - наружный диаметр обмотки ВН в м;

С - расстояние между осями стержней в м;, S2, S3, S4, S5, d1, d2 - размеры по рисунку 6.1 в мм.

Высота активной части трансформатора, м,

.

Здесь lC - высота стержня магнитопровода, м; hЯ - высота ярма магнитной системы, равная ширине центрального пакета стали ярма а1Я, в м; n - толщина подкладки под нижнее ярмо, в мм (п = 30-50 мм).

Глубину бака, м, определяют по высоте активной части НАЧ и расстоянию НЯК от верхнего ярма до крышки бака (рисунок 6.1),

.

Здесь НАЧ - высота активной части трансформатора м; НЯК - минимальное расстояние от верхнего ярма до крышки бака, необходимое для установки и крепления вводов, переключателя регулирования напряжения, НЯК = 0,85 м.

Поверхность излучения для овального бака приближенно, м2,

Здесь А, В, Н - размеры бака по рисунку 6.1, м; k - коэффициент учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный 1,5 - 2,0 - для бака с навесными радиаторами.

Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, над воздухом должно быть не более,°С,

,

где θОМСР - большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.

Среднее превышение температуры бака над воздухом,°С,

.

Полученное значение удовлетворяет неравенству

°С,°С, 55,543°С ≤ 60°С.

Предварительное значение поверхности конвекции бака, м2,

.

Бак с навесными радиаторами

В трансформаторах мощностью от 2500 до 63000 кВ·А используют двойные трубчатые радиаторы из четырех рядов труб круглого сечения по 16 труб в ряду.

Таблица 6.2 - Основные данные трубчатого радиатора

ПКК = 0,34 м² - поверхность конвекции двух коллекторов при двух рядах труб. Минимальное расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов бака с1 и с2 соответственно 0,085 и 0,1 м.

При подборе радиаторов следует определить по высоте бака Н основной присоединительный размер А (расстояние между осями патрубков или центрами фланцев коллекторов радиатора). Размер А определяют из неравенства

,,

Определив размер А, выбираем радиатор по таблице 6.2 и определяем поверхность конвекции радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки, м2

,

где kФ - коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией радиатора по сравнению с вертикальной, гладкой стенкой; для радиаторов с прямыми трубами (рисунок 6.2) kФ =1,26.

Необходимая поверхность конвекции всех радиаторов трансформатора, м2,

,

где ПK/ - необходимая поверхность конвекции, м2;

ПКГЛ - поверхность конвекции гладкого бака, м2,

Здесь А, В, Н - размеры бака (рисунок 6.1), м, ПКР - поверхность крышки бака, м2; 0,5 - коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности крышки вводами ВН и НН и различной арматурой.

Поверхность крышки, овального бака, м,

.

Необходимое по условиям охлаждения число радиаторов,

.

Фактическая поверхность конвекции бака с навесными радиаторами, м2,

.

Поверхность излучения бака с навесными радиаторами, м2,

6.3 Расчет превышений температуры обмоток и масла

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха,°С,

,

где РX, РK - потери холостого хода и короткого замыкания, Вт;

ПК, ПИ, - фактические поверхности конвекции и излучения, м2.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака, °С,

.

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха, °С,

.

Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха подсчитывают отдельно для обмоток НН и ВН,°С,

,

.

Превышения температуры обмоток и масла в верхних слоях над окружающим воздухом согласно ГОСТ 11677-85 не превышают допустимые величины

Список использованных источников

трансформатор тепловой обмотка замыкание

1 Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 528 с.

Проектирование трансформаторов: Учебное пособие по курсовому проектированию/ Сост. Встовский А.Л., Встовский С.А.; Силин Л.Ф. КГТУ. Красноярск, 2000. 112 с.

Мурашкин С.И., Мураховская М.А., Силин Л.Ф. Конструирование вспомогательных устройств масляных трансформаторов/КГТУ. Красноярск, 1995. 116 с.

Силин Л.Ф., Мураховская М.А., Мурашкин С.И. Конструирование магнитопроводов силовых трансформаторов/КрПИ. Красноярск, 1992. 88 с.

СТП КГТУ 01-02. Общие требования к оформлению текстовых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации; ИПЦ КГТУ. - Красноярск, 2004. -52 с.