Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции "Василево", с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока (стр. 8 из 11)

м²/с

Определяющим размером здесь будет высота уровня масла в баке:

м

Критерий Нуссельта:

Вт/м·К

Вт/м²· К

Коэффициент теплоотдачи снаружи бака.

Критерий Грасгофа:

К

К^-1

К

м²/с

м

Критерий Нуссельта:

Вт/м·К

Вт/м²· К

Коэффициент теплопередачи через стенку бака:

Поток теплоты через стенку бака трансформатора:

Вт

Температура наружной поверхности бака:

°С

Среднее значение температуры масла в баке:

°С

Вследствие падения уровня масла в баке трансформатора между крышкой бака и верхними слоями масла образуется воздушная прослойка, теплопередачу в которой будем рассчитывать через λэф - эффективный коэффициент теплопроводности.

Критерий Грасгофа:

В качестве определяющей температуры принимаем среднюю температуру между маслом и окружающим воздухом [10]:

°С

К

К^-1

К

м²/с

Вт/м·К

Эффективный коэффициент теплопроводности воздуха:

Вт/м·К [10]

Коэффициент теплоотдачи внутри бака:

Критерий Грасгофа:

К

К^-1

К

Критерий Нуссельта:

Вт/м·К

Вт/м²· К

Коэффициент теплоотдачи снаружи бака:

Критерий Грасгофа:

К

К^-1

К

м²/с

м

Критерий Нуссельта:

Вт/м²· К

Коэффициент теплопередачи через крышку бака:

Поток теплоты через крышку бака трансформатора:

Вт

Температура крышки бака трансформатора:

°С

Разность температур между стенкой и крышкой бака:

°С

Данные расчетов при различны температурах окружающего воздуха и различной загрузке трансформатора сведены в таблицу 11.

Таблица 11. - Температуры трансформатора с падением уровня масла на 90мм.

Коэффициент	Температура	Температура	Температура	Температура	Разность температур
загрузки	окружающего	верхних слоев	стенки бака	крышки бака	между стенкой и
трансформатора	воздуха	масла	трансформатора	трансформатора	крышкой бака
30	50,4	43,4	33,8	9,6
15	35,4	28,3	18,6	9,7
0,2	0	20,4	13,2	3,5	9,7
-15	5,4	-1,8	-11,4	9,6
-30	-9,6	-17	-26,6	9,6
30	57,7	48,4	35	13,4
15	42,7	33,3	19,8	13,5
0,4	0	27,7	18,2	4,7	13,5
-15	12,7	3,1	-10,2	13,3
-30	-2,3	-12,2	-25,4	13,2
30	68,7	56	36,9	19,1
15	53,7	40,9	21,6	19,3
0,6	0	38,7	25,7	6,5	19,2
-15	23,7	10,6	-8,4	19
-30	8,7	-4,8	-23,7	18,9
30	82,7	65,8	39,2	26,6
15	67,7	50,7	23,9	26,8
0,8	0	52,7	35,5	8,7	26,8
-15	37,7	20,3	-6,2	26,5
-30	22,7	4,7	-21,6	26,3
30	99,2	77,5	41,9	35,6
15	84,2	62,3	26,4	35,9
1	0	69,2	47	11,2	35,8
-15	54,2	31,7	-3,7	35,4
-30	39,2	16	-19,2	35,2

При падении уровня масла свыше 130 мм начинает оголяться активная часть и процесс конвективного теплообмена пойдет другим образом, поэтому последний расчет проводим при падении уровня масла на 130мм. Данные расчетов при различны температурах окружающего воздуха и различной загрузке трансформатора сводим в таблицу 12.

Таблица 12. - Температуры трансформатора с падением уровня масла на 130мм.

Коэффициент	Температура	Температура	Температура	Температура	Разность температур
загрузки	окружающего	верхних слоев	стенки бака	крышки бака	между стенкой и
трансформатора	воздуха	масла	трансформатора	трансформатора	крышкой бака
30	50,8	43,6	33,6	10
15	35,8	28,6	18,4	10,2
0,2	0	20,8	13,5	3,4	10,1
-15	5,8	-1,6	-11,6	10
-30	-9,2	-16,7	-26,7	10
30	58,2	48,7	34,8	13,9
15	43,2	33,6	19,6	14
0,4	0	28,2	18,5	4,5	14
-15	13,2	3,5	-10,4	13,9
-30	-1,8	-11,8	-25,6	13,8
30	69,4	56,5	36,6	19,9
15	54,4	41,4	21,3	20,1
0,6	0	39,4	26,3	6,2	20,1
-15	24,4	11,1	-8,7	19,8
-30	9,4	-4,3	-24	19,7
30	83,7	66,6	38,8	27,8
15	68,7	51,4	23,5	27,9
0,8	0	53,7	36,2	8,3	27,9
-15	38,7	21	-6,6	27,6
-30	23,7	5,4	-22	27,4
30	100,6	78,5	41,4	37,1
15	85,6	63,3	25,9	37,4
1	0	70,6	48	10,7	37,3
-15	55,6	32,7	-4,2	36,9
-30	40,6	16,9	-19,6	36,5

Проанализировав полученный данные, предоставленные в таблицах 8. - 12. делаем вывод, что при достижении разности температур в 30°, между стенкой бака и крышкой, температура масла в верхних слоях превышает допустимую (+95°С), что приводит к перегреву трансформатора и как следствие - катастрофическому сокращению срока его эксплуатации. На этом основании разрабатываем защиту трансформатора.