Тепловой расчет и расчет систем охлаждения

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 12Следующая ⇒

Тепловой расчёт трансформатора проводится после завершения электромагнитного и механического расчётов его обмоток и магнитной системы. При правильном выборе электромагнитных нагрузок и правильном распределении и выборе размеров охлаждающих масляных каналов внутренние температуры обмоток и магнитной системы оказываются не выше допустимых значений. По этому тепловой расчёт сводится к определению перепадов температур в нутрии обмоток и на их поверхности.

6.1. Проверочный тепловой расчёт обмоток

Внутренний перепад температуры в многослойных обмотках из прямоугольного провода рассчитывается в следующей последовательности:

Потери, выделяющиеся в 1м³ общего объёма обмотки:

для обмотки из алюминиевого провода (ленты)

для ВН: ,

для НН: ,

в этой формуле и - размеры провода без изоляции и с изоляцией в направлении движения тепла (м),

и - то же, но в направлении перпендикулярном движению тепла (м),

выражены в (м), - в A/м²;

Средняя условная теплопроводность обмотки без учёта межслойной изоляции

Средняя условная теплопроводность обмотки

для ВН: ,

для НН: .

Полный внутренний перепад температуры

для ВН: ,

для НН: .

- радиальный размер катушки, м; при наличии в обмотке осевого охлаждающего канала размер равен ширине наиболее широкой из катушек;

Среднее значение внутреннего перепада температуры в обмотке

для ВН: ,

для НН: .

Таблица 6.1

Удельные теплопроводимости изоляционных и других материалов

Материалы	λ, Вт/(м·°С)
Электроизоляционный картон Алюминий	0,17

Перепад температуры на поверхности цилиндрических обмоток из круглого или прямоугольного провода или алюминиевой ленты

для ВН: ,

где .

для НН: .

где =0,285.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла

для ВН: ,

для НН: .

6.2. Тепловой расчёт бака

Бак трансформатора должен иметь хорошую теплоотдачу, быть механически прочным, простым в изготовлении, иметь малые габариты. Тип бака выбирается по мощности трансформатора – (табл. 6.2)

Таблица 6.2

Типы баков силовых масляных трансформаторов

Тип бака	Вид охлаждения	Пределы применения по мощности, кВ∙А
Бак с гладкими сетками Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый) Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами	м м м м	До 25-40 От 40-63 до 1600 От 100 до 6300 От 2500 до 10000

Примечание: При современных технологиях изготовления более технологичными являются баки с навесными радиаторами с прямыми трубами.

Выберем бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.

Для расчета размеров бака необходимо определить следующие изоляционные расчеты расстояния и размеры (рис. 6.1):

Рис. 6.1. К определению основных размеров бака

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки (по табл. 6.3); ;

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака (по табл. 6.3); ;

– диаметр изолированного отвода обмотки ВН: при классах напряжения 10 и 35 кВ при мощности трансформатора до 10000 кВ∙А =20мм, а при больших мощностях =25мм; ;

– изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН; ;

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки НН до стенки бака (по табл. 6.3); ;

– диаметр изолированного отвода от обмотки НН, равный , или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10-15 мм. _.

Таблица 6.3

Минимально допустимые расстояния от отводов до заземлённых частей

Испытательное напряжение отвода, кВ	Толщина изоляции на одну сторону, мм	Диаметр отвода, мм	Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм
До 25	Собств. Собств.	<6 >6 —

Примечания:1. Для отводов с ≤35 кВ используется медный или алюминиевый провод, изолированный кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми трубками.

Минимальная ширина бака

Минимальная длина бака трехфазных трансформаторов классов напряжения 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 (табл. 6.4), т. е. = ; чаще принимают , .

Внутренние размеры бака и , рассчитанные по вышеперечисленным формулам, обычно оказываются достаточными и по условиям теплоотдачи.

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 – высота активной части

, ,

где - ширина среднего листа ярма, ,

– толщина подкладки под нижнее ярмо; = 30÷50 мм;

– расстояние от верхнего ярма магнитопровода до крышки бака; выбирается из таблицы 6.5, .

Таблица 6.5

Минимальное расстояние от ярма до крышки бака

Класс напряжения трансформатора, кВ	Минимальное расстояние, м
6,10	0,16 0,30 0,40

В любом случае для установки радиаторов необходимая глубина бака

, ,

где = 1,400 – расстояние между осями патрубков радиатора (табл. 6.6);и – расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака (табл. 6.6).

Должно быть . В противном случае необходимо принять .

Для радиаторов с двумя рядами труб =505мм, =253 мм. Данные трубчатых радиаторов с прямыми трубами приведены в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Основные данные трубчатых радиаторов с прямыми трубами

Размер , мм	Поверхность , м²	Масса, кг	Размер , мм	Поверхность , м²	Масса, кг
Стали	масла	стали	масла
С одним рядом труб		4,333 4,961 5,613 6,253 6,893 7,533	53,94 67,14 73,94 81,98 89,18 95,68
	0,746 0,958	12,9 15,35	8,5 10,9
С двумя рядами труб
	2,135 2,733 3,533	34,14 41,14 50,14

Примечание: 1. – поверхность конвекции труб;

– поверхность конвекции двух коллекторов;

=0,34 м² при двух рядах труб; – поверхность конвекции радиатора;

= + , .

2. Минимальные расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака: =0,085м; = 0,10м.

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 обмотк масляных трансформаторов по ГОСТ 11677-85 =65°С.

Максимальное превышение температуры стенки бака над температурой окружающей среды (пренебрегая перепадом температуры между маслом и стенкой бака) °С

где – коэффициент, равный отношению максимального и среднего превышений температуры масла; можно применять =1,2;

– среднее превышение температуры стенки бака над воздухом

60°С – превышение температуры верхних слоёв масла над воздухом для трансформаторов герметическое или с расширителем.

По выбранным размерам бака рассчитывается 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 навесными радиаторами =1,5÷2.

Необходимая поверхность конвекции для получения найденного выше значения среднего превышения температуры наружных стенок бака над температурой воздуха (ориентировочно)

Эта поверхность должна быть обеспечена элементами системы охлаждения масляного трансформатора (стенками бака, крышкой и навесными радиаторами), т. е. должно быть выполнено условие

где – поверхность конвекции крышки бака

0,5 – коэффициент, учитывающий закрытие поверхности крышки вводами и арматурой;

0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака;

– число навесных радиаторов;

- приведенная поверхность конвекции радиатора

, .

– коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией навесного радиатора по сравнению с гладкой стенкой (коэффициент приведения поверхности конвекции радиатора к поверхности конвекции гладкой стенки), .

Необходимое число радиаторов (предварительно)

, .

Значение округляется до ближайшего целого числа с учётом схемы расположения радиаторов на баке.

Уточнённое значение поверхности конвекции бака (изменённое в результате округления )

Уточнённое среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха

где =1,05÷1,10.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака для трансформатора с естественным масляным охлаждением

, .

где ,

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха

, .

Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха рассчитывается для обмоток ВН и НН отдельно по формуле

для ВН: .

для НН: .

Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 101112 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!