Тепловой расчет силового трансформатора (стр. 3 из 5)

Ее величина принимается по наружной поверхности шкафа (см рис.3, 4, 5), причем у крайних и средних шкафов, стоящих в одном ряду, поверхность теплообмена разная.

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К), рассчитывается по уравнению

, (2.3)

где a_ВН — коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней стенке шкафа, определяется при условии теплоотдачи внутри шкафа свободной конвекцией, Вт/(м² × К),

a_Н — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности шкафа к воздуху, рассчитывается при обдувании поверхности шкафа ветром, Вт/(м² × К).

d_С — толщина стенки шкафа, принять 2,5 ¸ 3 мм;

l_С — коэффициент теплопроводности стенки, выполненной из стали,

l_С = 45 ¸ 55 Вт/(м × К).

Методика расчета коэффициентов теплоотдачи изложена в[3,4,6].Физические параметры воздуха следует принять из приложения 2 по расчетной температуре воздуха: внутри шкафов +5°С, снаружи — по температуре наиболее холодных суток (см. приложение 6). Константы критериальных уравнений выбрать из приложений 4,5 с учетом условий теплоотдачи и расположения расчетной поверхности теплообмена шкафа.

При расчете коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности a_Н скорость ветра принять из приложения 6 согласно заданного региона.

При расчете потерь теплоты через пол учесть, что шкафы стоят на бетоне. Толщина бетона

=100 мм, коэффициент теплопроводности бетона l_б = 1.28 ¸ 1.3 Вт/(м × К) [3, 4]. Потери теплоты через пол в грунт осуществляются сначала посредством теплоотдачи, а далее — теплопроводностью через пол шкафа и бетонную подушку, Вт:

Q_п =

, (2.4)

где t_вн — температура воздуха внутри шкафа, °С;

t_гр — температура грунта, °С, можно принять на 10¸15 °С выше температуры наружного воздуха;

F_п — поверхность пола шкафа, м².

Рассчитывается суммарный конвективный поток теплоты через боковые и верхнюю поверхности шкафа, а также через пол.

Лучистая составляющая теплопотерь определяется уравнением, Вт,

, (2.5)

где с_о = 5.67 Вт/(м²К⁴) — коэффициент излучения абсолютно черного тела;

e — степень черноты наружной поверхности шкафа;

e = 0.85 ¸ 0.9 — для поверхностей, покрытых масляной краской или эмалью [3].

Т_С, Т_В — абсолютные температуры стенки и окружающего воздуха, К.

Температуру стенки шкафа можно рассчитать, °С,

, (2.6)

где F — расчетная поверхность теплообмена излучением, м².

По величине суммарных тепловых потерь (2.1) подбирают тип и мощность электрообогревательного устройства,

Расчет выполнен по средней температуре самого холодного периода года. Очевидно, с ростом температуры наружного воздуха мощность электрообогрева должна снижаться. Необходимо разработать схему автоматического регулирования тепловыделения нагревательного устройства в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.2 обеспечение влажностного режима

При положительной температуре окружающей среды и высокой влажности воздуха даже небольшое понижение температуры воздуха на 2—3 °С может привести к выпадению росы на изоляторах внутри шкафа КРУ. Наиболее вероятен такой режим в весенне-осенний периоды из-за большой амплитуды суточного колебания температуры. Поэтому в это время года следует сохранить подогрев воздуха внутри шкафов КРУ. Автоматика должна включаться в этом случае при повышении влажности до 95 %.

Мощность подогревателя можно рассчитать исходя из условия, что изменение температуры воздуха внутри шкафа в течение суток не должно опускаться ниже температуры точки росы, Вт,

, (2.7)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К), рассчитывается аналогично (2.3);

F — расчетная поверхность теплообмена, м², определена (2.2);

— температурный напор,°С, вычисляется по уравнению:

,

где

— максимальная суточная амплитуда температуры, °С, зависит от региона и месяца [7] и принимается из приложения 7;

t_Р — температура точки росы, °С, определяется по h-d диаграмме влажного воздуха по величине парциального давления пара Р_П в зависимости от месяца и региона [7], принятых из приложения 7.

Расчет коэффициентов теплоотдачи выполняется аналогично изложенному выше.

Физические параметры воздуха следует принять из приложения 2. по расчетной температуре воздуха. При расчете коэффициента теплоотдачи от внутреннего воздуха к стенке a_ВН за определяющую температуру принять температуру точки росы t_Р соответствующего месяца. Расчет коэффициента теплоотдачи к наружному воздуху a_Н выполнить для условий естественной конвекции, за определяющую температуру принять среднюю температуру рассчитываемого месяца из приложения 7.

Константы критериальных уравнений выбрать из приложения 4 с учетом условий теплоотдачи и расположения расчетной поверхности теплообмена шкафа.

Для расчета поверхности теплообмена размеры шкафов КРУ приведены на рис. 3, 4, 5.

Расчеты в этом разделе курсовой работы выполняются для нескольких месяцев в соответствии с заданием. Результаты удобно оформить в виде таблиц. Провести анализ выбранной схемы автоматического регулирования для этого периода работы.

Список рекомендуемых источников

1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т.2 . Электрооборудование / под ред. А.А. Федорова — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 592 с.

2. Тихомиров П.Н. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 528 с.

3. Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник / под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. — М.: Энергоиздат, 1982. — 512 с.

4. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1973. — 320 с.

5. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.— М.: Энергия, 1980. — 288 с.

6. Борзов В.П., Шабалина Л.Н. Сборник задач по теплотехнике: учебное пособие для студентов. — Кострома: КГСХА, 2002. — 50 с.

7. СНиП 2.01.01–82. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат, 1983. — 136 с.

8. Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6—220кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.

Приложения

Приложение 1

Технические характеристики силовых масляных трансформаторов с естественным охлаждением

Тип	Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение, кВ		Потери энергии, кВт		Размеры бака, мм
		ВН	НН	Рх.х.	Рк.з.	Длина А	Ширина В	Высота Н
ТМ-20/6*	20	6,3	0,4	0,18	0,6	920	780	815
ТМ-20/10*	20	10	0,4	0,22	0,6	1170	600	830
ТМ-25/6	25	6,3	0,4;0,23	0,105-0,125	0,6-0,69	1120	440	775
ТМ-25/10	25	10	0,4;0,23	0,105-0,125	0,6-0,69	1120	440	775
ТМ-30/6*	30	6,3	0,4	0,25	0,85	970	800	885
ТМ-30/10*	30	10	0,4	0,3	0,85	1070	600	905
ТМ-40/6	40	6,3	0,23	0,24	0,88	1075	465	815
ТМ-40/10	40	10	0,4	0,15-0,18	0,88-1,0	1075	465	815
ТМ-50/6*	50	6,3	0,525	0,35	1,325	1060	835	1000
ТМ-63/6	63	6,3	0,4;0,23	0,36	1,28-1,47	1075	530	945
ТМ-63/10	63	10	0,4;0,23	0,22;0,265	1,28-1,47	1075	530	945
ТМ-63/20	63	20	0,4;0,23	0,245;0,29	1,28-1,47	992	775	1160
ТМ-100/10*	100	10	0,525	0,73	2,4	1300	890	1130
ТМ-100/6	100	6,3	0,4;0,23	0,31-0,365	1,97-2,27	1150	800	1005
ТМ-100/10	100	10	0,4;0,23	0,31-0,365	1,97-2,27	1150	800	1005
ТМ-100/35	100	20;35	0,4;0,23	0,39-0,465	1,97-2,27	1190	895	1420
ТМ-160/6-10	160	6,3;10	0,4;0,23	0,46-0,54	2,65-3,1	1210	1000	1150
ТМ-160/35	160	35	0,23;0,4	0,56-0,66	2,65-3,1	1400	1000	1600
ТМ-180/6*	180	6,3	0,525	1,0	4,0	1620	1050	1070
ТМ-180/10*	180	10	0,525	1,2	4,1	1570	910	1220
ТМ-180/35*	180	35	10,5	1,5	4,1	2340	1060	1375
ТМ-250/10	250	10	0,4;0,23	1,05	3,7-4,2	1265	1040	1225
ТМ-250/35	250	35	0,23;0,4	0,96	3,7-4,2	1450	1250	1655
ТМ-320/6*	320	6,3	0,525	1,6	6,07	1860	1210	1220
ТМ-320/10*	320	10	0,525	1,9	6,2	1860	1210	1220
ТМ-320/35*	320	35	10,5	2,3	6,2	2390	1390	1450
ТМ-400/35	400	35	0,23;0,4	1,15-1,35	5,5-5,9	1650	1350	1750
ТМ-560/10*	560	10	0,525	2,5	9,4	2270	1390	1450
ТМ-560/35*	560	35	10,5	3,35	9,4	2380	1270	1690
ТМ-630/35	630	20;35	0,4;0,69	1,7-2,0	7,6	2060	1300	2000
ТМ-750/10*	750	10	0,525	4,1	11,9	2405	1520	1710
ТМ-1000/10*	1000	10	6,3	4,9	15,0	2570	1660	1810
ТМ-1000/35*	1000	35;20	10,5	5,1	15,0	2810	1670	2040
ТМ-1000/35	1000	20	0,4;10,5	2,35-2,75	12,2-11,6	2570	1500	1850
ТМ-1000/35А	1000	35	0,4;10,5	2,35-2,75	10,6	2570	1595	1850
ТМ-1600/35	1600	35	0,69;10,5	3,1-3,65	18;16,5	2620	1580	2150

Приложение 2