Проектирование трансформатора ТМ 1600/6

     Для цилиндрических обмоток из провода  прямоугольного или круглого сечения и винтовых обмоток с радиальных (горизонтальных) каналов перепад температуры на поверхности обмотки, °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 гнутыми трубами. 

Рисунок 6.1 – Основные размеры бака, мм 

     S₁ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние S₂ от этого отвода до стенки бака, S₁ = 33 мм;

     d₁ – диаметр изолированного отвода ВН при классах напряжения до 35 кВ включительно, d₁ = 20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;

     S₃ – изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН, S₃ = 33 мм;

     d₂ – 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;

     S₄ – изоляционное расстояние от отвода НН до стенки бака, S₄ = 33 мм;

     S₅ – принимают равным S₃ при испытательных напряжениях до 85 кВ или определяют по формуле S₅ = S₃ + d₂ + S₄, S₅ = 86 мм.

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

.

где D₂^// – наружный диаметр обмотки ВН в м;

     С – расстояние между осями стержней в м;

     S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, d₁, d₂ – размеры по рисунку 6.1 в мм.

     Высота  активной части трансформатора, м, 

; 

     Здесь l_C  – высота стержня магнитопровода, м; h_Я – высота ярма магнитной системы, равная ширине центрального пакета стали ярма а_1Я, в м; n – толщина подкладки под нижнее ярмо, в мм (п = 30–50 мм).

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

. 

     Здесь Н_АЧ  – высота активной части трансформатора м; Н_ЯК – минимальное расстояние от верхнего ярма до крышки бака, необходимое для установки и крепления вводов, переключателя регулирования напряжения, Н_ЯК = 0,16 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 θ_ОМСР – большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.

     Среднее превышение температуры бака над  воздухом, °С, 

. 

     Полученное  значение удовлетворяет неравенству 

 °С,

 °С,

57 °С  ≤ 60 °С. 

     Предварительное значение поверхности конвекции бака, м², 

. 
 

     6.2.1 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 

 

     П_КК = 1,44 м² – поверхность конвекции двух коллекторов при двух рядах труб. Минимальное расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов бака с₁ и с₂ соответственно 0,17 и 0,17 м.

     Определив размер А, следует выбрать радиатор по таблице 6.2 и определить поверхность конвекции радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки, м² 

; 

где k_Ф – коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией радиатора по сравнению с вертикальной, гладкой стенкой; для радиаторов с прямыми трубами (рисунок 6.2) k_Ф =1,4.

     Необходимая поверхность конвекции всех радиаторов трансформатора, м², 

; 

где П_K^/ – необходимая поверхность конвекции, м²;

     П_КГЛ – поверхность конвекции гладкого бака, м², 

 

     Здесь А, В, Н – размеры бака (рисунок 6.1), м, П_КР – 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 Р_X, Р_K – потери холостого хода и короткого замыкания, Вт;

     П_К, П_И, – 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 

     1 Мурашкин, С. И. Конструирование вспомогательных устройств масляных трансформаторов: метод. / С. И. Мурашкин, М. А. Мураховская, Л. Ф. Силин. ― Краснояр. гос. техн. ун-т. ― Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1995. ― 116с.

     2 Встовский, А. Л.  Проектирование трансформаторов: Учеб. пособие по курсовому проектированию / А. Л. Встовский, С. А Встовский, Л. Ф. Силин. ― Краснояр. гос. техн. ун-т. ― Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. ― 112с.

     3 Мурашкин, С И. Конструирование  магнитопроводов силовых трансформаторов: Учеб. пособие по курсовому проектированию / Л. Ф. Силин, М. А. Мураховская, С. И Мурашкин. ― КрПИ. ― Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1992. ― 88с.

     4 СТП КГТУ 01–05. Общие требования  к оформлению текстовых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации; ИПЦ КГТУ. – Красноярск, 2005. –58 с.