Тепловой расчет трансформатора

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

8.1. Тепловой расчет обмоток.

8.1.1. Внутренний перепад температуры в обмотке НН:

где d – толщина изоляции провода на одну сторону, d = 0,00025 м;

l_из – теплопроводность изоляции провода, l_из= 0,17 .

8.1.2. Внутренний перепад температуры в обмотке ВН:

где а – ширина наиболее широкой катушки, имеющей от 2/3 до 3/5 общего числа слоев, т.е. ,

м;

р – потери, выделяющиеся в 1м³ общего объема обмотки:

Вт/м³,

где k₂= 2,44 – для алюминия;

l_ср – средняя теплопроводность обмотки,

где l_мс – теплопроводность междуслойной изоляции. Для кабельной бумаги, пропитанной маслом l_мс= 0,17 ,

где l_из – теплопроводность материала изоляции витков. Для бумажной, пропитанной маслом изоляции l_из= 0,17 ;

8.1.3. Перепад температуры на поверхности обмотки НН:

8.1.4. Перепад температуры на поверхности обмотки ВН:

Вт/м²,

Р_э2= Р_осн2=9496 Вт – по п. 6.1.2; П₀₂ – по 5.9; k_д2 = 1,042 – по 6.1.4.

8.1.5. Полный средний перепад температуры от обмотки НН к маслу:

8.1.6. Полный средний перепад температуры от обмотки ВН к маслу:

8.2. Тепловой расчет бака.

8.2.1Для заданной мощности выбираем бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый).

Рис. 8. Основные размеры бака

8.2.2. Минимальные размеры бака (по рис. 8):

а) минимальная ширина:

где S₁ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки или до прессующей балки ярма, S₁= 28 мм;

S₂ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН с до стенки бака, S₂= 28 мм;

d₁ – диаметр изолированного отвода обмотки ВН, d₁= 20 мм;

S₃ – изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН, S₃= 20 мм;

S₄ – изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака, S₄= 22 мм;

d₂ – диаметр изолированного отвода от обмотки НН, равный d₁ = 10 мм;

В результате вычислений получим

б) минимальная длина бака:

м,

гдеС – расстояние между осями соседних стержней (по п. 7.1.6),

B – ширина бака, м.

в) глубина бака:

где Н_ач – высота активной части

где l_с – по 7.1.5 h_я= а₁– по 7.1.1;

п – толщина прокладки под нижнее ярмо, п = 30 мм;

Н_як – расстояние от верхнего ярма трансформатора до крышки бака, определяется по классу напряжения обмотки ВН, для U_ВН=10кВ Н_як=300 мм.

В результате вычислений получаем

м.

8.2.3. Периметр бака:

м.

8.2.4. Поверхность конвекции гладкой части бака:

м².

8.2.5. Ориентировочная поверхность излучения:

м²,

Где k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака, k = 1,3 – для бака с трубами.

8.2.6. Допустимое превышение средней температуры верхних слоев масла над воздухом: ,

где Q_м.ср– большее из двух значений Q_ом.ср1и Q_ом.ср2.

8.2.7. Превышение температуры верхних слоев масла над воздухом:

;

полученное значение Q_мвв должно быть меньше 60 .

8.2.8. Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом:

где Q_мб = 5 – перепад температуры между маслом и стенкой бака.

8.2.9. Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения Q_бв:

м².

8.2.10. Принимаем по табл. 9 число рядов круглых труб п, шаг между рядами t_р, размеры трубы, радиус изгиба R, шаг в ряду t_т (рис. 9). Прямой участок а₁ для внутреннего ряда труб принимается равным: а₁ = 50 мм.

Таблица 9

Данные труб, применяемых в масляных силовых трансформаторах

Форма трубы

Размеры сечения, мм

Поверхность 1 м

П_м, м²

Шаг, мм

Радиус изгиба R, мм

Число рядов труб при мощности, кВ×А

между рядами t_р

в ряду t_т

1000-1600

Круглая

Æ51

0,16

150

Рис. 9. Элементы трубчатого бака.

8.2.11. Прямые участки для следующих длин труб:

мм.

8.2.12. Для принятой формы сечения трубы по размеру наружного ряда труб принимаем минимально допустимые значения с и l: с_min = 75 мм, l_min = 85 мм.

8.2.13. Расстояние между осями труб на стенке бака:

м, где Н – по п. 8.2.2;

м.

8.2.14. Развернутая длина трубы:

В первом ряду: м,

во втором ряду м.

8.2.15. Максимальное число труб в одном ряду на поверхности бака:

8.2.16. Поверхность крышки бака:

8.2.17. Поверхность излучения бака с трубами, м²:

где d – диаметр трубы.

8.2.18. Поверхность конвекции бака:

где k_{ф гл} = 1,0; k_{к тр} = 1,4;

П_кгл – по п. 8.2.4; П_ктр – поверхность конвекции труб::

м².

Рассчитанная поверхность конвекции бака П_к должна быть равной или немного больше необходимой поверхности конвекции П_к^/, определенной в п. 8.2.9. (55.813> 53.092)

8.3. Окончательный расчет превышения температуры обмоток и масла.

8.3.1. Среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом:

где P_к – по п. 6.1.10; P_х – по п. 7.2.5; П_и– поверхность излучения по п. 8.2.17; П_к– по п. 8.2.18.

8.3.2. Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над стенкой бака:

где м² – сумма поверхностей гладкой части бака, труб, крышки.

8.3.3. Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха:

что меньше допустимого 60 .

8.3.4. Превышение температуры обмоток над воздухом

обмотка ВН: ;

обмотка НН: .

Полученные значения меньше допустимых 65 . Следовательно, система охлаждения трансформатора выбрана и рассчитана верно.

Заключение

В данном курсовом проекте был рассчитан силовой трансформатор мощностью 1000 кВ×А. Все применяемые материалы, размеры и конструкции соответствуют ГОСТ Р 52719-2007 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия». Были проведены расчет основных размеров трансформатора, расчет обмоток ВН и НН, расчет магнитопровода, определение параметров холостого хода и короткого замыкания, а также поверочный тепловой расчет.

Материал обмоток - алюминий. Магнитопровод выполнен из холоднокатаной электротехнической рулонной стали марки 3405 толщиной 0,35 мм, что позволяет уменьшить потери на вихревые токи в магнитопроводе. Магнитопроводшихтованный, трёхстержневой плоской конструкции.

Система охлаждения – масляная с естественной циркуляцией масла. Так как мощность трансформатора сравнительно большая и поверхность бака недостаточна для надежного конвективного теплообмена, то бак выбран с охлаждающими вваренными гнутыми трубами (трубчатый), что позволяет значительно увеличить площадь теплообмена и предотвратить перегрев обмоток трансформатора сверх допустимых норм.

Спроектированный трансформатор может применяться как на районных понижающих подстанциях малой мощности, так и для собственных нужд предприятий.

Список литературы

1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. Учеб.пособие для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1976. – 544 с. с ил.

2. ГОСТ Р 52719-2007 Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 930; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 34

Мы поможем в написании ваших работ!