Проектирование трёхфазных силовых трансформаторов (стр. 5 из 15)

В∙А.

Реактивная составляющая тока холостого хода

%.

Активная составляющая тока холостого хода

%.

Ток холостого хода

%, что составляет % от заданного i_0% = 1,3% для серийного трансформатора (табл. П.2).

5.5 Внешние характеристики трансформатора

Рассчитать и построить графики зависимости КПД и U₂ = f(I₂).

Изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

, В,

где

0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 при

Коэффициент мощности нагрузки задается в задании на проектирование (например

).

.

.

.

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

ki	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
U2, В	34673,5	34347,1	34020,6	33694,1	33367,7	33041,2
η	0,985	0,988	0,987	0,985	0,982	0,980
P2, кВ·А	320	640	960	1280	1600	1920

Для номинальной нагрузки S_н = 1600 кВ∙А; Р_ст = Р_х = 3,645 кВт; Р_меди = Р_к =18,715 кВт

Рис. 10. График КПД трансформатора

Рис. 11. Зависимости вторичного напряжения U₂и выходной мощность P₂ от k_i .

6. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

При работе трансформатора в режиме нагрузки потери, возникающие в его обмотках и магнитопроводе, преобразуются в теплоту. Часть этой теплоты нагревает активные части, а остальная отводится в окружающую среду. В номинальном режиме нагрузки температура обмоток и масла достигает установившихся значений, которые не должны превышать допустимых ГОС стандартом.

6.1. Расчет температурного перепада в обмотках

Внутренний перепад температуры:

Обмотка НН

ºС,

где δ – толщина изоляции провода на одну сторону, δ = 0,25∙10^{-3 м}; q – плотность теплового потока на поверхности обмотки; λ_из – теплопроводность бумажной изоляции провода пропитанной маслом, по табл. П.26. λ_из = 0,17 Вт/(м∙ºС);

Обмотка ВН

ºС,

Перепад температуры на поверхности обмоток:

обмотка НН

ºС,

где k =0,285 для цилиндрической обмотки;

обмотка ВН

ºС,

где k₁ = 1,0 для естественного масляного охлаждения; k₂= l,0 для наружной обмотки; для внутренней катушечной обмотки k₂= l,1; коэффициент k_з учитывает влияние на конвекцию горизонтальных масляных каналов, по табл. П.27 k_з= 0,95 для h_к/a = 4,0/38 = 0,105, при отсутствии каналов k_з = 0,95; h_к – ширина масляного канала; a – глубина канала (ширина обмотки);

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:

обмотка НН

ºС,

обмотка ВН

ºС,

6.2 Выбор и расчет системы охлаждения (расчет бака, радиаторов, охладителей)

В соответствии с мощностью трансформатора по табл. П.28 выбираем конструкцию гладкого бака с радиатором из труб (рис. 14). Тепловые расчеты для других конструкций баков (табл. П.28) изложены в [1,2].

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака.

Минимальная ширина бака (рис.12 и 13)

.

м.

Рис. 12. Схема бака трансформатора

Изоляционные расстояния по табл. П.29 (рис.13):

― расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака

= 40 мм для U_исп = 85 кВ;

― изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки

= 40 мм для U_исп = 85 кВ

― изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН

= 25 мм для U_исп = 35 кВ;

― изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака

= 90 мм для U_исп = 85 кВ;

диаметр изолированного отвода от обмотки ВН,

= 10 мм;

диаметр изолированного отвода обмотки НН

= 10 мм.

Рис. 13. Схема отводов обмоток трансформатора

Длина бака

м ,

где С – расстояние между осями стержней (см. пункт «Расчет магнитной системы»);

м.

Принимаем А=1,8 м.

Высота активной части

м,

где

– высота стержня;

h_Я – высота ярма (равна высоте наибольшего пакета в сечении ярма. см. пункт «Расчет магнитной системы трансформатора»);

h_n – толщина бруска между дном бака и нижним ярмом (0,05 м).

Согласно рекомендации [1] расстояние от верхнего ярма до крышки бака обмотки ВН:

для 6 и 10 кВ

м, для 20 кВ м;

для 35 кВ

м, если S₄ ≥ 1600 кВт и U ≥ 25 кВ м,

принимаем

м.

Глубина бака

м,

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки

ºС;

где

– большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.

Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет

ºС < 60 ºС;

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака

ºС и запас 2 ºС, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха