регистрация / вход

Проектирование трёхфазных силовых трансформаторов

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТРЕХФАЗНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Пособие

к курсовому проектированию

Новочеркасск 2008

УДК 621.313. (076.5)

Рецензент канд. техн. наук Е.А. Попов

Составители: Р.В. Ротыч, Л.Ф. Коломейцев, О.А. Васин.

Проектирование трехфазных силовых трансформаторов. Пособие к курсовому проектированию./Южно-Российский гос. тех. ун-т (НПИ).-Новочеркасск: ЮРГТУ 2008

Пособие предназначено для выполнения курсового проекта студентами очного обучения, изучающих дисциплины: «Электрические машины», «Конструкции, расчет, проектирование, потребительские свойства электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей»

ã Южно-Российский государственный

технический университет (НПИ), 2008

ã Ротыч Р.В., Коломейцев Л.Ф., О.А. Васин

Задание

Тип трансформатора ТМ-1600/35.

Мощность трансформатора S = 1600 кВ∙А;

число фаз m = 3;

частота f = 50 Гц.

Номинальные напряжения обмоток:

первичное – 35000 В;

вторичное – 690 В.

Схема и группа соединения Y/Δ – 11.

Переключение ответвлений без возбуждения (ПБВ).

Режим работы – продолжительный;

Установка – наружная.

1. Расчет основных электрических величин

1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН

Символы величин обмотки НН обозначаются с индексом “1”, обмотки ВН – с индексом “2” (обмотка НН размещается на стержнях магнитной системы, обмотка ВН - снаружи).

Мощность одной фазы и одного стержня

кВ∙А

Номинальные (линейные) токи на сторонах

НН А

ВН А

Фазные токи при соединении Y

А

А

Фазные напряжения обмоток

В

В

1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений Uк %.

По методике [1] следует задаться потерями короткого замыкания Pк и напряжением короткого замыкания Uк %, которые выбираются из табл. П.1 и табл. П.2.

Вт, %.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

%

Реактивная составляющая

%

1.3 Определение испытательных напряжений обмоток.

Испытательные напряжения обмоток по табл. П.3

для обмотки ВН Uисп = 85 кВ;

для обмотки НН Uисп = 5 кВ.

2. Определение основных размеров трансформатора

2.1 Выбор конструкции магнитной системы

Согласно указаниям [1] выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на средних стержнях. Для мощности 1600 кВА согласно табл. П.5 число ступеней в стержне принимаем 8, коэффициент заполнения круга ккр =0,928, число ступеней в ярме меньше на 2 и равно 6. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются профильными стальными балками (табл. П.4). Изоляция пластин — нагрево-стойкое изоляционное покрытие, с коэффициентом заполнения kз = 0,97.

Коэффициент заполнения сталью kс =kкр ∙kз =0,928 ∙ 0,97 =0,9.

Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 4, на прямом 3.

Материал магнитной системы — холоднокатаная текстурированная рулонная сталь 3404 толщиной 0,35мм.

2.2 Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы

м,

где β рекомендуется выбирать в интервале 1,8 ÷ 2,4 (например β = 1,9 );

м.

Значение а12 определить из табл.П.8 для Uисп = 85 кВ.

Значение k по табл. П.9.

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному kр 0,95;

Индукция в стержне (предварительная) Bc по табл. П.10.

По табл. П.12 принимаем стандартный диаметр d = 0,26 м.

Активное сечение стержня

м2 .

2.3 Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции

Выбираем типы обмоток по табл. П.6 для ВН при напряжении 35 кВ и токе

26,4 А – непрерывная катушечная из прямоугольного медного провода; для обмотки НН при напряжении 0,69 кВ и токе 773 А – цилиндрическая многослойная из прямоугольного медного провода.

Средний диаметр обмоток НН и ВН

м,

где а выбирается в зависимости от значения напряжения обмотки ВН:

при 35 кВ принять а = 1,4 [1].

Рис. 1. Основные размеры трансформатора

Высота обмоток (предварительная)

м.

По испытательному напряжению обмотки ВН Uисп = 85 кВ находим из табл. П.8 изоляционные расстояния (рис. 1): мм, мм, мм.

Для обмотки НН при Uисп = 5 кВ по табл. П.7 находим мм.

3. Расчет обмоток

3.1 Расчет обмотки НН

Конструкция обмотки НН определяется мощностью и напряжением согласно рекомендациям табл. П.6. Выбрана цилиндрическая многослойная конструкция из прямоугольного медного провода. Обмотка НН расположена ближе к стержню магнитопровода, т.е. является внутренней и расчет всегда начинается с неё.

ЭДС одного витка

В.

Число витков обмотки НН

. Принимаем w 1 = 40 витков.

Напряжение одного витка

UВ = 690/40 = 17,25 В.

Средняя плотность тока в обмотках

МА/м2 ,

где k Д из табл. П.14.

Сечение витка ориентировочно

м2 = 213,5 мм2 .

По полученному ориентировочному значению выбираем по табл. П.13 сечение витка из N = 6 параллельных проводов марки ПБ класса нагревостойкости “В” с намоткой на ребро (для провода марки ПСД и ПСДК см. табл. П.15, для круглого провода марки ПБ см. табл. П.17). Рекомендуется число N выбирать минимальным.

Для прямоугольного провода марки ПБ

(в числителе размеры провода без изоляции, в знаменателе с изоляцией рис. 2 и 3).

сечением 37,2·10-6 м2 каждого провода (по табл. П.15);

Для круглого провода , по табл. П. 17, рис. 3.

Общее сечение витка из прямоугольного провода

м2 .

Общее сечение витка из круглого провода

Осевой размер витка из N параллельных проводов:

для прямоугольного провода

м.

для круглого провода

Число витков в слое

Число слоев обмотки

.

Плотность тока

МА/м2 .

Рис. 2. Размеры провода в изоляции

Рис Рис. 3. Поперечное сечение одного витка в изоляции из N проводников

Осевой размер обмотки

м.

Предварительный радиальный размер обмотки без каналов между слоями

м,

где - толщина изоляции между слоями (выбран электрокартон толщиной , можно использовать кабельную бумагу толщиной 0,2 мм в
3 слоя) [1]. Кабельная бумага .

Предварительная плотность теплового потока на поверхности обмотки

Вт/м2 ,

где n сл1 число слоев обмотки; b – размер провода, которым он уложен перпендикулярно к стержню; a (a ´ – в изоляции) - размер провода, которым он уложен параллельно стержню;

k з – коэффициент закрытия поверхности распорными планками, k з 0,75;

k д – коэффициент, учитывающий отношение основных потерь к потерям короткого замыкания, по табл. П.16, k д = 0,91.

Расчетное значение Вт/м2 больше допустимого значения Вт/м2 , поэтому для увеличения поверхности охлаждения используем канал между частями обмотки шириной ак1 = 7,5 мм и определяем q 1 для каждой части обмотки. В данном варианте каждая часть обмотки содержит число слоев n =1.

Следовательно Вт/м2 , что допустимо.

Окончательный радиальный размер обмотки

м.

В случае круглого провода плотность теплового потока рассчитывать по формуле

Диаметры обмотки:

внутренний м;

внешний м.

Масса металла обмотки

кг,

где м средний диаметр обмотки.

Масса провода по табл. П.17 и П.18.

кг.

3.2 Расчет обмотки ВН.

По рекомендациям табл. П.6 выбрана непрерывная катушечная обмотка из прямоугольного медного провода с радиальными каналами.

Выбираем схему регулирования по рис. 4 с выводом концов всех трех фаз обмотки к одному трехфазному переключателю по рис. 4. Контакты переключателя рассчитываются на ток 30 А. Эта схема применяется для всех конструкций обмоток (табл. П.6).

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении .

Принимаем w 1 = 1176 витков.

Напряжение одного витка

UВ = 20207/1176 = 17,18 В .

Согласно ГОСТ 11920 – 85 регулирование напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПВБ) предусматривается четыре ответвления (+5, +2.5, -2.5 и -5)%U н и основной зажим с номинальным напряжением.

Напряжение ступени регулирования

В .

Число витков на одной ступени регулирования в фазной обмотке

витков.

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить:

Напряжение, В

Число витков на ответвлениях

Ответвления обмотки

36750

1176 + 2·29 = 1235

А2 А3

В2 В3

С2 С3

35875

1176 + 29 = 1205

А3 А4

В3 В4

С3 С4

35000

1176

А4 А5

В4 В5

С4 С5

34125

1176 – 29 = 1147

А5 А6

В5 В6

С5 С6

33250

1176 – 2·29 = 1118

А6 А7

В6 В7

С6 С7

Рис. 4. Схема регулирования напряжения ВН

Ориентировочное сечение витка

м2 мм2 .

По табл. П.6 по мощности 1600 кВ∙А, току на один стержень 26,4 А, номинальному напряжению обмотки 35000 В и сечению витка 7,31 мм2 выбираем конструкцию непрерывной катушечной обмотки из прямоугольного медного провода марки ПБ класса В с радиальными каналами.

Если по рекомендации табл. П.6 выбрана цилиндрическая многослойная обмотка из круглого провода, то расчет обмотки ВН выполнить по формулам для расчета обмотки НН.

По полученному ориентировочному значению выбираем по табл. П.13 сечение витка из одного прямоугольного провода марки ПБ:

сечением 7,625·10-6 м2 .

В двух верхних и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод с усиленной изоляцией 1,50 мм, с размерами провода в изоляции 2,907,10 мм. (1,4+1,5 = 2,9 мм, 5,6 +1,5 = 7,1 мм).

Плотность тока в обмотке

МА/м2 .

При J2 = 3,46 МА/м2 и b = 5,6 мм по графикам рис. 5, а находим

q800 Вт/м2 .

Рис. 5. Графики для ориентировочного определения размера провода b по заданным значениям q и J в катушечных, винтовых и цилиндрических обмотках из прямоугольного провода

(для цилиндрической обмотки размер b , полученный по графику, умножить на 0,8).

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по мм между всеми катушками. Две крайние катушки сверху и снизу отделены каналами по мм. Схема регулирования напряжения – по рис. 4, канал в месте разрыва обмотки h кр = 10 мм (рис. 6).

Осевой размер катушки 6,1 мм, осевой размер крайних катушек с усиленной изоляцией 7,1 мм, т. е. провод укладывается “плашмя” (на сторону ).

Число катушек на стержне предварительно

катушек,

где h ' к – ширина межкатушечных каналов (для SН < 1600 кВ∙А, h ' к = (4 ÷ 6)мм).

Число витков в катушке ориентировочно

.

Радиальный размер

м,

где а ´– радиальный размер провода.

Общее распределение витков по катушкам:

Распределение витков по катушкам следует начинать с регулируемых катушек:

В одной ступени регулирования 29 виток, поэтому регулируемая катушка должна содержать w кр = w р /2 = 14,5 витка, а число регулируемых катушек

Для защиты обмотки ВН от внешних электрических импульсов крайние катушки обмотки должны иметь лучшую изоляцию.

Четыре катушки, например, могут содержать по18 витков

49 силовых катушек Г по 20 витков..............................................980

8 регулировочных катушек Д по 14,5 витка .................................116

4 катушки с усиленной изоляцией Е по 20 витков .........................80

Всего 61 катушка ..............................................................1176 витков

Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов приняты

по рис. 6 и 7.

Рис. 6. Расположение катушек и радиальных каналов.

Осевой размер обмотки

Величина l 2 должна быть равна l 1 (l 1 = l 2 = 0,62 м).

По испытательному напряжению U исп = 85 кВ и мощности трансформатора S = 1600 кВ∙А по табл. П.7 находим:

Канал между обмотками ВН и НН ………………………..

Толщина цилиндра (изоляционного)……………………....

Выступ цилиндра за высоту обмотки ……………………...

Расстояние обмотки ВН до ярма …………………………...

Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушек группы Г

Вт/м2 .

Значение q 2 меньше 1200 Вт/м2 , что гарантирует допустимый нагрев обмотки ВН.

Внутренний диаметр обмотки

мм.

Принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках толщиной 18 мм наматывается обмотка ВН (диаметром 0,380/0,4000,770 м). Основные размеры обмоток трансформатора показаны на рис. 6 и 7.

Радиальный размер обмотки с экраном ()

м.

Внешний диаметр обмотки

м.

Рис. 7. Схема обмоток НН и ВН и изоляционных расстояний трансформатора

Масса меди обмотки ВН

кг,

где мм.

Масса провода в обмотке ВН с изоляцией

кг,

где k из – коэффициент увеличения массы обмотки ВН с учетом изоляции.

Масса меди двух обмоток

кг.

Масса провода двух обмоток

кг.

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 S н < 1000 кВ·А,

k = (0,03÷0,04) для S н >1000 кВ·А.

Полные потери короткого замыкания

Вт.

к д – коэффициент добавочных потерь: для многослойных цилиндрических обмоток к д =1,12 , для катушечных – к д =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 значения U к .

Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН

А,

где S к – мощность короткого замыкания электрической сети:

S к = 5000 кВ·А при U ВН < 10 кВ, S к = 2500 кВ·А при U ВН >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].

4.3 Определение 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 (направление на 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 S н < 63000 кВ·А).

5. Окончательный расчет магнитной системы

5.1 Определение 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 l 0 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).

5.2 Определение 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.

5.3 Определение 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 Тл Вт/кг; Вт/м2 ;

при Тл Вт/кг; Вт/м2 ;

при Тл Вт/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 k п.д = 1,15 для трансформаторов Sн ≤ 63000 кВ·А

и k п.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.

5.4 Определение тока холостого хода

Для расчета намагничивающей мощности по табл. П.24 находим удель­ные намагничивающие мощности:

при Тл; В·А/кг; В·А /м2 ;

при Тл; В·А/кг; В·А /м2 ;

при Тл; В·А /м2 .

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем

Намагничивающая мощность холостого хода

,

где k тр = 1,18 для отожженной стали 3404 и 3405;

k ту = 42,40 по табл. П.25;

k т.пл = 1,32 для Sн ≤ 1600 кВ·А и k т.пл = 1,2 для Sн > 1600 кВ·А.

В∙А.

Реактивная составляющая тока холостого хода

%.

Активная составляющая тока холостого хода

%.

Ток холостого хода

%, что составляет % от заданного i 0% = 1,3% для серийного трансформатора (табл. П.2).

5.5 Внешние характеристики трансформатора

Рассчитать и построить графики зависимости КПД и U 2 = f ( I 2 ).

Изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

, В,

где 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 при

Коэффициент мощности нагрузки задается в задании на проектирование (например ).

.

. .

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

ki

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

U2 , В

34673,5

34347,1

34020,6

33694,1

33367,7

33041,2

η

0,985

0,988

0,987

0,985

0,982

0,980

P2 , кВ·А

320

640

960

1280

1600

1920

Для номинальной нагрузки Sн = 1600 кВ∙А; Рст = Рх = 3,645 кВт; Рмеди = Рк =18,715 кВт

Рис. 10. График КПД трансформатора

Рис. 11. Зависимости вторичного напряжения U2 и выходной мощность P2 от ki .

6. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

При работе трансформатора в режиме нагрузки потери, возникающие в его обмотках и магнитопроводе, преобразуются в теплоту. Часть этой теплоты нагревает активные части, а остальная отводится в окружающую среду. В номинальном режиме нагрузки температура обмоток и масла достигает установившихся значений, которые не должны превышать допустимых ГОС стандартом.

6.1. Расчет температурного перепада в обмотках

Внутренний перепад температуры:

Обмотка НН

ºС,

где δ – толщина изоляции провода на одну сторону, δ = 0,25∙10-3 м ; q – плотность теплового потока на поверхности обмотки; λиз – тепло­проводность бумажной изоляции провода пропитанной маслом, по табл. П.26. λиз = 0,17 Вт/(м∙ºС);

Обмотка ВН

ºС,

Перепад температуры на поверхности обмоток:

обмотка НН

ºС,

где k = 0,285 для цилиндрической обмотки;

обмотка ВН

ºС,

где k1 = 1,0 для естественного масляного охлаждения; k2 = l,0 для наружной обмотки; для внутренней катушечной обмотки k2 = l,1; коэффициент k з учитывает влияние на конвекцию горизонтальных масляных каналов, по табл. П.27 k з = 0,95 для h к /a = 4,0/38 = 0,105, при отсутствии каналов k з = 0,95; hк ширина масляного канала; a глубина канала (ширина обмотки);

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:

обмотка НН

ºС,

обмотка ВН

ºС,

6.2 Выбор и расчет системы охлаждения (расчет бака, радиаторов, охладителей)

В соответствии с мощностью трансформатора по табл. П.28 выбираем конструкцию гладкого бака с радиатором из труб (рис. 14). Тепловые расчеты для других конструкций баков (табл. П.28) изложены в [1,2].

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака.

Минимальная ширина бака (рис.12 и 13)

.

м.

Рис. 12. Схема бака трансформатора

Изоляционные расстояния по табл. П.29 (рис.13):

― расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака = 40 мм для Uисп = 85 кВ;

― изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки

= 40 мм для Uисп = 85 кВ

― изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН

= 25 мм для Uисп = 35 кВ;

― изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака

= 90 мм для Uисп = 85 кВ;

диаметр изолированного отвода от обмотки ВН, = 10 мм;

диаметр изолированного отвода обмотки НН = 10 мм.

Рис. 13. Схема отводов обмоток трансформатора

Длина бака

м ,

где С – расстояние между осями стержней (см. пункт «Расчет магнитной системы»); м.

Принимаем А=1,8 м.

Высота активной части

м,

где высота стержня;

h Я высота ярма (равна высоте наибольшего пакета в сечении ярма. см. пункт «Расчет магнитной системы трансформатора»);

hn толщина бруска между дном бака и нижним ярмом (0,05 м).

Согласно рекомендации [1] расстояние от верхнего ярма до крышки бака обмотки ВН:

для 6 и 10 кВ м, для 20 кВ м;

для 35 кВ м, если S4 ≥ 1600 кВт и U ≥ 25 кВ м,

принимаем м.

Глубина бака

м,

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки

ºС;

где – большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.

Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет

ºС < 60 ºС;

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака ºС и запас 2 ºС, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воз­духа

ºС;

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака

м2

где м.

Ориентировочная поверхность излучения бака с трубами

м2 ,

где k коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный: 1,0 – для гладкого бака; 1,2 – 1,5 – для бака с трубками и 1,5 – 2,0 – для бака с навесными радиаторами.

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения ºС

м2 ,

где Вт.

По табл. П.30 для мощности 1600 кВА выбираем бак с двумя рядами овальных труб (рис. 14).

Размеры трубы:

― сечение, мм – 72×20;

― радиус закругления R= 188 мм;

― шаг труб между рядами tP = 100 мм;

― прямой участок для внутреннего ряда труб принимаем а1 = 50 мм;

а2 = а1 + tр = 50+100 = 150 мм;

По табл. П.31 по размеру наружного ряда труб выбираем минимальные значения с и е.

с min = 75мм, е min = 85мм.

Расстояние между осями труб на стенке бака (по рис.14):

Наружный ряд

м.

Внутренний ряд

м.

Развернутая длина трубы (рис.14)

первый (внутренний) ряд

м,

второй ряд

м.

Рис.14. Элемент трубчатого бака

Поверхность конвекции составляется из:

поверхности гладкого бака Пк,гл = 7,5 м2 и

поверхности крышки бака

м2 ,

где 0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака.

Поверхность излучения бака с трубами

м2 .

где d – больший размер поперечного сечения овальной трубы, d = 72 мм (табл. П.30), меньший размер – 20 мм.

Поверхность конвекции труб

м2 .

Необходимая фактическая поверхность конвекции труб

м2 ,

где k Фтр =1,34 для двух рядов труб и k Фтр =1,4 при одном ряде труб.

При поверхности 1м трубы ПМ = 0,16 м2 необходимо иметь общую длину труб

м.

где Пм – поверхность 1 м трубы по табл. П.30.

Число труб в одном ряду на поверхности бака

.

Шаг труб в ряду

м.

Поверхность конвекции бака

м2 .

Таким образом, поверхность конвекции бока достаточно близка к предварительному значению , необходимой для отвода тепловых потерь.

6.3 Определение превышения температуры обмоток и масла над воздухом .

Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха

ºС.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы

ºС.

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха

ºС.

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха

ºС < 60ºС.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воз­духа:

НН ºС < 65ºС.

ВН ºС < 65ºС.

Превышения температуры масла в верхних слоях ºС и обмоток ºС лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85.

6.4 Определение массы масла и основных размеров расширителей.

Масса активной части

кг.

Объем активной части

м3 .

Объем бака

м3 .

Объем масла в баке

м3 .

Масса масла в баке

кг.

Масса масла в охладителях

кг.

Общая масса масла

кг.

По ГОСТ 982-80 используется трансформаторное масло марки Т-750 с антиокислительной присадкой и гарантированной кинетической вязкостью при –30ºС.

Список литературы

1. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». Учебное пособие для вузов. М.,«Энергия», 1986.

2. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». Учебное пособие для вузов. М.,«Энергия», 1976.

3. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1985.

4. Электротехнический справочник: В4, т.2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимов и др. (глав. Ред.Н.Н. Орлов) 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 518 с.

Приложение

Параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения классов напряжения 10 и 35 кВ мощностью 25 – 630 кВ·А ( ГОСТ 12022-76 )

Таблица П.1

Номинальная мощность, кВ·А

Класс напряжения, кВ

Потери, Вт

Напряжение короткого замыкания, %

Ток холостого хода, %

холостого хода

короткого

замыкания

25

10

130

600

4,5

3,2

40

10

175

880

4,5

3,0

63

10

240

1280

4,5

2,8

100

10

330

1970

4,5

2,6

100

35

420

1970

6,5

2,6

160

10

510

2650

4,5

2,4

160

35

620

2650

6,5

2,4

250

10

740

3700

4,5

2,3

250

35

900

3700

6,5

2,3

400

10

950

5500

4,5

2,1

400

35

1200

5500

6,5

2,1

630

10

1310

7600

5,5

2,0

630

35

1600

7600

6,5

2,0

Параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения классов напряжения 10 и 35 кВ мощностью 1000 – 80 000 кВ·А, переключаемых без возбуждения ( ГОСТ 11920-85 )

Таблица П.2

Номинальная мощность, кВ·А

Класс напряжения, кВ

Потери, Вт

Напряжение короткого замыкания, %

Ток холостого хода, %

холостого хода

короткого замыкания

1000

10

35

2100

2000

11 600

11 600

5,5

6,5

1,4

1,4

1600

10

35

3300

3500

17 500

18 000

5,5

6,5

1,3

1,3

2500

10

35

3900

3900

23 500

23 500

5,5

6,5

1,0

1,0

4000

10

35

5200

5300

33 500

33 500

7,5

7,5

0,9

0,9

6300

10

35

7400

7600

46 500

46 500

7,5

7,5

0,9

0,8

10 000

35

12 300

65 000

7,5

0,8

16 000

35

17 800

90 000

8,0

0,6

80 000

38,5

58 000

280 000

10,0

0,45


Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Таблица П.3

Класс напряжения,

кВ

3

6

10

15

20

35

110

150

220

330

500

Наибольшее рабочее напряжение,

кВ

3,6

7,2

12,0

17,5

24

40,5

126

172

252

363

525

Испытательное напряжение Uисп ,

кВ

18

25

35

45

55

85

200

230

325

460

630

Примечание. Обмотки масляных трансформаторов с рабочим напряжением до 1 кВ имеют

Uисп = 5 кВ.

Выбор способа прессовки стержней и ярм, формы сечения и коэффициента усиления ярма для современных трансформаторов [1]

Таблица П.4

Мощность трансформатора S , кВ∙А

Прессовка стержней

Прессовка ярм

Форма сечения ярма

Коэффициент усиления ярма

25 – 100

Расклиниванием с обмоткой

Балками стянутыми шпильками, расположенными вне ярма

3 – 5 ступеней

1,025

160 – 630

С числом ступеней на одну- две меньше числа ступеней стержня

1,015 – 1,025

1000 – 6300

Бандажами из стеклоленты

Балками, стянутыми стальными полубандажами


Число ступеней в сечении трехфазных масляных трансформаторов и коэффициент заполнения k кр

Таблица П.5

Мощность трансформатора, кВ·А

до 16

16

25

40-100

160-630

Ориентировочный диаметр стержня d , м

до 0,08

0,08

0,09

0,10-0,14

0,16-0,18

0,20

0,22

Число ступеней

1

2

3

4

5

6

6

7

8

Коэффициент k кр

0,636

0,786

0,851

0,861

0,890

0,91-0,92

0,913

0,918

0,928

Мощность трансформатора, кВ·А

1000-1600

2500-6300

10 000

16 000

25 000

32 000-80 000

Ориентировочный диаметр стержня d , м

0,24-0,26

0,28-0,30

0,32-0,34

0,36-0,38

0,40-0,42

0,45-0,50

0,53-0,56

0,60-0,67

0,71-0,75

Число ступеней

8

8

9

9

11

14

15

16

16

Коэффициент k кр

0,925

0,928

0,929

0,913

0,922

0,927

0,927

0,929

0,931

Мощность трансформатора, кВ·А

100 000-1 000 000

Ориентировочный диаметр стержня d , м

0,80-0,95

1,00-1,09

1,12-1,18

1,22

1,25-1,36

1,40-1,50

Число ступеней

12

13

15

16

17

18

Коэффициент k кр

0,892-0,904

0,899-0,907

0,903-0,909

0,910

0,912-0,913

0,913-0,914

Обычные пределы применения различных типов обмоток масляных трансформаторов

Таблица П.6

Тип обмотки

Применение на стороне

Материал обмоток

Пределы применения включительно

Число параллельных проводов

главное

возможное

по мощности трансформатора, кВ·А

по току обмотки стержня, А

по напряжению,

кВ

по сечению витка,

мм 2

от

до

Цилиндрическая одно- двухслойная из провода прямоугольного сечения

НН

ВН

Медь

до 630

от 15-18

до 800

до 6

от 5,04

до 250

1

4-8

Алюминий

до 630

от 10-13

до 600-650

до 6

от 6,39

до 300

Цилиндрическая многослойная из провода прямоугольного сечения

ВН

НН

Медь

от 630

до 80 000

от 15-18

до 1000-1200

10 и 35

от 5,04

до 400

1

4-8

Алюминий

до 16 000 -25 000

от 10-13

до 1000-1200

10 и 35

от 6,30

до 500

Цилиндрическая многослойная из провода круглого сечения

ВН

НН

Медь

до 630

от 0,5

до 80-100

до 35

от 1,094

до 42,44

1

1

2

1

Алюминий

до 630

от 2-3

до 125-135

до 35

от 1,37

до 50,24

Непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения

ВН

НН

Медь

от 160

и выше

от 15-18

и выше

от 3 до

110-220

от 5,04

и выше

1

3-5

Алюминий

от 100

и выше

от 10-13

и выше

от 3 до

110-220

от 6,39

и выше

Винтовая одно- и двух- ходовая

НН

Медь

от 160

и выше

от 300

и выше

до 35

от 75-100

и выше

4

Без ограниче-ния

Алюминий

от 100

и выше

от 150-200

и выше

до 35

от 75-100

и выше

Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН с учетом конструктивных требований. Масляные трансформаторы

Таблица П.7

Мощность трансформатора S, кВ·А

U исп

для НН,

кВ

НН от ярма

l 01 , мм

НН от стержня, мм

δ 01

а И1

а 01

l И1

25 50

5

15

картон 2×0,5

4,0

400 630*

5

Принимаем равным найденному по испыта-тельному напряжению обмотки ВН

картон 2×0,5

5,0

1000 2500

5

4,0

6,0

15

18

630 1600

18, 25 и 35

4,0

6,0

15

25

2500 6300

18, 25 и 35

4,0

8,0

17,5

25

630 и выше

45

5,0

10

20

30

630 и выше

55

5,0

13

23

45

Все мощности

85

6,0

19

30

70

* Для винтовой обмотки с испытательным напряжением U исп = 5 кВ размеры взять из следующей

строки (для мощностей 1000-2500 кВ·А)

Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН с учетом конструктивных требований. Масляные трансформаторы.

Таблица П.8

Мощность трансформатора S, кВ·А

U исп

для ВН,

кВ

ВН от ярма, мм

Между ВН иНН, мм

Выступ цилиндра l Ц2

Между ВН иНН, мм

l 02

δ Ш

а 12

δ 12

а 22

δ 22

25―100

18, 25 и 35

20

18

2,0

10

8,0

160―630

18, 25 и 35

30

15

3,0

15

10

1 000―6300

18, 25 и 35

50

20

4,0

20

18

630 и выше

45

50

2,0

20

4,0

20

18

2,0

630 и выше

55

50

2,0

20

5,0

30

20

3,0

160―630

85 (прим.1)

75

2,0

27

5,0

50

20

3,0

1 000―6300

85 (прим.1)

75

2,0

27

5,0

50

30

3,0

10 000 и выше

85

80

3,0

30

6,0

50

30

3,0

Примечания:

1. Для цилиндрических многослойных обмоток минимальное изоляционное расстояние а 12 = 27 мм. Электростатический экран – с изоляцией 3 мм. При расчете диаметра стержня магнитной системы и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания принимать а 12 = 30 мм.

2. При наличии прессующих колец расстояние до верхнего ярма принимать увеличенным против данных таблицы для трансформаторов 1000 – 6300 кВ·А на 45 мм,

для двухобмоточных трансформаторов 10 000 – 63 000 кВ·А — на 60 мм и для трехобмоточных трансформаторов этих мощностей — на 100 мм. Расстояние от нижнего ярма l 0 и в этих случаях выбирается по таблице.

Значения коэффициента k в формуле для масляных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Таблица П.9

Мощность трансформатора S , кВ∙А

Класс напряжения, кВ

10

35

110

до 250

400 – 630

1000 – 6300

10 000 – 80 000

0,63

0,53

0,51 – 0,43

0,65 – 0,58

0,52 – 0,48

0,48 – 0,46

0,68 – 0,58

Рекомендуемая индукция в стержнях масляных трансформаторов В , Тл

Таблица П.10

Марки стали

Мощность трансформатора S, кВ∙А

до 16

25–100

160 и более

3411, 3412, 3413

1,45–1,50

1,50–1,55

1,55–1,60

3404, 3405, 3406, 3407, 3408

1,50–1,55

1,55–1,60

1,55–1,65

Примечания: 1. В магнитных системах трансформаторов мощностью от 100 000 кВ∙А и более допускается индукция до 1,7 Тл.

2. При горячекатаной стали в магнитных системах масляных трансформаторов индукция до 1,4–1,45 Тл.

Ориентировочные значения b = 2 a2 / d для масляных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Таблица П.11

Мощность трансформатора, кВ∙А

Класс напряжения, кВ

10

35

110

До 100

0,55

100―630

0,46―0,40

1000―6300

0,26―0,24

0,32―0,28

6300―63 000

0,26

0,35

Примечания. 1. Для обмоток из алюминиевого провода значения b, полученные из

таблицы, умножить на 1,25.

Размеры пакетов – ширина пластин а и толщина пакетов b , мм, для магнитных систем без прессующей пластины с прессовкой стержня бандажами из стеклоленты ( n с и n я – число ступеней в сечении стержня и ярма; k кр – коэффициент заполнения круга для стержня)

Таблица П.12

стержня d, м

Стержень

Ярмо

Размеры пакетов а ×b , мм, в стержне

без прессующей пластины

с прессующей пластиной

n я

а я , мм

n с

k кр

n с

k кр

1

2

3

4

5

6

7

8

0,08

4

0,863

3

55

75× 14

65× 9

55× 9

40× 5

0,09

5

0,891

4

55

85× 15

75× 10

65× 6

55× 4

40× 5

0,10

6

0,917

5

55

95× 16

85× 10

75× 7

65× 5

55× 4

40× 4

0,11

6

0,905

5

65

105× 16

95× 11

85× 7

75× 6

65× 4

40× 7

0,12

6

0,928

5

60

115× 18

105× 11

90× 10

75× 8

60× 6

40× 4

0,13

6

0,918

5

65

125× 18

110× 16

100× 8

80× 9

65× 5

40× 6

0,14

6

0,919

5

65

135× 19

120× 17

105× 10

85× 9

65× 7

40× 5

0,15

6

0,915

5

85

145× 19

135× 13

120× 13

105× 9

85× 8

55× 7

0,16

6

0,913

5

85

155× 20

135× 23

120× 10

105× 7

85× 7

55× 7

0,17

6

0,927

5

85

160× 28

145× 17

130× 10

110× 10

85× 8

50× 8

0,18

6

0,915

5

95

175× 21

155× 25

135× 13

120× 8

95× 9

65× 8

0,19

7

0,927

6

0,890

5

100

180× 30

165× 17

145× 14

130× 8

115× 7

100× 5

75× 7

0,20

7

0,918

6

0,885

5

120

195× 22

175× 26

155× 15

135× 11

120× 6

105× 5

75× 7

0,21

7

0,922

6

0,890

5

130

200× 32

180× 22

160× 14

145× 8

130× 6

110× 8

90× 6

0,22

8

0,929

7

0,901

6

120

215× 23

195× 28

175× 15

155× 12

135× 9

120× 5

105× 4

75× 7

0,23

8

0,933

7

0,907

6

130

220× 34

205× 19

185× 16

165× 12

145× 9

130× 5

115× 5

90× 6

0,24

8

0,927

7

0,902

6

135

230× 34

215× 19

195× 17

175× 12

155× 9

135× 8

120× 5

95× 6

0,25

8

0,929

7

0,909

6

140

240× 35

220× 24

200× 16

180× 12

155× 11

140× 6

120× 6

100× 5

0,26

8

0,924

7

0,900

6

155

250× 35

230× 25

215× 13

195× 13

175× 10

155× 8

120× 9

105× 6

0,27

8

0,930

7

0,901

6

155

260× 36

240× 25

215× 20

195× 13

170× 11

155× 5

135× 7

105× 8

0,28

8

0,927

7

0,903

6

175

270× 37

250× 26

230× 17

215× 9

195× 11

175× 9

135× 13

105× 7

0,29

8

0,927

7

0,899

6

165

280× 37

260× 27

235× 21

210× 15

180× 13

165× 6

145× 6

115× 8

0,30

8

0,930

7

0,912

6

175

295× 28

270× 37

250× 18

230× 13

215× 8

175× 18

135× 12

105× 6

Примечания:

1. В магнитной системе с прессующей пластиной исключить последний – седьмой или восьмой – пакет стержня.

2. Крайний наружный пакет ярма имеет ширину а и толщину, равную сумме толщин трех крайних пакетов (5 – 7 или 6 – 8) при отсутствии прессующей пластины, или двух крайних пакетов (5 – 6 или 6 – 7) при её наличии.

Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и b в – мм, сечения в – мм2 )

Медный провод ПБ ― все размеры таблицы, за исключением провода размером b 17 и 18 мм

Алюминиевый провод АПБ ― все размеры таблицы вправо и вверх от жирной черты

Таблица П.13

a

b

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,12

2,24

2,36

2,50

2,65

2,80

3,00

3,15

3,35

3,55

3,75

4,00

4,25

4,50

4,75

5,00

5,30

5,60

a

b

3,75

5,04

5,79

6,39

7,14

8,04

8,83

3,75

4,00

5,39

5,79

6,19

6,44

6,84

7,24

7,64

8,12

8,60

8,89

9,45

10,1

10,7

4,00

4,25

5,74

6,59

7,29

8,14

9,16

10,1

11,4

4,25

4,50

6,09

6,54

6,99

7,29

7,74

8,19

8,64

9,18

9,72

10,1

10,7

11,4

12,1

13,0

13,6

4,50

4,75

6,44

7,39

8,19

9,14

10,3

11,3

12,8

14,4

4,75

5,00

6,79

7,29

7,79

8,14

8,64

9,14

9,64

10,2

10,8

11,3

12,0

12,7

13,5

11,5

15,2

16,2

17,2

5,00

5,30

7,21

8,27

9,18

10,2

11,5

12,7

14,3

16,2

18,3

5,30

5,60

7,63

8,19

8,75

9,16

9,72

10,3

10,8

11,5

12,2

12,7

13,5

14,3

15,1

16,3

17,1

18,2

19,3

20,1

21,5

5,60

6,00

8,19

9,39

10,4

11,6

13,1

14,5

16,3

18,4

20,8

23,1

6,00

6,30

8,61

9,24

9,87

10,4

11,0

11,6

12,2

13,0

13,8

14,3

15,2

16,2

17,1

18,4

19,3

20,6

21,8

22,8

24,3

25,9

27,5

6,30

6,70

9,17

10,5

11,7

13,0

14,7

16,2

18,2

20,6

23,2

25,9

29,3

6,70

7,10

9,73

10,4

11,2

11,7

12,4

13,1

13,8

14,7

15,5

16,2

17,2

18,3

19,3

20,8

21,8

23,2

24,7

25,8

27,5

29,3

31,1

32,9

34,6

7,10

7,50

10,3

11,8

13,1

14,6

16,4

18,2

20,5

23,1

26,1

29,1

32,9

36,6

7,50

8,00

11,0

11,8

12,6

13,2

14,0

14,8

15,6

16,6

17,6

18,3

19,5

20,7

21,9

23,5

24,7

26,3

27,9

29,1

31,1

33,1

35,1

37,1

39,2

43,9

8,00

8,50

11,7

13,4

14,9

16,6

18,7

20,7

23,3

26,2

29,6

33,1

37,4

41,6

46,7

8,50

9,00

12,4

13,3

14,2

14,9

15,8

16,7

17,6

18,7

19,8

20,7

22,0

23,3

24,7

26,5

27,8

29,6

31,4

32,9

35,1

37,4

39,6

41,9

44,1

46,8

49,5

9,00

9,50

13,1

15,0

16,7

18,6

20,9

23,2

26,1

29,4

33,2

37,1

41,9

46,6

52,1

9,50

10,00

13,8

14,8

15,8

16,6

17,6

18,6

19,6

20,8

22,0

23,1

24,5

26,0

27,5

29,5

31,0

33,0

35,0

36,6

39,1

41,6

44,1

46,6

49,1

52,1

55,1

10,00

10,60

14,6

16,8

18,7

20,8

23,4

26,0

29,1

32,8

37,1

41,5

46,8

52,1

58,5

10,60

11,20

15,5

16,6

17,7

18,7

19,8

20,9

22,0

23,4

24,7

25,9

27,5

29,1

30,8

33,1

34,7

37,0

39,2

41,4

43,9

46,7

49,5

52,3

55,1

58,5

61,9

11,20

11,80

18,7

20,9

23,2

26,1

29,0

32,5

36,6

41,3

46,3

52,2

58,1

65,2

11,80

12,50

18,5

19,8

20,9

22,1

23,4

24,6

26,1

27,6

29,0

30,7

32,6

34,5

37,0

38,8

41,3

43,8

46,0

49,1

52,3

55,4

58,5

61,6

65,4

69,1

12,50

13,20

23,4

26,0

29,2

32,5

36,4

41,0

46,3

51,9

58,5

65,1

73,1

13,20

14,00

24,8

26,2

27,6

29,3

31,0

32,5

34,5

36,6

38,7

41,5

43,6

46,4

49,2

52,0

55,1

58,6

62,1

65,6

69,1

73,3

77,5

14,00

15,00

29,6

33,2

37,0

41,5

46,7

52,7

59,1

66,6

74,1

83,1

15,00

16,00

31,6

33,6

35,5

37,2

39,5

41,9

44,3

47,5

49,9

53,1

56,3

59,1

63,1

67,1

71,1

75,1

79,1

83,9

88,7

16,00

17,00

47,2

53,2

59,4

67,1

75,6

84,1

94,3

17,00

18,00

53,1

55,8

59,4

63,0

66,6

71,1

75,6

80,1

84,6

89,1

94,5

99,9

18,00

Примечания:

1. Провод марок ПБ и АПБ выпускается с толщиной изоляции на две стороны 2δ = 0,45 (0,50), 0,55 (0,62), 0,72 (0,82), 0,96 (1,06), 1,20 (1,35), 1,35 (1,50), 1,68 (1,83) и 1,92 (20,7) мм.

2. Вне скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Медный провод марки ПБУ выпускается с размерами проволоки по стороне а от 1,8 до 5,6 и по стороне b от 6,7 до 18 мм с изоляцией толщиной 2δ = 1,35 (1,45), 2,00 (2,20), 2,48 (2,63), 2,96 (3,16), 3,60 (3,80), 4,08 (4,28) и 4,40 (4,65) мм.

Значения k Д для трехфазных трансформаторов

Таблица П.14

Мощность трансформатора S , кВ∙А

до 100

160–630

1000–6300

10 000–

16 000

25 000–

63 000

80 000–

100 000

k Д

0,97

0,96–0,93

0,93–0,85

0,84–0,82

0,82–0,81

0,81–0,80

Примечание. Для однофазных трансформаторов определять k Д по мощности 1,5S .

Номинальные размеры и сечения прямоугольного медного обмоточного провода марок ПСД и ПСДК (предпочтительные размеры) (размеры a и b – в мм, сечение – в мм2 )

Таблица П.15

a

b

1,40

1,60

1,80

2,00

2,24

2,50

2,80

3,15

3,55

4,00

4,50

5,00

5,60

4,00

5,39

6,19

6,84

7,64

8,60

9,45

10,7

4,50

6,09

6,99

7,74

8,64

9,72

10,7

12,1

13,6

5,00

6,79

7,79

8,64

9,64

10,80

12,0

13,5

15,2

17,2

5,60

7,63

8,75

9,72

10,80

12,20

13,5

15,1

17,1

19,3

21,5

6,30

8,61

9,87

10,40

12,20

13,80

15,2

17,1

19,3

21,8

24,3

27,5

7,10

9,73

11,20

12,40

13,80

15,50

17,2

19,3

21,8

24,7

27,5

31,1

34,6

8,00

11,00

12,60

14,00

15,60

17,60

19,5

21,9

24,7

27,9

31,1

35,1

39,2

43,9

9,00

12,40

14,20

15,80

17,60

19,80

22,0

24,7

27,8

31,4

35,1

39,6

44,1

10,00

13,80

15,80

16,60

19,60

22,00

24,5

27,5

31,0

25,0

39,1

44,1

49,1

11,20

24,70

27,5

30,8

34,7

39,2

43,9

49,5

55,1

12,50

27,60

Примечание. Номинальная удвоенная толщина изоляции 2δ = 0,27÷0,48 мм. В расчете принимать для проводов с размером b ≤ 5,60 мм, 2δ = 0,45 мм; для проводов с размером b ≥ 6,30 мм – 2δ = 0,50 мм.

Ориентировочное увеличение в процентах массы медного провода марки ПБ за счет изоляции

Таблица П.16

Диаметр провода, мм

При толщине изоляции 2δ, мм

0,72

1,20

1,92

4,08

5,76

1,18

18

35

1,40

14

27

1,60

12

23

1,80

10

19

2,00

9

17

2,12

8,5

16

2,50

7,5

12,5

22

3,00

6

10

18

3,55

5

9

14

4,00

4,5

8

12

34

54

4,50

4

7

11

28

46

5,20

4

6

10

24

38

Примечание . Для промежуточных значений диаметра провода и толщины изоляции можно пользоваться линейной интерполяцией.

Номинальные размеры сечения и изоляции круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2δ = 0,30 (0,40) мм

Таблица П.17

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Марка ПБ – медь

2,00

3,14

3,0

4,00

12,55

1,5

1,18

1,094

6,0

2,12

3,53

3,0

4,10

13,2

1,5

1,25

1,23

5,5

2,24

3,94

3,0

4,25

14,2

1,5

Марка ПБ – медь

Марка АПБ – алюминий

2,36

4,375

2,5

4,50

15,9

1,5

1,32

1,37

5,0

2,50

4,91

2,5

4,75

17,7

1,5

1,40

1,51

5,0

2,65

5,515

2,5

5,00

19,63

1,5

1,50

1,77

4,5

2,80

6,16

2,5

5,20

21,22

1,5

1,60

2,015

4,0

3,00

7,07

2,5

Марка АПБ – алюминий

1,70

2,27

4,0

3,15

7,795

2,0

5,30

22,06

1,5

1,80

2,545

3,5

3,35

8,81

2,0

6,00

28,26

1,5

1,90

2,805

3,5

3,55

9,895

2,0

8,00

50,24

1,0

3,75

11,05

1,5

Примечания: 1. Провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 2δ = 0,30 (0,40); 0,72 (0,82); 0,96 (1,06) и 1,20 (1,35) мм;

провод диаметром от 2,24 мм и выше – также с изоляцией 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75 мм и выше – также с изоляцией 2,88 (3,08); 4,08 (4,33)

и 5,76 (6,11) мм.

2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Увеличение массы провода за счет изоляции дано для медного провода. Для алюминиевого провода марки АПБ данные таблицы по увеличению массы умножить на 3,3.

4. Увеличение массы провода марок ПБ и АПБ с усиленной изоляцией принимают по табл. 5.4 с учетом прим. 3 к табл. 5.1.

5. Провод марок ПСД и ПСДК выпускается в пределах диаметров от 1,18 до 5,0 мм и провод марок АПСД и АПСДК – от 1,32 до 5,0.

6. Толщина изоляции провода марок ПСД, ПСДК, АПСД и АПСДК при диаметрах до 2,12 мм 2δ = 0,29 мм (в расчете принимать 0,30 мм), при диаметрах от 2,24 до 5,0 мм

2δ = 0,35÷0,38 мм (в расчете принимать 0,40 мм).

7. Для провода марок ПСД и ПСДК данные таблицы по увеличению массы умножить на 1,75 для диаметров от 1,18 до 2,12 мм и на 2,1 для диаметров от 2,24 мм и выше.

Для алюминиевого провода марок АПСД и АПСДК учитывать прим. 3.

Ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции для марки ПБ при нормальной толщине изоляции на две стороны
2δ = 0,45 мм

Таблица П.18

а , мм

b , мм

1,40–1,80

1,90–2,65

2,80–3,75

4,00–7,00

3,75–7,50

3,5

3,0

2,5

2,0

8,0–18,0

2,5

2,0

2,0

1,5

Примечания:

1. При другой толщине изоляции данные из таблицы умножить при 2δ = 0,96 мм на 2,5; при 2δ = 1,35 мм на 3,5; при 2δ = 1,92 мм на 5,0.

2. Для провода марок ПСД и ПСДК данные из таблицы умножать при 2δ = 0,45 мм на 1,7; при 2δ = 0,50 мм 2,0.

Значение коэффициента k б для расчета потерь в баке

Таблица П.19

Мощность, кВ А

До 1000

1000 – 4000

6300 – 25 000

16 000 – 25 000

40 000 – 63 000

k

0,015 – 0,02

0,025 – 0,04

0,04 – 0,045

0,045– 0,052

0,06 – 0,07

Значения k max при различных значениях u р /u а

Таблица П.20

uр /uа

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

k max

1,51

1,63

1,75

1,95

2,09

uр /uа

5,0

6,0

8,0

10,0

14 и более

k max

2,19

2,28

2,38

2,46

2,55

Площади сечения стержня П ф,с и ярма П ф,я и объем угла V y плоской шихтованной магнитной системы без прессующей пластины и с прессующей пластиной с размерами пакетов по табл. 11

Таблица П.21

d , м

Без прессующей пластины

С прессующей пластиной

П ф,с ,

см 2

П ф,я ,

см 2

V y ,

см 3

П ф,с ,

см 2

П ф,я ,

см 2

V y ,

см 3

0,19

262,8

267,3

4118

252,3

253,3

4012

0,20

288,4

296,2

4811

277,9

273,4

4685

0,21

319,2

327,2

5680

308,4

311,6

5522

0,22

353,0

360,5

6460

342,5

343,7

6334

0,23

387,7

394,0

7482

376,9

378,4

7342

0,24

419,3

425,6

8428

407,9

409,4

8274

0,25

456,2

462,6

9532

446,2

448,6

9392

0,26

490,6

507,1

10 746

478,0

488,5

10 550

0,27

532,6

543,4

12 018

515,8

518,6

11 758

0,28

570,9

591,1

13 738

556,2

566,6

13 480

0,29

612,4

622,8

14 858

594,0

596,4

14 554

0,30

657,2

675,2

16 556

644,6

654,2

16 336

0,31

702,0

715,8

18 672

683,0

689,4

18 312

0,32

746,2

762,4

20 144

732,7

743,9

19 880

0,33

797,1

820,2

22 382

770,1

779,2

21 828

0,34

844,8

860,8

23 732

828,6

837,4

23 416

0,35

903,6

927,6

26 814

868,6

876,0

26 118

0,36

929,2

948,8

27 944

910,3

917,5

27 574

0,37

988,8

1003,8

30 606

969,8

975,8

30 228

0,38

1035,8

1063,4

33 074

1019,6

1037,6

32 716

0,39

1105,2

1123,6

35 966

1080,0

1085,8

35 438

0,40

1155,6

1167,6

39 550

1143,2

1150,4

39 284

0,42

1282,9

1315,0

46 220

1255,0

1270,0

45 528

0,45

1479,2

1500,2

56 560

1451,2

1460,2

55 860

0,48

1688,9

1718,7

68 274

1657,4

1670,1

67 424

0,50

1816,4

1843,9

76 604

1788,4

1800,7

75 846

0,53

2044,8

2077,8

92 752

2013,6

2030,6

91 832

0,56

2286,2

2316,7

107 900

2258,9

2275,4

107 120

0,60

2639,4

2690,9

133 770

2596,5

2618,4

133 370

0,63

2892,5

2958,3

154 240

2869,1

2916,3

153 340

0,67

3273,9

3397,7

186 170

3226,6

3273,0

184 350

0,71

3688,0

3797,8

222 880

3651,2

3729,8

221 310

0,75

4115,7

4251,8

262 210

4055,7

4140,2

259 430

Удельные потери в стали р и в зоне шихтованного стыка рз для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 по ГОСТ 21427-83 и для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х толщиной 0,35, 0,30 и 0,28 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

Таблица П.22

р , Вт/кг

р з , Вт/м2

В , Тл

3404,

0,35 мм

3404,

0,30 мм

3405,

0,35 мм

М4Х,

0,28 мм

Одна пластина

Две пластины

0,80

1,00

1,20

1,22

1,24

1,26

1,28

1,30

1,32

1,34

1,36

1,38

1,40

1,42

1,44

1,46

1,48

1,50

1,52

1,54

1,56

1,58

1,60

1,62

1,64

1,66

1,68

1,70

1,72

1,74

1,76

1,78

1,80

1,82

1,84

1,86

1,88

0,320

0,475

0,675

0,697

0,719

0,741

0,763

0,785

0,814

0,843

0,872

0,901

0,930

0,964

0,998

1,032

1,066

1,100

1,134

1,168

1,207

1,251

1,295

1,353

1,411

1,472

1,536

1,600

1,672

1,744

1,824

1,912

2,000

2,090

2,180

2,270

2,360

0,300

0,450

0,635

0,659

0,683

0,707

0,731

0,755

0,779

0,803

0,827

0,851

0,875

0,906

0,937

0,968

0,999

1,030

1,070

1,110

1,150

1,190

1,230

1,278

1,326

1,380

1,440

1,500

1,560

1,620

1,692

1,776

1,860

1,950

2,040

2,130

2,220

0,280

0,425

0,610

0,631

0,652

0,673

0,694

0,715

0,739

0,763

0,787

0,811

0,835

0,860

0,869

0,916

0,943

0,970

1,004

1,038

1,074

1,112

1,150

1,194

1,238

1,288

1,344

1,400

1,460

1,520

1,588

1,664

1,740

1,815

1,890

1,970

2,060

0,245

0,370

0,535

0,555

0,575

0,595

0,615

0,635

0,658

0,681

0,704

0,727

0,750

0,778

0,806

0,834

0,862

0,890

0,926

0,962

1,000

1,040

1,080

1,132

1,184

1,244

1,312

1,380

1,472

1,564

1,660

1,760

1,860

1,950

2,040

2,130

2,220

170

265

375

387

399

411

423

435

448

461

474

497

500

514

526

542

556

570

585

600

615

630

645

661

677

695

709

725

741

757

773

789

805

822

839

856

873

215

345

515

536

557

578

589

620

642

664

686

708

730

754

778

802

826

850

878

906

934

962

990

1017

1044

1071

1098

1125

1155

1185

1215

1245

1275

1305

1335

1365

1395

1,90

1,95

2,00

2,450

2,700

3,000

2,300

2,530

2,820

2,150

2,390

2,630

2,400

2,530

2,820

890

930

970

1425

1500

1580

Значения коэффициента k п.у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали различных марок при В = 0,91,7 Тл и f = 50 Гц

Таблица П.23

Число углов со стыками

Марка стали и её толщина

3412,

0,35 мм

3413,

0,35 мм

3404,

0,35 мм

3404, 0,30 мм;

3405, 0,35 мм

3405,

0,30 мм

М6Х,

0,35 мм

М4Х,

0,28 мм

косыми

прямыми

Трехфазная магнитная система (три стержня)

6

7,48

7,94

8,58

8,75

8,85

8,38

9,10

5*

1*

8,04

8,63

9,38

9,60

9,74

9,16

10,10

4

2

8,60

9,33

10,18

10,45

10,64

9,83

11,10

6

10,40

11,57

12,74

13,13

13,52

12,15

14,30

Однофазная магнитная система (два стержня)

4

4,60

4,88

5,28

5,40

5,44

5,16

5,60

4

6,40

7,18

7,84

8,08

8,32

7,48

8,80

* Комбинированный стык по рис. 2.17, в [1].

Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q з для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f = 50 Г

Таблица П.24

В , Тл

Марка стали и её толщина

q з , В·A/м2

3404,

0,35 мм

3404,

0,30 мм

3405,

0,35 мм

3405,

0,30 мм

3404

3405

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,22

1,24

1,26

1,28

1,30

1,32

1,34

1,36

1,38

1,40

1,42

1,44

1,46

1,48

0,040

0,120

0,234

0,375

0,548

0,752

0,782

0,811

0,841

0,870

0,900

0,932

0,964

0,996

1,028

1,060

1,114

1,168

1,222

1,276

0,040

0,117

0,230

0,371

0,540

0,742

0,768

0,793

0,819

0,844

0,870

0,904

0,938

0,972

1,006

1,040

1,089

1,139

1,188

1,238

0,039

0,117

0,227

0,366

0,533

0,732

0,758

0,783

0,809

0,834

0,860

0,892

0,924

0,956

0,988

1,020

1,065

1,110

1,156

1,210

0,038

0,115

0,223

0,362

0,525

0,722

0,748

0,773

0,799

0,824

0,850

0,880

0,910

0,940

0,970

1,000

1,041

1,082

1,123

1,161

40

80

140

280

1000

4000

4680

5360

6040

6720

7400

8200

9000

9800

10 600

11 400

12 440

13 480

14 520

15 560

40

80

140

280

900

3700

4160

4620

5080

5540

6000

6640

7280

7920

8560

9200

10 120

11 040

11 960

12 880

Продолжение таблицы П.24

В , Тл

Марка стали и её толщина

q з , В·A/м2

3404,

0,35 мм

3404,

0,30 мм

3405,

0,35 мм

3405,

0,30 мм

3404

3405

1,50

1,52

1,54

1,56

1,58

1,60

1,62

1,64

1,66

1,68

1,70

1,72

1,74

1,76

1,78

1,80

1,82

1,84

1,86

1,88

1,90

1,95

2,00

1,330

1,408

1,486

1,575

1,675

1,775

1,958

3,131

2,556

3,028

3,400

4,480

5,560

7,180

9,340

11,500

20,240

28,980

37,720

46,460

55,200

89,600

250,000

1,289

1,360

1,431

1,511

1,600

1,688

1,850

2,012

2,289

2,681

3,073

4,013

4,953

6,364

8,247

10,130

17,670

25,210

32,750

40,290

47,830

82,900

215,000

1,246

1,311

1,376

1,447

1,524

1,602

1,748

1,894

2,123

2,435

2,747

3,547

4,347

5,551

7,161

8,770

15,110

21,450

27,790

34,130

40,740

76,900

180,000

1,205

1,263

1,321

1,383

1,449

1,526

1,645

1,775

1,956

2,188

2,420

3,080

3,740

4,736

6,068

7,400

12,540

17,680

22,820

27,960

33,100

70,800

145,000

16 600

17 960

19 320

20 700

22 100

23 500

25 100

26 700

28 600

30 800

33 000

35 400

37 800

40 800

44 400

48 000

52 000

56 000

60 000

64 000

68 000

80 000

110 000

13 800

14 760

15 720

16 800

18 000

19 200

20 480

21 760

23 160

24 680

27 000

28 520

30 840

33 000

35 000

37 000

39 800

43 600

47 400

51 200

55 000

65 000

75 000

Значения коэффициента k т.у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,3 мм при f = 50 Гц

Таблица П.25

Число углов со стыками

индукция В, Тл

косыми

прямыми

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

6

5

4

-

-

1

2

6

26,0

32,25

38,5

58,5

27,95

34,83

41,7

64,7

27,95

35,20

42,45

65,6

26,0

33,25

40,5

64,7

22,10

27,85

33,66

52,0

Удельные теплопроводности λ изоляционных и других материалов

Таблица П.26

Материал

λ, Вт/(м · °С)

Бумага кабельная сухая

Бумага кабельная в масле

Бумага кабельная, пропитанная лаком

Электроизоляционный картон

Лакоткани электроизоляционные

Гетинакс

Текстолит

Стеклотекстолит

Лак бакелитовый и др. лаки

Масло при отсутствии конвекции

Электротехническая сталь в пакетах:

вдоль пластин

поперек пластин

Нагревостойкое покрытие стали

Медь

Алюминий

0,12

0,17

0,17

0,17

0,25

0,17 – 0,175

0,146 – 0,162

0,178 – 0,182

0,3

0,1

22,3

4,75 – 4,85

0,8

390

226

Значения коэффициента k з

Таблица П.27

h к /а

0,07 –

0,08

0,08 –

0,09

0,1

0,11 –

0,12

0,13 –

0,14

0,15 –

0,19

0,2 и

более

k з

1,10

1,05

1,0

0,95

0,90

0,85

0,80

Типы баков силовых масляных трансформаторов

Таблица П.28

Тип бака

Рисунок [1]

Вид

охлаждения

Пределы применения по мощности, кВ·А

Бак с гладкими стенками

М

до 25 – 40

Бак со стенками в виде волн

9.14

М

от 40 – 63 до 630

Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый)

9.15

М

от 40 – 63 до 1600

Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами

9.16

М

от 100 до 6300

Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами

9.17

М

от 2500 до 10 000

Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами с дутьем

9.6

Д

от 10 000 до 80 000

Бак с охладителями с принудительной циркуляцией масла и с дутьем

ДЦ

от 63 000 и выше

Минимально допустимые расстояния от отводов до заземленных частей бака

(рис. 12 и 13)

Таблица П.29

Испытательные

отводы, кВ

25

35

45

55

85

100

Изоляционные расстояния,

мм

S1

15

25

35

40

42

45

S2

15

23

32

40

40

40

S3

25

30

50

70

90

150

S4

15

20

25

25

25

30

S5

45

60

82

105

125

200

Диаметр отвода ВН, мм

d1

4

6

6

8

10

15

Диаметр отвода НН, мм

d2

6

10

14

16

20

25

Данные круглых и овальных труб, применяемых в масляных силовых трансформаторах

Таблица П.30

Формы труб

Размеры сечения, мм

Толщина стенки, мм

Поперечное сечение в свету, мм2

Поверхность 1 м, м2

Масса в 1 м, кг

металла

масла в трубе

Круглая

Овальная

Круглая

Ø 51

72×20

Ø 30

1,5

1,5

1,2

1810

890

600

0,16

0,16

0,0942

1,82

1,82

0,845

1,63

0,79

0,54

Формы труб

Шаг, мм

Радиус изгиба, мм

R

Число рядов труб при мощности, кВ·А

между рядами t р

в ряду

tT

63 – 160

250 – 630

1000 –

1600

Круглая

Овальная

Круглая

75

100

55

70

50

50

150

188

150

1

1

1

2

1

1

2 – 3

1 – 2

2 – 3

Минимальное расстояние оси трубы от дна и крышки бака для масляных силовых трансформаторов. Трубы круглого сечения Ø 51 мм

Таблица П. 31

а, мм

50 – 80

100 – 150

170 – 200

250 – 280

с min

60

75

90

120

emin

70

85

100

130

Примечание. Для труб овального сечения 72×20 мм при тех же размерах а значения с min и emin , найденные из таблицы, увеличивать на 10 мм.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий