Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением (стр. 2 из 4)

Осевой размер обмотки, м,

l₂= h_в2(w_сл+1)+(0,005÷0,015)

l₂= 0,021*(18,5+1)+0,005= 0,4145 м.

Радиальный размер обмотки (обозначения по рис. 6.2 и 6.3), м:

двухслойной

а₂= (2а'+ а₂₂)*10^-3

а₂ = (2*3+10)*10^-3 = 0,016 м.

Внутренний диаметр обмотки, м,

D^’₂ = d + 2*a₀₁ ^*10^-3

D^’₂=0,16+2*5*10^-3=0,17 м.

Наружный диаметр обмотки, м,

D^’’₂ = D^’₂+ 2а₂

D^’’₂ = 0,17+ 2*0,016 = 0,202 м.

Средний диаметр

D_ср2 = (D^’₂+ D^’’₂ )/2

D_ср2 = (0,17 + 0,202)/2 = 0,186 м.

Масса метала

G_M2= 28*10³*с* D_cp2*w*П₂

где с- число активных стержней трансформатора.

G_M2 = 28*10³*3*0,186*37*210*10^-6 = 121,4 кг.

Масса провода

G_пр2= к* G_M2

где к – коэффициент ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции по таблице 5.5 выбрали 1,05

G_пр2=1,05*121,4 = 127,47 кг.

Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м², для всего трансформатора в этом случае

П₀₂= с*k_з*π*(D^’₂+ D^’’₂ )*l₂

П₀₂=3*0,965*3,14*(0,17+0,202)*0,41= 1,712 м².

Основные потери короткого замыкания в НН

Р_осн2 =2,4*10^-12*J²*G_M

Р_осн2 =2,4*10^-12*2,7²*10¹²*121,4 = 2124 Вт.

После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН (см. §7.1) следует найти плотность теплового потока, Вт/м², на поверхности обмотки

q₂ = (Р_осн2*k_д2)/ П₀₂

где k_д2 = 1+0,095*10⁸*β²*а⁴*n²

β= (b*m/l)*k_p

β= (16*10^-3*50/0,42)*0,95= 1,8

k_д2 = 1+ 0,095*10⁸*1,8²*(3,35*10^-3)⁴*4²=1,065

где n— число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; m— число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; а— размер проводника в направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции поля рассеяния; b— размер проводника в направлении, параллельном линиям магнитной индукции поля рассеяния; l — общий размер обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; k_p— коэффициент приведения поля рассеяния (см. § 7.2).

q₂ = (2124*1,065)/1,712 = 1284 Вт/м².

меньше допустимого (q_доп <= 1200÷1400 Вт/м² ).

5.Расчет обмотки ВН (пo § 6.3).

Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения, для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле

w_н1= w₂*(U_ф1/ U_ф2)

w_н1= 37*(11560/231) = 1851.

Число витков па одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

w_р = ∆U/(u_B*√3)

w_р = (20000 * 0,025) / (6,32 * √ 3) = 45,66

принемаем

w_р = 46

где ∆U — напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений, В; u_B— напряжение одного витка обмотки, В.

Обычно ступени регулирования напряжения выполняются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях

На четырех ступенях:

верхние ступени напряжения .... w₁=w_н1+2w_р, w_H1+w_p;

при номинальном напряжении: w_н1

нижние ступени напряжения .... w_н1 — w_p, w_н1—2w_р.

Напряжение, В число витков на ответвлениях

U_н1+2*0,025* U_н1w₁=w_н1+2w_р

U_н1+0,025* U_н1w₁=w_H1+w_p

U_н1 w₁

U_н1 - 0,025* U_н1w₁=w_H1 - w_p

U_н1 - 2*0,025* U_н1w₁=w_н1-2w_р

напряжение, В	Число витков на ответвлениях
21000	1943
20500	1897
20000	1851
19500	1805
19000	1759

Для трехфазного трансформатора или однофазного с параллельным соединением обмоток двух стержней найденное число витков w₁=w_н1+2w_р или w₁=w_н1-2w_р является числом витков на один стержень.

Осевой размер обмотки ВН l₁ принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l₂.

Плотность тока, А/м², в обмотке ВН предварительно определяется по формуле

J₁= 2*J_CP– J₂

J₁= 2*2,756*10⁶ – 2,7*10⁶ = 2,812*10⁶ А/м².

Сечение витка обмотки ВН, мм²

(П'_в)_вн=I_ф1/ (J_cp*10^-6)

(П'_в)_вн= 11,55/ 2,756=4,2 мм²

По таблице 5,8 — выбрали цилиндрическую многослойную из кругового провода (S= 400 kBA; I1= 11,55 A; Uн1=20000 B; П'1 =4,2 мм2)

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода.

П^”₁ =(П'_в)_вн/n_в1 = 4,2/1 =4,2— сечение одного провода, мм². Окончательно принимаем П^”₁ = 4,375 мм².По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см. табл. 5.1) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции d₂и провода в изоляции d” ₂, мм. Подобранные размеры провода записываются так:

d1

d''1

Марка провода xn_в1 х

2,36

4,19

ПБ х 1 х

где n_в1 — число параллельных проводов,

Полное сечение витка, м²,

П₁ = n_в1* П^”₁*10^-6

П₁ = 1 * 4,375* 10^-6 = 4,375*10^{-6 м2}

где П^”₁— сечение одного провода, мм². Полученная плотность тока, А/м²,

J₁= I_Ф1/П₁

J₁= 11,55/4,375 *10^-6 = 2,64 *10^-6 А/м².

Рис. Многослойная цилиндрическая обмотка из провода круглого сечения.

Число витков в слое

w_cл1= l₁/d” ₂ где l₁ в мм

w_cл1= 420/4,19 = 100

Число слоев в обмотке

n_сл1 = w₁/ w_cл1

n_сл1 = 1851/ 100= 18,51=19

( n_сл1округляется до ближайшего большего числа).

Рабочее напряжение двух слоев, В,

U_мсл= 2*w_cл1 *u_в.

U_мсл= 2*100* 6,32= 1264 В.

По рабочему напряжению двух слоев по табл. 4.7 в соответствии с указаниями § 4.5 выбираются число слоев и общая толщина δ_мсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки ( 3* δ_мсл =0,12 мм). Минимальная ширина масляного канала между катушками а₂₂ выбирается по табл. 9.2.

Радиальный размер обмотки, м: две катушки без экрана

а₁ = 3*d” ₂ +2*1 мм

а₁ =3*4,19+2=14,57 мм

В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран — незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки определяется по формуле

а_2экр= а₁+(δ_экр + 2*δ_мсл)*10^-3