Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний

Расчет проводим для трехфазного трансформатора стержневого типа с концентрическими обмотками.

Мощность одной фазы и одного стержня:

Номинальные (линейные) токи на сторонах:

НН:

ВН:

Фазные ток обмоток НН (схема соединения - звезда) равны линейным токам.

Фазные ток обмоток ВН (схема соединения - звезда) равны линейным токам.

Фазные напряжения обмоток НН (схема соединения - звезда) равны:

НН:

Фазные напряжения обмоток ВН (схема соединения - звезда) равны:

ВН:

Испытательные напряжения обмоток (таблица 4.1): для обмотки ВН U_ИСП=85 кВ; для обмотки НН U_ИСП=5 кВ.

По таблице 5.8 выбираем тип обмоток:

- обмотка НН (напряжение 0, 398 кВ) при токе 1339 А винтовая из прямоугольного медного провода;

- обмотка ВН (напряжение 20, 207 кВ) при токе 26, 4 А непрерывная катушечная из прямоугольного медного провода.

Для испытательного напряжения обмотки ВН U_ИСП=85 кВ по таблице 4.5 находим изоляционные расстояния (рисунок 3.5): a'₁₂=27 мм; l'₀₂=75 мм; a'₂₂=30 мм; для U_ИСП=5 кВ (таблица 4.4) находим a'₀₁=15 мм.

Определение исходных данных расчета.

Приведенная ширина двух обмоток определяется по формуле (3.28):

где k=0, 51 (таблица 3.3)

Приведенный канал рассеяния:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

%

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

%

Согласно указаниям раздела 2.3 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему по (рисунок 2.5д) с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне (рисунок 2.17б). Прессовка стержней бандажами из стеклоленты (рисунок 2.18б), ярм - стальными балками (рисунок 2.21а). Материал магнитной системы - рулонная сталь марки 3404 толщиной 0, 35 мм.

Определение основных размеров трансформатора

Диаметр стержня определяем по (3.17):

где β = 1, 8 (таблица 3.12);

k_Р ≈ 0, 95 - коэффициент Роговского, принятый коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (раздел 3.7);

B_С = 1, 57 Тл - индукция в стержне (таблица 2.4);

согласно (3.67);

где: k_КР = 0, 928 (таблица 2.5), k_З = 0, 97 (таблица 2.2).

Выбираем ближайший нормализованный диаметр (с. 87):

d_Н = 0, 26 м.

Определяем значение β _Н согласно выбранного диаметра (3.69):

Радиальный размер обмотки НН предварительно по (3.71):

где k₁ = 1, 4 (раздел 3.7).

Средний диаметр канала между обмотками предварительно определяем по формуле (3.33):

где а=1, 4 (таблица 3.4)

Высота обмотки l определяем по (3.72):

Активное сечение стержня, т.е. чистое сечение стали по (3.73):

Электродвижущая сила одного витка (3.74):

 

Расчет обмоток НН и ВН

Расчет обмотки НН

Число витков обмотки НН:

Напряжение одного витка u_B:

Средняя плотность тока в обмотках по (5.4):

где k_Д = 0, 91 (таблица 3.6).

Сечение витка ориентировочно определяем по (6.6):

По таблице 5.8, учитывая значения мощности 1600 кВ·A, тока на один стержень 1339 A, номинального напряжения обмотки 690 В и сечения витка 384, 8 мм², выбираем конструкцию винтовой обмотки из прямоугольного провода. Размер радиального канала предварительно h_К=5 мм, согласно рекомендациям раздел 6.1. Число реек по окружности обмотки 12, ширина междувитковых прокладок b_ПР=40 мм, (раздел 5.2).

Ориентировочный осевой размер витка (6.18):

Исходя из ограничения для масляных трансформаторов q=2000 Вт/мм² и полученного значения h_В1=17, 7 мм, плотность тока J=3, 5 МА/м² задает максимальный размер медного провода b_max=15 мм (график 5.34а). Для предварительно рассчитанных параметров и рекомендаций раздела 5.7, выбираем двухходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределенной транспозицией (рисунок 2.1(м)).

Рисунок 2.1 - Обмотка НН (винтовая).

По полученным ориентировочным значениям П'_В и h_В1 в таблице 5.2 подбираем сечение витка из 12 параллельных проводов:

, разделенных на две группы по 6 проводов с каналами по 5 мм между группами витка и между витками (рисунок 2.2(м)).

 

	Рисунок 2.2 - Сечение витка винтовой обмотки НН Масштаб 2, 5: 1.

 

Для частичной компенсации разрыва в обмотке ВН при регулировании напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН шесть радиальных каналов по 10 мм.

Полное сечение витка:

Плотность тока:

По графику (рисунок 5.34а) находим для J=3.39 МА/м² и b=7, 5 мм значение q=900 Вт/м².

Осевой размер (высота) для двухходовой обмотки с равномерно распределенной транспозицией (6.23), с учетом толщины изоляции и шести радиальных каналов по 10 мм:

k=0.95, согласно раздела 6.1.

Радиальный размер обмотки:

По таблице 4.4 для U_ИСП=5 кВ, S=1600 кВ·А и винтовой обмотки находим а₀₁ = 15 мм. Обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размерами:

Ø

Внутренний диаметр обмотки:

Внешний диаметр обмотки:

Плотность теплового потока на поверхности обмотки НН (7.19):

где: b^' –размер провода с изоляцией; предварительно принимаем k_Д=1, 05.

Масса металла обмотки (7.6):

где:

Уточненную массу провода определяем по таблице 5.5:

2.2 Расчет обмотки ВН

Выбираем схему регулирования рисунок 2.3(м) с выводом концов всех трех фаз обмотки к одному трехфазному переключателю (разделы 6.2, 6.3). Контакты переключателя рассчитываются на рабочий ток 26, 4 А. Наибольшее напряжение между контактами переключателя в одной фазе, согласно раздела 6.2: %

- рабочее: ;

- испытательное:

Рисунок 2.3 - Схема выполнения ответвлений в обмотке ВН.

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить выводы, согласно таблицы 2.1(м).

Таблица 2.1-Схема соединения ответвлений обмотки ВН

Напряжение, В	Ответвления обмотки
	A2A3 B2B3 C2C3
	A3A4 B3B4 C3C4
	A4A5 B4B5 C4C5
	A5A6 B5B6 C5C6
	A6A7 B6B7 C6C7

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении определяем (6.27):

Число витков на одной ступени регулирования (6.28):

Для пяти ступеней число витков на ответвлениях для обмотки ВН определяется (таблица 2.2(м)):

Таблица 2.2- Расчет числа витков на ответвлениях для обмотки ВН

Напряжение, В	Число витков на ответвлениях
	1215+2 31=1277
	1215+31=1246
	1215-31=1184
	1215-2 31=1153

Ориентировочная плотность тока (6.33):

Ориентировочное сечение витка (6.34):

По таблице 5.8, с учетом S=1600 кВ·А; I₂=26, 4 А; U₂=35000 В; П'₂=7, 39 мм² , выбираем непрерывную катушечную обмотку из медного прямоугольного провода. По сортаменту медного обмоточного провода выбираем провод марки ПБ (таблица 5.2):

В двух верхних и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод того же размера с усиленной изоляцией 1, 35 (1, 5) мм, с размерами провода в изоляции 2, 9× 7, 1 мм (таблица 4.10).

Плотность тока в обмотке:

На графиках (рисунок 5.34а) определяем (J₂=3, 46 и b=5, 6 мм) плотность теплового потока на охлаждаемой поверхности обмотки .

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по h'_К=4, 5 мм между всеми катушками (рисунок 2.4(м)). Две крайние катушки вверху и внизу отделены каналами по 7, 5 мм (таблица 4.10). Канал в месте разрыва обмотки h_КР=12 мм (таблица 4.9). Осевой размер катушки b'=6, 1 мм.

Рисунок 2.4 - Обмотка ВН (непрерывная)

Число катушек на стержне ориентировочно:

Число витков в катушке ориентировочно:

(рисунок 2.5(м)), и радиальный размер a'₂=1, 9∙ 21=39, 9≈ 40 мм, с учетом катушек с усиленной изоляцией a₂ =42 мм.

Рисунок 2.5 - Сечение катушки непрерывной обмотки ВН.

Масштаб 2: 1

Распределение витков по катушкам показано в таблице 2.3(м):

Таблица 2.3 - Распределение витков по катушкам:

43 основные катушки В по 22 витков
7 основные катушки Г по 21 витку
8 регулировочные катушки Д по 15, 5 витков
4 катушки с усиленной изоляцией Е по 15 витков
Всего: 62 катушки

Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов показаны на рисунке 2.6(м). Данные катушек приведены в таблицах 2.4(м) и 2.5(м).

 

Рисунок 2.6 - Основные размеры обмоток трансформатора

Масштаб 1: 2

Осевой размер обмотки:

l₂=∑ h_КАТ+∑ h_КАН=(6, 1·58+7, 1·4+0, 95(7, 5·4+12+4, 5·56))·10^-3= 0, 66 м.

Согласно раздела 4.3 принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках наматывается обмотка:

Ø

Учитывая условия: испытательные напряжения U_ИСП=5 кВ (НН), U_ИСП = 85 кВ (ВН) и мощности трансформатора S = 1600 кВ·А по таблицам 4.4, 4.5 находим параметры:

Таблица 2.4 – Технические параметры обмоток НН и ВН

Канал между обмотками ВН и НН	а'12=27 мм
Толщина бумажно-бакелитового цилиндра обмотки НН	δ '01=4 мм
Толщина бумажно-бакелитового цилиндра обмотки ВН	δ '12=5 мм
Выступ бумажно-бакелитового цилиндра за высоту обмотки НН	l'Ц1=25 мм
Выступ бумажно-бакелитового цилиндра за высоту обмотки ВН	l'Ц2=55 мм
Расстояние между обмотками ВН соседних стержней	a'22=30 мм
Толщина междуфазной перегородки	δ '22=3 мм
Расстояние обмотки ВН до ярма	l02=75 мм

Плотность теплового потока на поверхности обмотки для самой широкой катушки B (7.19):

Таблица 2.5 - Параметры катушек обмотки ВН трансформатора

Данные	Обозначения катушек	Всего
В	Г	Д	Е
Назначение катушки	Основная	Основная	Регулировочная	С усиленной изоляцией	-
Катушек на стержень
Число витков в катушке			15, 5		-
Всего
Размеры провода без изоляции, мм	1, 4× 5, 6	1, 4× 5, 6	-
Размеры провода с изоляцией, мм	1, 9× 6, 1	2, 9× 7, 1	-
Сечение витка, мм2	7, 625	7, 625	7, 625	7, 625	7, 625
Плотность тока, МА/м2	3, 46	3, 46	3, 46	3, 46	3, 46
Размер, мм радиальный осевой	6, 1	6, 1	6, 1	43, 5 7, 1
Масса провода, кг: без изоляции с изоляцией	-	-	-	-	364, 8 372, 1
Диаметры, м: внутренний внешний	-	-	-	-	0, 404 0, 488

Масса металла обмотки (7.6):

G'_О2=28·10³·c·D_СР·w₂·П₂=28·10³·3·0, 444·1277·7, 625·10^-6=364, 8 кг

Масса провода в обмотке с изоляцией:

G_ПР2=k_из·G_O2 =1, 035·364, 8=377, 6 кг;

где k_из =1, 035 (таблица 5.5[1])

Масса металла (меди) двух обмоток:

G_О=254, 6+364, 8=619, 4 кг.

Масса провода двух обмоток:

G_ПР=259, 7+377, 6=637, 3 кг.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: