Курсовой в97 Щербина

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра Электротехники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ТРАНСФОРМАТОР ТМ 6300/35
Пояснительная записка
Руководитель __________
____________________
подпись, дата
должность, учёная степень
Студент ЗФЭ 21-05Б
номер группы
072159197
Л. Ф. Силин
__________ В. Е. Шербина
номер зачетной книжки подпись, дата
Красноярск 2023 г.
ЗАДАНИЕ № 97 НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ТРАНСФОРМАТОРА
Студенту Щербине В. Е. группа ЗФЭ 21-05Б
Выполнить расчет и конструктивную разработку трансформатора со следующими данными:
1 Тип трансформатора ................................................................ ТМ 6300/35
2 Число фаз .................................................................................................... 3
3 Частота ................................................................................................. 50 Гц
4 Номинальная мощность............................................................. 6300 кВ·А
5 Номинальное напряжение обмотки ВН ........................................35000 В
6 Номинальное напряжение обмотки НН ..........................................3150 В
7 Схемы и группа соединения обмоток ............................................ Y/∆-11
8 Система охлаждения - естественное масляное.
9 Режим работы - длительная нагрузка.
10 Установка наружная
Параметры трансформатора
1 Напряжение короткого замыкания .................................................... 7,5 %
2 Потери короткого замыкания ...................................................... 46500 Вт
3 Ток холостого хода ............................................................................. 0,8 %
4 Потери холостого хода ................................................................... 7600 Вт
Спроектированный трансформатор должен соответствовать требованиям
государственных стандартов: ГОСТ 11677-85; ГОСТ 12022-76; ГОСТ 11920-85.
Дополнительные условия
1 Сталь электротехническая марки 3405
2 Обмотка из алюминиевого провода
КП-13.03.02
Изм Лист № докум.
.
Щербина В.Е.
Разраб.
Встовский С.А.
Пров.
Н.Контр.
Утв.
Подп.
Дата
ТРАНСФОРМАТОР ТМ 6300/35
Пояснительная записка
Лит.
У
Лист
2
Листов
34
Кафедра
Электротехники
Содержание
Введение
1 Расчет основных электрических величин трансформатора
2 Расчет основных размеров трансформатора
2.1 Выбор материала и конструкции магнитной системы
2.2 Выбор материала и конструкции обмотки
2.3 Определение размеров главной изоляции обмоток
2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмоток
3 Расчет обмоток НН и ВН
3.1 Расчет обмотки НН
3.1.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки
3.2 Расчет обмотки ВН
3.2.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки
4 Определение параметров короткого замыкания
4.1 Определение потерь короткого замыкания
4.2 Расчет напряжения короткого замыкания
4.3 Определение механических сил в обмотках и нагрева
обмоток при коротком замыкании
5 Расчет магнитной системы трансформатора
5.1 Определение размеров и массы магнитной системы
5.2 Определение потерь холостого хода трансформатора
5.3 Определение тока холостого хода трансформатора
6 Тепловой расчет трансформатора
6.1 Тепловой расчет обмоток
6.2 Тепловой расчет бака трансформатора
6.2.1 Бак с навесными радиаторами
6.3 Расчет превышений температуры обмоток и масла
Список использованных источников
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
4
5
6
6
7
8
8
10
11
11
133
144
177
177
19
211
244
244
255
266
288
288
29
311
333
344
Лист
3
Введение
Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство с двумя или
большим числом индукционно связанных обмоток, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем
переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока, в том
числе для преобразования электрической энергии переменного тока одного
напряжения в электрическую энергию другого напряжения.
Трансформаторное оборудование в значительной степени определяет качество и надежность электроснабжения. Генераторы переменного тока на электростанциях вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-35 кВ. При
таких напряжениях передача электроэнергии больших мощностей на значительные расстояния практический невозможна вследствие больших потерь в линиях
электропередач. Трансформатор, повышая напряжение, пропорционально уменьшает силу тока, поэтому передаваемая мощность остается без изменения, а потери
(IR2) в проводах ЛЭП резко уменьшаются.
В данном проекте представлены основные этапы проектирования силового
масляного трансформатора общего назначения с плоской магнитной системой и
регулированием напряжения при полном отключении трансформатора от сети.
К силовым трансформаторам предъявляют жесткие технико-экономические
требования вследствие их особой роли в процессе передачи электроэнергии изучение, которого обязательно для данной специальности. Экономические показатели трансформаторов в эксплуатации определяются 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.
Проектирование трансформатора включает в себя электромагнитный и тепловой расчеты, разработку конструкции по результатам расчетов. В курсовом
проекте приведены методики расчета, описание основных этапов инженерного
проектирования силовых трансформаторов, материалов используемых в трансформаторостроении. Эти данные позволяют уяснить влияние основных размеров,
электромагнитных нагрузок, свойств применяемых активных материалов на технические характеристики трансформатора.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
4
1 Расчет основных электрических величин трансформатора
Мощность одного стержня (фазы) трансформатора, кВ·А,
S /  SФ 
S Н 6300

 2100 ,
m
3
где
SH – номинальная полная мощность, кВ·А;
т – число фаз трансформатора.
Номинальный линейный ток обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора, А,
I1 
SН

6300
 1154,7 ,
( 3  U HН )
3  3,15
SН
6300
I2 

 103,92 ,
( 3  U ВН )
3  35
где
UВH, 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",
I
1154,7
I Ф1  1 
 666,7 ,
3
3
UФ1  U Н1  3,15 .
"звезду",
IФ2  I 2  103,9 ,
U Ф2 
UН2
3

35
3
 20,21 ,
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
ua 
где
PК
46,5  103

 0,7381 ,
(10  S Н ) 10  6300
PK – потери короткого замыкания, Вт;
SH – номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания при заданном
uk, %,
2
uP  uК
 u а2  7,5 2  0,73812  7,464 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
5
Таблица 1.1 – Испытательные напряжения для силовых трансформаторов
Класс напряжения, кВ
Наибольшее рабочее напряжение, кВ
Испытательное напряжение частотой 50 Гц Uисп, кВ
3
3,6
18,0
35
40,5
85,0
2 Расчет основных размеров трансформатора
2.1 Выбор материала и конструкции магнитной системы
Магнитопровод собирается из рулонной, холоднокатаной анизотропной
электротехнической стали 3405 толщиной 0,35 и коэффициентом заполнения стали kЗ = 0,97. План шихтовки магнитопровода указан на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Схема шихтовки магнитопровода
46,4
692
55,0
692
17,5
Верхнее ярмо
0,02
Стержень
0,02
120
662,0
1244
75
32
30
520,0
360
Нижнее ярмо
0,02
Обмотка НН
0,02
Рисунок 2.2 – Основные размеры трансформатора, мм
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
6
По таблице 2.1 определяем число ступеней и коэффициент заполнения сталью kКР.
Таблица 2.1 – Диаметр, число ступеней и коэффициент заполнения стержня
Мощность трансформатора SH, кВ·А
Ориентировочный
диаметр стержня d, м
6300
0,34 – 0,38
с прессующей пластиной
Число ступеkКР
ней
8
0,9
Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня,
kC  k KP  k З  0,9  0,97  0,873 .
Рекомендуемая индукция в стержнях трансформатора, Тл,
ВС = 1,58.
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 выбираем по таблице 2.6 [1] тип обмоток НН и ВН.
Используем для НН и ВН непрерыные катушечные обмотки из провода
прямоугольного сечения. Преимущество катушечных обмоток – высокие электрическая и механическая прочность, хорошие условия охлаждения.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
7
2.3 Определение размеров главной изоляции обмоток
Возможные пути разряда
120
25
Стержень
50
120
2
2
Ярмо
Междуфазная перегородка
8
НН1
ВН1
4
17,5
ВН2
5
46,4
34
3
55,0
30
Рисунок 2.3 – Главная изоляция обмоток ВН и НН
Таблица 2.2 – Минимальное изоляционное расстояние обмоток ВН
Мощность
трансформатора SН, кВ·А
6300
Испытательное напряжение ВН Uисп,
кВ
85
ВН от ярма, мм
l02
75
δш
2
Между
ВН и
НН, мм
а12
δ12
27
5
Выступ
цилиндра lЦ2,
мм
50
Между
ВН и ВН,
мм
а22
δ22
30
3
Таблица 2.3 – Минимальное изоляционное расстояние обмоток НН
Мощность трансформатора SН, кВ·А
6300
Испытательное
напряжение НН
Uисп, кВ
18
НН от
ярма l01,
мм
75
НН от стержня, мм
lЦ
δ01 аЦ1
а01
1
4
8
17,5
25
Толщина нормальной витковой изоляции провода прямоугольного сечения
марки АПБ при испытательном напряжении Uисп = 5 – 85 кВ 2δ = 0,5 мм.
2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмоток
Ширина приведенного канала рассеяния, мм,
а Р  а12 
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
(а1  а 2 )
.
3
КП-13.03.02
Лист
8
Здесь а12 – изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН определяются по таблице 2.2 для испытательного напряжения обмотки ВН; второе слагаемое – суммарный приведенный радиальный размер (приведенная ширина) обмоток ВН и НН, мм,
(а1  а2 )
4
 k  S / 10  0,60  4 2100 10  40,62 ,
3
где
S / – мощность трансформатора на один стержень, кВ·А;
k – коэффициент, принятый за 0,60,
а Р  а12 
(а1  а2 )
 27  40,62  67,62 .
3
Коэффициент β – отношение средней длины окружности канала между обмотками π·d12 к высоте обмотки l (рисунок 2.2),

  d12
 1,4 .
l
Диаметр стержня предварительно, м,
d  0,0902  4
S /  aP    k P
f  u P  BC2  k C2
 0,0902  4
2100  67,62  1,4  0,95
50  7,464  1,58 2  0,8732
 0,3643 .
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 = 0,36 м.
Определяем коэффициент βH, соответствующий выбранному диаметру dH ,
4
4
 0,36 
d 
 H   H   1,4  
  1,335 .
 d 
 0,3643 
βH находится в допустимых пределах.
Средний диаметр канала между обмотками предварительно, м,
d12  d H  (2a01  2a1  a12 )  10 3  0,36  (2  17,5  2  56,86  27)  10 3  0,5357 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
9
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,
4
a1  k  k1  S / 10  0,60 1,4  4 2100 10  56,86 .
Здесь S / в кВ·А; коэффициент k = 0,60; коэффициент k1=1,4.
Высота обмоток предварительно, м,
l
  d12   0,5357

 1,260 .
H
1,335
Активное сечение стержня (чистое сечение стали), м2,
ПС  kC 
2
 dH
  0,36 2
 0,873 
 0,0889 .
4
4
3 Расчет обмоток НН и ВН
Электродвижущая сила одного витка, В,
u B  4,44  f  BC  ПС  4,44  50  1,58  0,0889  31,18 .
Средняя плотность тока в обмотках, А/мм2,
J CP  C1  k Д 
РК  u B
46500  31,18
 10  2  0,463  0,90 
 10  2  1,79 .
S H  d12
6300  0,5357
Здесь коэффициент С1 = 0,463 для обмоток из алюминиевого провода; kД –
коэффициент, учитывающий добавочные потери (0,90); РK – потери короткого замыкания, Вт; иВ – напряжение одного, В; SH – номинальная мощность трансформатора, кВ·А; d12 в м;
Значение JCP=1,79 находится в пределах 1,5 – 2,6 А/мм2.
Ориентировочное сечение витка каждой обмотки, мм2,
I
666,7
П1  Ф1 
 372,5 .
J СР
1,79
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
10
3.1 Расчет обмоток НН
Число витков одной фазы обмотки НН,
U Ф1  103
3,15  103
w1 

 101,02  101.
4,44  f  BC  ПС 4,44  50  1,58  0,0889
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,
U Ф1  103 3,15  103
uB 

 31,19 ,
w1
101
и действительную индукцию в стержне, Тл,
BC 
uB
31,19

 1,58 .
4,44  f  ПС 4,44  50  0,0889
3.1.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки
По ориентировочному сечению витка П1 и сортаменту провода выбираем
провод подходящего сечения или два - четыре одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,
bmax 
kЗ  q
2
k  J ср

1,0  1600
17,2  1,79 2
 25,4 .
где kЗ – коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q – предельная плотность теплового потока не более 1400 Вт/м2; k – числовой коэффициент;
Jср – плотность тока в обмотке, А/мм.
Размеры провода, мм,
АПБ  4 
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
5,3  18,0
.
5,8  18,5
КП-13.03.02
Лист
11
Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,
П1  nB1  П ПР  4  94,5  378 ,
где
ППР – сечение одного провода, мм2;
Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,
I
666,7
J1  Ф1 
 1,764 .
П1
378
Высота катушки в этой обмотке, мм,
hкат1  b  18,5 .
Число катушек на одном стержне для обмотки с каналами между всеми катушками ориентировочно
nкат1 
l  103  hк 1,26  103  5

 53,83  54 .
hкат1  hк
18,5  5
Здесь осевой размер (высота) канала hK = 5 мм; Значение nкат1 округляют до
целого числа.
Число витков в катушке
wкат1 
w1
nкат1

101
 1,87 .
54
Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с каналами между всеми катушками


l1  b /  nкат1  k  hк1  nкат1  2  10 3 
 18,5  54  0,95  5  54  2 10  3  1,246
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,
a1  a /  wкат1  nв1  5,8  2  4  46,4 .
Здесь а/ – размер провода в изоляции, мм; wкат1 – число витков катушки, дополненное до целого числа; nв1 – число параллельных проводов в витке.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
12
Внутренний диаметр обмотки, м,
D1/  d H  2  a01  10 3  0,36  2  17,5  10 3  0,395 ,
где
dН – нормализованный диаметр стержня в м;
а01 – ширина канала между обмоткой и стержнем в мм.
Наружный диаметр обмотки, м,
D1//  D1/  2  a1  10 3  0,395  2  46,4  10 3  0,488 .
Плотность теплового потока, Вт/м2, с каналами между всеми катушками,
k J I w
17,2  1,764  666,7  2
q1  1 1 Ф1 кат1  k Д1 
 1,05  872,7
0,75  (18,5  46,4)
k3 (b /  a1 )
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
А
А6
А4
А2
А3
А5
А7
X
Рисунок 3.1 – Схемы регулировочных ответвлений в обмотках ВН
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
13
Число витков ВН при номинальном напряжении,
U
20,21
w2 H  w1  Ф2  101 
 648 .
U Ф1
3,15
Число витков на одной ступени регулирования,
2,5%  U Ф2 103 2,5%  20,21 103
wP 

 16,2 .
100%  u В
100%  31,19
Предварительно плотность тока в обмотке ВН, А/мм2,
J 2  2  J CP  J1  2  1,79  1,764  1,816 .
Сечение витка обмотки ВН, мм2,
I
103,9
П 2  Ф2 
 57,2 .
J2
1,816
3.2.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки
13,0
1244
5,0
13,0
552
662
Рисунок 3.2 – Устройство обмоток из провода прямоугольного сечения
По ориентировочному сечению витка П2 и сортаменту провода выбирают
провод подходящего сечения или два - четыре одинаковых параллельных прово-
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
14
да. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,
k q
1,0  1400
bmax  З

 22,172 .
2
k  J 2 17,2  1,916 2
kЗ – коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q – предельная плотность теплового потока не более 1400 Вт/м2; k – числовой коэффициент;
k = 17,2 для алюминиевого провода; J2 – плотность тока в обмотке, А/мм .
Размеры провода, мм,
АПБ  1 
4,5  12,5
.
5,0  13,0
Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,
П2  nB2  П ПР  1 58,5  58,5 ,
где
ППР – сечение одного провода, мм2;
Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,
I
103,9
J 2  Ф2 
 1,776 .
П2
58,5
Высота катушки в этой обмотке, мм,
hкат1  b  13,0 .
Число катушек на одном стержне для обмотки с каналами между всеми катушками
l 2  103  hк 1,246  103  5
nкат2 

 69,5  70 .
hкат2  hк
13,0  5
Здесь осевой размер (высота) канала hK = 5 мм; толщина заменяющих канал
шайб δш = 1,0 мм. Значение nкат2 округляют до ближайшего четного числа.
Число витков в катушке
wкат2 
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
w2н  2  w р
nкат2

648  2  16,2
 9,72 .
70
КП-13.03.02
Лист
15
В данном случае wр ≥ wкат, то число регулировочных катушек 8, а число
витков в каждой из них принимаем равным 0,5∙wр. При напряжении 35 кВ четыре
крайние катушки выполняют с усиленной изоляцией, nус = 4. Число витков в катушке с усиленной изоляцией wус = 0,6wкат2 = 0,6∙9,72 = 5,8.
Реальное число витков в основных катушках обмотки (типа В)
wосн 
w2н  2  w р  n ус  w ус
nкат2  n р  n ус

648  2  16,2  4  5,8
 10,21  11 .
70  8  4
Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с шайбами в двойных и с каналами
между двойными катушками



l 2  b /  nкат2  k  hк 2  nкат2  2  hкр  10  3 
 13,0  70  0,95  4  70  2  12 10  3  1,244
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 12 мм для обмоток класса напряжения 35 кВ.
Высота l2 ВН не отличается более чем на 5 мм от рассчитанной величины l1.
Радиальный размер обмотки, мм,
a 2  a /  wосн2  nв 2  5,0  11  1  55,0 .
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,
D2/  D1//  2  a12  10 3  0,488  2  32  10 3  0,552 ,
здесь D// – наружный диаметр обмотки НН в м; а12 – минимальный радиальный
размер осевого канала между обмотками НН и ВН, его значение увеличено до
a12 = 32 мм для получения требуемого значения напряжения короткого замыкания
трансформатора.
Наружный диаметр обмотки, м, без экрана,
D2//  D2/  2  a2  10 3  0,552  2  55  10 3  0,662 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
16
Плотность теплового потока q, Вт/м2, обмотки,
q2 
k1  J 2  I Ф 2  wосн  k Д 2
k 3  (b /  a 2 )

17,2  1,776  103,9  11  1,05
 718,8 .
0,75  (13,0  55,0)
Здесь коэффициент k = 17,2; коэффициент k1 = 34,4; 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
4.1 Определение потерь короткого замыкания
Средний диаметр, м, обмоток НН и ВН соответственно:
DCP1 
DCP 2
D1/  D1//
2

0,395  0,488
 0,4415 ,
2
D2/  D2// 0,552  0,662


 0,607
2
2
.
Масса металла, кг, обмоток НН и ВН соответственно:
G01  k  DСР1  w1  П1  10 3  25,4  0,4415  101  378  10 3  428,13 ,
G02  k  DСР 2  w2 H  П 2  10 3  25,4  0,607  648  58,5  10 3  584,46 ,
где
k = 25,4 для алюминиевого провода.
Основные потери, Вт, в обмотках НН и ВН соответственно:
POCH 1  k  J12  G01  12,75  1,764 2  428,13  16985,7 ,
POCH 2  k  J 22  G02  12,75  1,776 2  584,46  23504,5 ,
где
Изм Лист
.
k = 12,75 для алюминиевого провода.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
17
Масса металла обмотки ВН с учетом витков верхних ступеней регулирования, кг,
G02 П  k  DCP 2  ( w2 H  wP )  П 2  10 3 
 25,4  607  (648  16,2)  58,5  10  3  599,07.
Полная масса металла обмоток трансформатора, кг,
GОБ  G01  G02 П  428,13  599,07  1027,2 .
Коэффициенты, учитывающие заполнение высоты обмотки материалом
провода для обмоток из прямоугольного сечения НН и ВН соответственно:
b m
18,0  54
1  ПР
 k P  10  3 
 0,95  10  3  0,7411 ,
l1
1,246
b m
13,0  70
 2  ПР
 k P  10  3 
 0,95  10  3  0,6682 .
l2
1,244
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,
4
k Д1  1  k   2  n 2  a ПР
 10 4  1  0,037  0,74112  82  5,34  10 4  1,1026 ,
4
k Д 2  1  k   2  n 2  a ПР
 10 4  1  0,037  0,6682 2  112  4,54  10 4  1,082 .
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» lОТВ1  14  l1  14  1,246  17,44 ,
lОТВ 2  7,5  l 2  7,5  1,244  9,33 .
«звезду»
Масса металла отводов обмотки НН или ВН, кг:
GОТВ1  lОТВ1  П ОТВ1    10 6  17,44  378  2700  10 6  17,80 ,
GОТВ 2  lОТВ 2  П ОТВ 2    10 6  9,33  58,5  2700  10 6  1,47 .
Здесь длина отводов lОТВ в м; сечение ПОТВ в мм; плотность материала обмоток  = 2700 кг/м3 для алюминия.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
18
Основные потери, Вт, соответственно в отводах НН и ВН:
PОТВ1  k  J12  GОТВ1  12,75  1,764 2  17,8  706,2 ,
PОТВ 2  k  J 22  GОТВ 2  12,75  1,776 2  1,47  59,1 .
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,
PБ  k  S H  0,4  6300  2520 ,
Полные потери короткого замыкания, Вт,
PK  PОСН 1  k Д 1  PОСН 2  k Д 2  POTB1  POTB 2  PБ 
 16985,7  1,1026  23504,5  1,082  706,2  59,1  2520  47445,2
Потери короткого замыкания отличаются от заданных на 2,03%.
4.2 Расчет напряжения короткого замыкания
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
ua 
PK
47445,2

 0,753 .
10  S H 10  6300
Для определения реактивной составляющей напряжения короткого замыкания необходимо рассчитать ряд коэффициентов. Числовой коэффициент,

где
  d12   0,520

 1,311
l
1,246
l – наибольшая высота обмотки НН или ВН, м;
d12 – средний диаметр канала между обмотками, м,
d12 
D1//  D2/
2

0,488  0,552
 0,520 .
2
Ширина приведенного канала рассеяния, мм,
a  a2
46,4  55
a P  a12  1
 32 
 65,8 ,
3
3
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
19
где
а12 – 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,
1
1

k P  1    (1  e  )  1  0,0341  (1  e 0,0341 )  0,9659 ,

a  a 2  a12
46,4  55,0  32
 1
 10  3 
 10  3  0,0341 .
l
  1,246
В непрерывной катушечной обмотке регулировочные витки расположены в
середине высоты обмотки ВН; расчётный размер, мм:


l Х  n  b /  n /  hK  hKР  4  13,0  0,5  5  12  74 .
Коэффициент, учитывающий взаимное расположение обмоток НН и ВН
kq  1 
l X2
74 2
 10  3  1 
 10  3  1,0231 .
m  l1  a р  k р
3  1,246  65,8  0,9659
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, %,
uP 
7,9  f  S /  a P  k P  k q
u B2
 10  4 
7,9  50  2100  65,8  0,9659  1,0231
31,19
2
 10  4  7,269 .
Напряжение короткого замыкания, %,
u K  u a2  u P2  0,7532  7,269 2  7,31 .
Значение ик, не отличается от ик в задании на проектирование трансформатора более чем на ±5%.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
20
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,
100
100
 666,7 
 9120,4 ,
uK
7,31
100
100
I КУ 2  I Ф 2 
 103,9 
 1421,3 .
uK
7,31
I КУ 1  I Ф1 
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,
i KM 1  1,41  k M  I KУ1  1,41  1,722  9120,4  22144,5 ,
i KM 2  1,41  k M  I KУ 2  1,41  1,722  1421,3  3450,9 ,
где
kM – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания,
kM  1  e

 u a
uP
 1 e

 0,753
7,269  1,722 .
Радиальная сила, действующая на обмотку ВН, Н,
FP  0,628  k P 
 0,628  0,9659 
  DСР 2
 (i KM 2  w2 H ) 2  10  6 
l2
  0,607
 (3450,9  648) 2  10  6 
1,244
 4649700.
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
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
21
/
FOC
 FP 
aP
65,8
 10  3  4649700 
 10  3  122872 .
l1 l 2
1,246  1,244
Взаимное положение обтекаемых током частей обмоток
в) m=4
Случай F//oc >F/oc
Обмотка 1
Обмотка 2
/
//
FOC
FOC
2
l
lх
/
//
FOC
FOC
FСЖ  FOC//  FOC/
FСЖ  0
FЯ  0
FЯ  FOC//  FOC/
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
//
FOC
 FP 
lх
l //  k р  m
 10  3  4649700 
74
 10  3  438161 .
0,271  0,9659  4
Здесь расстояние от стержня магнитопровода до стенки бака трансформатора, м,
l
//

D2//  d H
2
 S5 
0,662  0,36
 0,12  0,271 .
2
где
D//2, – наружный диаметр обмотки ВН в м;
dH – нормализованный диаметр стержня трансформатора в м;
S5 – расстояние от обмотки ВН до стенки бака, м.
Максимальное значение сжимающей силы в обмотке Fсж и действующее на
ярмо силы Fя
//
/
FСЖ1  Fос
 Fос
 438161  122872  561033 ,
FЯ 1  0 ,
FСЖ 2  0 ,
//
/
FЯ 2  Fос
 Fос
 438161  122872  127685,4  315289 ,
Напряжение сжатия на опорных поверхностях, МПа,
СЖ1 
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
FCЖ1
561033

 15,11,
n  a1  b 16  46,4  50
КП-13.03.02
Лист
22
СЖ 2 
FЯ 2
315289

 7,17 .
n  a2  b 16  55,0  50
Здесь п – число прокладок по окружности обмотки, равное числу реек = 16;
а – радиальный размер обмотки, мм; b – ширина опорной прокладки, 50 мм.
Сила, сжимающая внутреннюю обмотку, Н,
FСЖ.P 
FP
4649700

 740023 .
2
2
Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки, МПа,
F
740023
 СЖ .Р  СЖ.Р 
 19,38 .
w1  П1 101  378
Температура обмотки через tК секунд после возникновения короткого замыкания, °С,
 K1 
K 2 
670  t K
2
 H 
2
 H 
u 
k   K   t K
 J1 
670  t K
u 
k   K   t K
 J2 
670  4
2
 7,31 
5,5  
 4
 1,764 
670  4
2
 7,31 
5,5  
 4
 1,776 
 90  119,6 ,
 90  120,1.
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.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
23
5 Расчет магнитной системы трансформатора
5.1 Определение размеров и массы магнитной системы
Таблица 5.1 Ширина пластин а и толщина пакетов b, мм, стали магнитопроводов 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
С прессующей
Ярмо
d, м пластиной
nC
0,36
kKP
Размеры пакетов a×b, мм, в стержне
nЯ aЯ
1
2
3
4
5
6
7
8
8 0,894 7 230 350×42 325×35 295×26 270×16 250×10 230×9 195×13 155×9
Таблица 5.2 – Площади сечения стержня ПФС, ярма ПФЯ и объем угла VУ
шихтованной магнитной системы с прессующей пластиной
d, м
С прессующей пластиной
ПФС, см2
ПФЯ, см2
VУ, см3
910,3
917,5
27574
0,36
Активное сечение стержня ПС и ярма ПЯ, м2,
П C  k З  ПФС  10 4  0,97  910,3  10 4  0,0883 ,
П Я  k З  ПФЯ  10 4  0,97  917,5  10 4  0,0890 .
Здесь площади сечений ПФС и ПФЯ в см2 по таблице 5.2; kЗ – коэффициент
заполнения сталью (kЗ = 0,97).
Длина стержня трансформатора, м,
lC  l2  (l0/  l0// )  10 3  1,244  (120  75)  10 3  1,439 .
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,
C  D2//  a22  10 3  0,662  30  10 3  0,692 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
24
Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг,
GУ  k З  VУ   СТ  10 6  0,97  27574  7650  10 6  204,6 ,
где
VУ – объем угла магнитной системы, см;
УТ = 7650 кг/м3 – плотность трансформаторной стали.
Масса стали двух ярм трехфазного трансформатора, кг,
G Я  4  C  П Я   СТ  2  GУ  4  0,692  0,089  7650  2  204,6  2293,8 ,
где
С – расстояние между осями стержней, м; ПЯ – сечение ярма в м.
Масса стали стержней, кг,


GC  3  ПС   СТ  (lC  a1Я  10 3 )  GУ 


 3  0,0883  7650  (1,439  350  10  3 )  204,6  3011,6
Здесь ПС – активное сечение стержня, м ; плотность трансформаторной стали СТ = 7650 кг/м3; длина стержня lC в м; а1Я – ширина среднего пакета стали ярма, мм, равная а1С.
Полная масса магнитной системы трансформатора, кг,
GCП  G Я  GC  2293,8  3011,6  5305,4 .
5.2 Определение потерь холостого хода трансформатора
Магнитопровод из электротехнической стали марки 3405 с толщиной 0,35.
Магнитная индукция в стержне ВС и ярме ВЯ,
uB
31,19

 1,591 ,
4,44  f  ПС 4,44  50  0,0883
uB
31,19
BЯ 

 1,579 .
4,44  f  П Я 4,44  50  0,089
BC 
Потери холостого хода в магнитопроводе стержневого типа, Вт,
PX  k ПД  pC  (GC  0,5  k ПУ  GУ )  k ПД  p Я  (G Я  6  GУ  0,5  k ПУ  GУ ) 
 1,15  1,21  (3011,6  0,5  8,75  204,6) 
 1,15  1,19  (2293,8  6  207,4  0,5  8,75  204,6)  8120,3 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
25
Здесь коэффициенты kПУ = 8,75 и kПД = 1,15; 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 7,5%.
5.3 Определение тока холостого хода трансформатора
Активная составляющая тока холостого хода, %,
i0a 
PX
8120,3

 0,129 .
10  S H 10  6300
Увеличение намагничивающей мощности учитывают следующими коэффициентами:
1 k/ТД – коэффициент, учитывающий влияние резки рулона стали на пластины и срезания заусенцев. Для сталей марок 3405 с отжигом k/ТД =1,55.
2 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.
3 kТУ – коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы kТУ = 27,95.
4 kТПЛ – коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а2, kТПЛ = 1,35.
Полная намагничивающая мощность, кВ·А,
/
//
Q X  kТД
 kТД
 qC  (GC  0,5  kTУ  kТПЛ  GУ ) 
/
//
 kТД
 kТД
 q Я  (G Я  6  GУ  0,5  kTУ  kТПЛ  GУ ) 
//
 kТД
 (n ЗПР  q ЗПР  П ЗПР  n ЗКОС  q ЗКОС  П ЗКОС ) 
 1,55  1,07  1,57  (3011,6  0,5  27,95  1,35  204,6) 
 1,55  1,07  1,52  (2293,8  6  204,6  0,5  27,95  1,35  204,6) 
 1,07  (0  19500  0,0901  6  2400  0,1249)  32235,8.
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;
qЗПР , qЗКОС – удельная намагничивающая мощность для зазоров, В·А/м;
ПЗПР, ПЗКОС – площадь зазора, соответственно для прямых и косых стыков, м2 .
Для косых стыков с углом резки пластин 45° площадь зазора, м2, в стыке
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
26
П ЗКОС  2  ПС  2  0,0883  0,1249 ,
индукция в стыке, Тл,
B
1,591
BСКОС  C 
 1,125 .
2
2
Реактивная составляющая тока холостого хода, %,
i0 P 
QX
32235,8

 0,5117 .
10  S H 10  6300
Полный ток холостого хода, %,
i0  i02a  i02P  0,129 2  0,5117 2  0,528 .
Полученное значение тока холостого хода не превышает заданного значения.
Коэффициент полезного действия трансформатора, о.е.,
  1
где
Изм Лист
.
PX  PK
3
S H  10  PX  PK
 1
8120,3  47445,2
6300  10 3  8120,3  47445,2
 0,9913 ,
РX, РK – потери короткого замыкания и холостого хода, Вт;
SH – полная номинальная мощность трансформатора, кВ·А.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
27
6 Тепловой расчет трансформатора
6.1 Тепловой расчет обмоток
Внутренний перепад температуры в обмотках с радиальными охлаждающими каналами практически равен перепаду в изоляции одного провода, °С,
q 
872,7  0,25
01  1  10  3 
 10  3  1,283 ,
 ИЗ
0,17
q 
718,8  0,25
02  2  10  3 
 10  3  1,057 .
 ИЗ
0,17
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,
 ОСР1 
2
2
  01   1,283  0,86 ,
3
3
 ОСР 2 
2
2
  02   1,057  0,70 .
3
3
Перепад температуры на поверхности винтовых и катушечных обмоток с
радиальными каналами, °С,
OM 1  0,35  k1  k 2  q10,6  0,35  1,1  0,95  872,7 0.6  21,27 ,
OM 2  0,35  k1  k 2  q20,6  0,35  1,0  1,05  718,80.6  19,02
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,
OMCP1  OCP1  OM 1  0,86  21,27  22,13 ,
OMCP 2  OCP 2  OM 2  0,70  19,02  19,72 .
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
28
6.2 Тепловой расчет бака трансформатора
Возьмём бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.
2286
50
850
692
20
50
692
3039
350
1439
902
662,0
662,0
2089
50
120
350
50
50
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 = 50 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 = 50 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 = 50 мм;
S5 – 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,
B  D2//  ( S1  S 2  d1  S 3  S 4  d 2 )  10 3 
 0,662  (50  50  20  50  50  20)  10  3  0,902,
A  2  C  D2//  2  S5  10 3  2  0,692  0,662  2  120  10 3  2,286
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
29
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,
H АЧ  lC  2  hЯ  1,439  2  0,350  2,139 .
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),
H  H АЧ  Н ЯК  n  10 3  2,139  0,85  50  10 3  3,039 .
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,
/
ПИ
 2  ( A  B)    B   H  k 
 2  (2,286  0,902)    0,902  3,039  1,7 
 28,94.
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,
 MB  65  OMCP  65  22,13  42,87 ,
где
θОМСР – большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.
Среднее превышение температуры бака над воздухом, °С,
 БВ   MB   МБ  42,87  5,5  37,37 .
Полученное значение удовлетворяет неравенству
1,2  ( БВ   МБ )  60 °С,
1,2  (37,37  5,5)  60 °С,
51,44 °С ≤ 60 °С.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
30
Предварительное значение поверхности конвекции бака, м2,
П K/ 
1,05  ( PK  PX )
,25
2,5  1БВ
/
 1,12  П И

1,05  (47445,2  8120,3)
2,5  37,371.25
 1,12  28,94  220,17 .
6.2.1 Бак с навесными радиаторами
В трансформаторах мощностью от 2500 до 6300 кВ·А используют двойные
трубчатые радиаторы из четырех рядов труб круглого сечения по 16 труб в ряду.
Таблица 6.2 – Основные данные трубчатого радиатора
Размер
А, м
2,285
Масса, кг
масстали
ла
Двойной радиатор
27,05
442
321
Поверхность
ПКТР, м2
ПКК = 1,32 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.
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
A  H  (c1  c2 ),
A  3,039  (0,17  0,17),
A  2,699.
Определив размер А, следует выбрать радиатор по таблице 6.2 и определить
поверхность конвекции радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки,
м2
П КРАД  kФ  П КТР  П КК  1,4  27,05  1,32  39,19 ,
где
kФ – коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией радиатора по сравнению с вертикальной, гладкой стенкой; для двойных радиаторов с изогнутыми трубами kФ =1,4.
Необходимая поверхность конвекции всех радиаторов трансформатора, м2,
/
/
П КР
 ПК
 П КГЛ  220,17  17,97  202,2 ,
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
31
где
ПK/ – необходимая поверхность конвекции, м2;
ПКГЛ – поверхность конвекции гладкого бака, м2,
П КГЛ  2  ( A  B)    B   H  0,5  П КР 
 (2  (2,286  0,902)    0,902)  3,039  0,5  1,887  17,97.
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,
П КР  ( А  В)  В 
 2

 В  (2,286  0,902)  0,902   0,902 2  1,887 .
4
4
Необходимое по условиям охлаждения число радиаторов,
nP 
/
П КP
П КРАД

202,2
 5,16  5 .
39,19
Фактическая поверхность конвекции бака с навесными радиаторами, м2,
П К  П КГЛ  n Р  П КРАД  17,97  5  39,19  213,92 .
Поверхность излучения бака с навесными радиаторами, м2,
П И  k  2  ( А  В)    В Н  0,5  П КР 
 1,7  2  (2,286  0,902)    0,902  3,039  0,5  1,887  29,88.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
32
6.3 Расчет превышений температуры обмоток и масла
Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха, °С,
 1,05  ( РK  Р X ) 

 БВ  
2
,
8

П

2
,
5

П
И
К 

0,8
 1,05  (47445,2  8120,3) 


 2,8  29,88  2,5  213,92 
0,8
 38,0 ,
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,
 1,05  ( PK  PX ) 

 MБ  0,165  
ПК


0,6
 1,05  (47445,2  8120,3) 
 0,165  

213,92


0,6
 4,77 .
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха, °С,
 MBB  1,2  ( БВ   МБ )  1,2  (38,0  4,77)  51,32  60 .
Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха
подсчитывают отдельно для обмоток НН и ВН, °С,
OB1  OCP1  OM 1   MБ   БВ  0,86  21,27  4,77  38,0  64,90  65 ,
OB 2  OCP 2  OM 2   MБ   БВ  0,70  19,02  4,77  38,0  62,49  65 .
Превышения температуры обмоток и масла в верхних слоях над окружающим воздухом согласно ГОСТ 11677-85 не превышают допустимые величины
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
33
Список использованных источников
1. Проектирование трансформаторов / Встовский А.Л., Встовский С.А., Силин Л.Ф., Полошков Н.Е. СФУ. Красноярск, 2013. 120с.
2. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. Москва.: Энергоатомиздат,
1986. 528с.
3. Силин Л.Ф, Мурашкин С.И. Электромеханика. Вспомогательное оборудование масляных трансформаторов. Красноярск, 2007. 111с.
4. Силин Л.Ф., Мурашкин С.И. Конструирование магнитопроводов силовых
трансформаторов. Красноярск, 2005. 82с.
5. СТО 4.2–07-2014. Система менеджмента качества. Общие требования к
построению и оформлению документов учебной деятельности. СФУ, Красноярск,
2014. – 60 с.
Изм Лист
.
№ докум.
Подп.
Дата
КП-13.03.02
Лист
34