- •Федеральное агентство по образованию
- •Расчет основных электрических величин
- •2.2Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы
- •2.3Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции
- •Расчет обмоток
- •3.1 Расчет обмотки нн
- •3.2 Расчет обмотки вн.
- •4. Определение параметров режима короткого замыкания
- •4.1 Определение потерь короткого замыкания
- •4.2 Определение напряжения короткого замыкания ()
- •4.3Определение механических сил в обмотках
- •5. Окончательный расчет магнитной системы
- •5.1Определение размеров пакетов и активной площади стержня и ярма
- •5.4Определение тока холостого хода
- •5.5 Внешние характеристики трансформатора
- •6.1. Расчет температурного перепада в обмотках
- •6.2 Выбор и расчет системы охлаждения (расчет бака, радиаторов, охладителей)
- •6.3Определение превышения температуры обмоток и масла над воздухом.
- •6.4 Определение массы масла и основных размеров расширителей.
- •Обычные пределы применения различных типов обмоток масляных трансформаторов
- •Рекомендуемая индукция в стержнях масляных трансформаторов в, Тл
- •Значения k д для трехфазных трансформаторов
- •Номинальные размеры и сечения прямоугольного медного обмоточного провода марок псд и псдк (предпочтительные размеры) (размеры a и b – в мм, сечение – в мм2)
- •Значение коэффициента kб для расчета потерь в баке
- •Типы баков силовых масляных трансформаторов
- •Данные круглых и овальных труб, применяемых в масляных силовых трансформаторах
4. Определение параметров режима короткого замыкания
4.1 Определение потерь короткого замыкания
Основные потери
Обмотка НН
Вт.
Обмотка ВН
Вт.
Основные потери в отводах рассчитываются следующим образом.
Длина отводов определяется приближенно
м – для схемы “треугольник”,
м – для схемы “звезда”.
Масса отводов НН
кг.
где м2.
Потери в отводах НН
Вт.
Масса отводов ВН
кг.
где м2.
Потери в отводах ВН
Вт.
Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно
Вт.
где k = 0,02 для Sн< 1000 кВ·А,
k = (0,03÷0,04) для Sн >1000 кВ·А.
Полные потери короткого замыкания
Вт.
кд – коэффициент добавочных потерь: для многослойных цилиндрических обмоток кд =1,12, для катушечных – кд =1,05÷1,06.
или % заданного значения.
4.2 Определение напряжения короткого замыкания ()
Активная составляющая (в %)
%.
Реактивная составляющая (в %)
%,
где уточненное значение
Напряжение короткого замыкания (в %)
%,
или % заданного значенияUк.
Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН
А,
где Sк – мощность короткого замыкания электрической сети:
Sк= 5000 кВ·А при UВН < 10 кВ, Sк= 2500 кВ·А при UВН >10 кВ.
Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания
А,
при по табл. П.20.
Температура обмотки через t = 5 с после возникновения короткого замыкания
ºС .
–рабочая температура обмотки до КЗ (принимают 90 ºС ) .
Предельно допустимая температура обмоток при аварийном коротком замыкании: для обмотки из меди кл. А и Е 250 ºС, для кл. В 350 ºС [1].
4.3Определение механических сил в обмотках
Радиальная сила
Н.
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН
МПа.
Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН
МПа,
т. е. 38,4 % допустимого значения 60 МПа.
Осевые силы в катушечной обмотке
Н
Н.
где мм (по рис. 8,а), т – множитель, зависящий от расположения обмоток, для расположения обмоток на рис. 8, б значение т = 4 [1]. Расстояние от стержня до стенки бака l"= 0,25 м.
Для многослойных цилиндрических обмоток ,и(направлениена рис.8,б к центру обмотки 2).
Максимальные сжимающие силы в обмотках
Н.
Н.
Рис. 8. Механические силы в обмотках трансформатора
а) схема расположения катушек обмотки ВН по рис.6.
б) схема осевых сил обмоток НН и ВН
Наибольшая сжимающая сила наблюдается в середине обмотки НН (обмотка 1), где F сж1= 174715 Н. Напряжение сжатия на междувитковых прокладках
МПа,
что ниже допустимого значения 18÷20 МПа [1];
n – число прокладок по окружности обмотки; а – радиальный размер обмотки;
b – ширина прокладки (b = 0,04 ÷ 0,06 м для Sн< 63000 кВ·А).
5. Окончательный расчет магнитной системы
5.1Определение размеров пакетов и активной площади стержня и ярма
Выбрана конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по табл. П.12 для стержня диаметром 0,260 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6 (рис. 9).
Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. П.12.
№ пакета |
Стержень, мм |
Ярмо (в половине поперечного сечения), мм |
|
|
|
1 |
250 35 |
250 35 |
2 |
23025 |
230 25 |
3 |
21513 |
21513 |
4 |
195 13 |
19513 |
5 |
175 10 |
175 10 |
6 |
1558 |
15523 |
7 |
1209 |
— |
8 |
105 6 |
— |
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,238 м. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. П.21.
см2 м2; ярма –см2 м2.
Объем, угла магнитной системы
см2 м2.
Активное сечение стержня
м2.
Активное сечение ярма
м2.
Объем стали угла магнитной системы
м3.
а)
б)
Рис. 9. Магнитна система трансформатора:
а)сечение стержня и ярма; б) основные размеры магнитной системы.
Длина стержня (рис. 1 и 9)
м.
где l0 и — расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма (рис. 1).
Расстояние между осями стержней
м.
где = 0,033 – расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней (по табл. П.7).
5.2Определение массы стержня и ярма
Масса стали угла магнитной системы
кг.
кг/м3 – удельный вес стали.
Масса стали ярм
кг.
Масса стали стержней
кг.
где кг;
кг.
Общая масса стали
кг.
5.3Определение потерь в стали магнитопровода
Расчет потерь холостого хода по [1].
Индукция в стержне
Тл.
Индукция в ярме
Тл.
Индукция на косом стыке
Тл.
Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.
Площадь сечения стержня на косом стыке
м2.
Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков определяются по табл. П.22:
для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:
при ТлВт/кг;Вт/м2;
при ТлВт/кг;Вт/м2;
при ТлВт/м2;
Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек, с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь в магнитопроводе применим выражение:
,
где kп.д = 1,15 для трансформаторов Sн ≤ 63000 кВ·А
и kп.д = 1,2, если Sн > 63000 кВ·А.
По табл. П.23 находим коэффициент .
Тогда потери холостого хода
Вт.
Полученное значение Px составляет % от заданного значения.