Материал: Проектирование силового масляного трансформатора ТМН-11000/110

№

Ширина ВК,м

Толщина tК,м

Площадь,м²

№

Ширина ВК,м

Толщина tК,м

Площадь,м²

1

0,385

0,0510

0,0196350

8

0,250

0,0080

0,0020000

2

0,368

0,0240

0,0088320

9

0,230

0,0080

0,0018400

3

0,350

0,0185

0,0064750

10

0,215

0,0055

0,0011825

4

0,325

0,0200

0,0065000

11

0,195

0,0050

0,0009750

5

0,310

0,0100

0,0031000

12

0,175

0,0055

0,0009625

6

0,295

0,0090

0,0026550

7

0,270

0,0130

0,0035100

№

U_{ВН_Ф_Nступ}  4.9

W_{ВН_N_СТУП} 4.7

I_{ВН_Ф_Nступ} 4.13

U*_{ВН_Ф_Nступ}  4.8

U 4.10 4.11

-9

55758,8

1395

65,8

55618,65

140,15

2,5·10^-3

-8

56940,6

1425

64,4

56814,75

125,85

2,2·10^-3

-7

58122,4

1455

63,1

58010,85

111,55

1,9·10^-3

-6

59304,3

1485

61,8

59206,95

97,35

1,6·10^-3

-5

60486,1

1515

60,6

60403,05

83,05

1,4·10^-3

-4

61667,9

1545

59,5

61599,15

68,75

-3

62849,8

1575

58,3

62795,25

54,55

9·10^-4

-2

64031,6

1605

57,3

63991,35

40,25

6·10^-4

-1

65213,4

1635

56,2

65187,45

25,95

4·10^-4

0

66395,3

1665

55,2

66383,55

11,75

2·10^-4

+1

67577,1

1695

54,2

67579,55

-2,55

-4·10^-4

+2

68758,9

1725

53,3

68775,75

-16,85

-2·10^-4

+3

69940,8

1755

52,4

69971,85

-31,05

-4·10^-4

+4

71122,6

1785

51,5

71167,95

-45,35

-6·10^-4

+5

72304,5

1815

50,7

72364,05

-60,55

-8·10^-4

+6

73486,3

1845

49,9

72560,15

-73,85

-10·10^-4

+7

74668,1

1875

49,1

74756,25

-88,15

-12·10^-4

+8

75850,0

1905

48,3

75952,35

-102,35

-13·10^-4

+9

77031,8

1935

47,6

77148,45

-116,65

-15·10^-4

Параметр

Обмотка

ВН

НН

LПАР, м

4051

257,3

RОБМ, Ом

3,575

0,021

GПР, кг

1357,75

929,88

PОСН=f(I,R), Вт

32680

21340

PОСН=f(j,GПР), Вт

32660

21410

Параметры

Ед.изм.

Обмотка

НН

ВН

ВОС

Тл

0,0887

0,0887

РВ.ОС.

0,610,86

РВ.ОС.

Вт

567,2

1167,67

ВРАД

1

Тл

0,03548

0,03548

2

0,00887

0,00887

1-2

0,0406

0,0406

2-3

0,00887

0,00887

РВ.РАЗ

1-2

1,4665,153

2-3

0,06997

0,24598

YПР

1-2

кг

46,494

67,8875

2-3

418,446

610,9875

РВ.РАД

1-2

Вт

68,160

349,824

2-3

29,279

150,291

РВ.ОБ

Вт

194,878

1000,23

Межосевое расстояние

мо = Дн-в+ вн-в+2× (вв+ вв-р+ вро)+ вм-ф=0,6392+0,05+2•(0,0855+0,05+0,0353)+0,04=1,0708 м

Наружный диаметр обмоток

=0,9105+0,05+2•0,0353=1,0311 м

где =0,775+0,0855+0,05=0,9105 м - средний диаметр между обмотками ВН и РО

Ширина бака

 =1,0311+2•0,365=1,7611 м

где ВОБМ-Б=0,365 м - усредненное расстояние от наружной обмотки до стенки бака.

Длина бака

=2•1,0708+1,0311+2•0,365=3,9027 м

Периметр бака

=4•(1,078+1,7611)= 11,3276 м

Средний радиус бака

= м

Добавочные потери в металлоконструкциях

Вт

где к = 2,20 при Uкз.р= 11,5% ;

Вб - поток одного стержня

Общие потери короткого замыкания

РКЗ.=32680+21340+194,878+1000,23+567,2+1167,67+14281,81=71232Вт

Отклонение потерь короткого замыкания от заданных

Допускается отклонение до + 5%.

6. Расчёт напряжения короткого замыкания

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания Uкз.р.КЗ.Р=10,29%

Активная составляющая напряжения к.з.

=

Полное напряжение к.з.

%.=%

В результате расчета напряжения короткого замыкания видно, что расчетное значение меньше заданного не более, чем на ±10%.

7. Расчёт потерь и тока холостого хода

Расчет массы магнитопровода

Масса стержней магнитопровода

где Кзап = 0,96 - коэффициент электротехнической стали с жаростойким покрытием;

gст = 7,65.103 кг/м3 - плотность электротехнической стали;

=3•1,965•0,11195424=0,6599 м³ - объем стержней.

СТЕРЖ=7,65•103•0,6599·0,96=5048,2 кг

Масса углов магнитопровода

где =6•0,4•0,11195424=0,2687 м3- объем угла.

УГЛ=0,96•7,65•103•0,2687=2055,6 кг

Масса ярм магнитопровода

 м³

Кус.яр = 1,02 - коэффициент усиления ярма.

ЯРМ=0,96•7,65•103•0,09=2363,85 кг

Полная масса магнитопровода

СТ=GСТЕРЖ+GУГЛ+GЯРМ=9467,605 кг

Потери холостого хода

где Pстерж, Рярм, Ругл - удельные потери Рхх, соответствующие индукциям Вст=1,6 Тл,

Тл;Тл;

Кр.отв., Кр.тех., Кр.прес., Кр.ф.яр., Кр.шихт.яр. - коэффициенты увеличения потерь на соответствующих участках магнитопровода вследствие конструкции и технологии изготовления магнитопровода.

РХХ=(1,014•1•1•5048,2+0,965•1•1•2363,85+0,991•1•1•1,523•2055,6+ +472•8•0,1583)•1,02·1·1,05=11888,28 Вт

Намагничивающая мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе

где qстерж, qярм, qугл - удельная намагничивающая мощность, соответствующих индукций;стык - удельная намагничивающая мощность в стыках магнитопровода;

Кq.отв, Кq.техн, Кq.прес, Кq.ф.яр, Кq.шихт.яр - коэффициенты увеличения мощности на соответствующих участках магнитопровода вследствие конструкции и технологии изготовления магнитопровода.

ХХ=(1,42•1•1•5048,2+1,33•1•1•2363,85+1,33•1•1•2,95·2055,6·8·0,15383·105)•1,02·1·1,02=38334 Вт

Реактивная составляющая тока холостого хода

Активная составляющая холостого хода

%

Полный ток холостого хода

 %

8. Тепловой расчёт трансформатора

Расчет превышения температуры катушки над маслом

Удельная тепловая нагрузка теплоотдающей поверхности катушки может быть рассчитана по формуле

где - коэффициент закрытия части поверхности катушки изоляционными прокладками, создающими канал между катушками.

здесь bпрок.НН = 0,04 м, bпрок.ВН = 0,05 м, nпрокл.НН = nпрокл.ВН;

Расчет превышения температуры катушки над маслом

0С

 0С

f1нн=0,147·[1+(5·bкатНН-0,18)]=0,172нн=2,75·(tвНН-0,55·10-3)]=-1,375·10-4вн=0,147·[1+(5·bкатВН-0,18)]=0,183вн=2,75·(tвВН-0,55·10-3)]=2,2·10-3кат=0,7

Расчет превышения температуры масла над воздухом

Превышения температуры масла над воздухом исходя из норм нагрева масла

0С

где Ктц - коэффициент, учитывающий взаимное расположение тепловых центров трансформатора;

Превышения температуры масла над воздухом исходя из норм нагрева обмоток

0С

Расчет количества радиаторов для системы охлаждения типа М и Д

Расчетные потери трансформатора

Удельная тепловая нагрузка поверхности бака

Тепловой поток отводимый поверхностью бака

Тепловой поток отводимый радиатором

Удельная тепловая нагрузка радиатора

где Кохл = 0,42 для системы охлаждения М .

Необходимое число радиаторов

Рисунок 5. Для расчета высоты бака

9. Расчёт динамической стойкости трансформатора при коротком замыкании

Кратности амплитуды ударного тока к.з. по отношению к номиналу

Ккз.уст= - кратность установившегося тока к.з.;

 - ударный коэффициент учитывающий увеличение тока к.з. из-за наличия апериодической составляющей.

Ударный ток к.з., проходящий через каждый виток в катушки обмоток НН и ВН

Расчет механических напряжений в обмотках от радиальных сил.

Средний радиус обмоток НН и ВН

 м

 м

Средняя алгебраическая величина индукции осевого поля рассеяния при к.з. действующей по ширине катушки

=1,873•9,699•Тл

Напряжение растяжения или сжатия в проводнике катушки

=

=

Расчет механических напряжений в обмотках от осевых сил

Длина расчетного пролета

= м

=м

Средняя алгебраическая величина индукции радиального поля рассеяния при к.з., действующего по высоте обмотки

=1,873•9,699•0,17•0,0887=0,268Тл

Напряжение изгиба в каждом проводнике катушки определяется из рассмотрения пролета между прокладками катушки как балки с защемленными концами.

=

=

Проверка механической прочности обмоток

Суммарные напряжения в проводнике от радиальных и осевых сил не должны превышать допустимого напряжения

где [G]=49000000  - допустимые напряжения для алюминиевого провода

Критическая радиальная нагрузка Рк для круговой балки, действующая на единицу длины балки

=

Епр=0,648×1011- модуль упругости проводника:

Iпр - момент инерции сечения проводника обмотки

=

=

Критическое напряжение в проводнике Gк, соответствующее критической радиальной нагрузке Рк

10. Компоновка активной части трансформатора в баке

Наносим концентры обмоток трансформатора на расстоянии LМО диаметром ДРО.нар и их оси, полки верхних ярмовых балок, элементы раскрепления активной части в баке. В плане активной части отводы обмотки ВН будем располагать вниз от концентров обмоток, отводы обмотки НН - вверх.

От обмотки РО откладываем изоляционное расстояние S1 = 170 мм до линейного отвода ВН, диаметр изолированного отвода обмотки ВН d1 = 25 мм. Через центр изолированного отвода проводим линию 1-1, которая будет местом установки вводов ВН. Изоляционные расстояния и диаметры отводов здесь и далее берутся из табл. 11.2 [1].

Откладываем изоляционное расстояние S2 = 190 мм от изолированного отвода ВН до изолированного отвода РО другой фазы и диаметр изолированного отвода РО d2 = 20 мм.

Откладываем изоляционное расстояние S3 = 100 мм от изолированного отвода РО до стенки бака с учётом размещения элементов крепления отводов РО на планках.

Вверх от обмотки РО откладываем изоляционное расстояние S4 = 90 мм до изолированного отвода обмотки НН. Через центр отвода НН диаметром d3 = 20 мм проводим линию 2-2, которая будет местом установки вводов НН.

Откладываем изоляционное расстояние S5 = 50 мм от отвода обмотки НН до отвода обмотки НН другой фазы, т.к. обмотка НН соединена в треугольник и концы фаз будут перекрещиваться.

Откладываем изоляционное расстояние S6 = 100 мм от отвода НН другой фазы до стенки бака с учётом размещения элементов крепления отводов на деревянных планках.

Определяем ширину бака

Разделив эту величину пополам, находим ось бака.

Для размещения переключающего устройства РПН от обмоток крайней фазы откладываем изоляционное расстояние S7 = 240 мм и прибавляем к нему размер 223 мм, равный радиусу окружности расположения контактов переключателя. Таким образом, получим точку лежащую на оси 3-3 переключающего устройства. Отложив от оси 3-3 размер (S7+223) мм, получим точку, расположенную на стенке бака, которая закругляется по радиусу, равному ВБ /2= 0,81 мм. Центр оси цилиндра контактов РПН располагается с таким условием, чтобы верхний фланец переключающего устройства разместился на крышке бака.

Линейные вводы ВН (А, В, С) устанавливаются на линии 1-1. В целях экономии металла бака одну из его боковых стенок, расположенную справа делаем прямой с радиусом скругления с передней и задней стенок не менее 350 мм. Этот радиус выбирается из условия практического выполнения. Правая боковая стенка бака располагается от торца ярмовых балок на расстоянии 60 мм. Эта стенка делается прямой с радиусами скруглений 350 мм. Длину бака определяем по чертежу LБ = 4048 мм.

Рисунок 6.Основные размеры опорного фланца переключающего устройства РПН

На расстоянии изоляционного промежутка S8 = 140 мм от правой стенки бака по линии 1-1 размещаем первый ввод ВН. При этом должно быть проверено изоляционное расстояние S9 (S9 > S8).