8. Тепловой расчет трансформатора

8.1. Тепловой расчет обмоток

Внутренний перепад температуры в обмотке НН согласно 9.1 [1]

, (8.1)

где — теплопроводность изоля­ции провода, по табл. 9.1 [1], = 0,17

.

Внутренний перепад температуры в обмотке ВН согласно 9.2 [1]

, (8.2)

где р – потери, выделяющиеся в общего объёма обмотки. Для медного провода определяется согласно формуле 9.9 [1]

; (8.3)

- средняя теплопроводность обмотки согласно 9.11 [1]

, (8.4)

где - теплопроводность междуслойной изоляции, находит­ся по табл. 9.1 [1].

=0,17

- средняя условная теплопроводность обмот­ки без учета междуслойной изоляции, согласно 9.12 [1]

, (8.5)

.

.

Средний перепад температуры составляет полного перепада

Обмотка НН: .

.

Обмотка ВН: .

.

Перепад температуры на поверхностях обмоток согласно 1 [9.13]

, (8.6)

где k = 0,285.

Обмотка НН: =13,149 .

Обмотка ВН: =16,62 .

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу согласно 9.15 [1] .

(8.7)

Обмотка НН :

ºС.

Обмотка ВН:

ºС.

8.2 Тепловой расчёт бака

По табл. 9.3 [1] в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию гладкого бака со стенками в виде волн.

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака. До окончательной разработки конструкции внешние габариты прессующих балок принимаем равными внешнему габариту обмотки ВН.

Рис. 8.1. Основные размеры бака.

Согласно рис. 9.5 а должны быть определены следую­щие минимальные расстояния и размеры:

s₁ — изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки по табл. 9.4 [1] s₁ =20 мм ;

s₂ - изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака по табл. 9.4 [1]

s₂ =20 мм;

d₁—диаметр изолированного отвода обмотки ВН при классах напряжения 10 и 35 кВ, d₁=20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;

s₃—изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН или СН до обмотки ВН по табл. 9.5 [1] s₃ =25мм;

s₄—изоляционное расстояние от отвода обмотки НН или СН до стенки бака

по табл. 9.4 [1] s₄=20мм;

d₂—диаметр изолированного отвода от обмотки НН или СН, равный d₁

Минимальная ширина бака согласно 9.16 [1]

B = D^”₂ + (s₁ + s₂ + d₁ +s₃ + s₄ + d₂). (8.8)

В=285,7+(20+20+20+25+20+150)=405,37 мм.

Принимаем В=450 мм. при центральном положении активной части трансформатора в баке.

Длина бака согласно 9.17 [1]

A = 2C + D”₂ + 2 s₅ , (8.9)

где s₅ = s₃ + d₂ +s₄.

s₅ =25+15+20=60 мм.

А=2·295,7+285,7+2·60=997,1мм.

Принимаем А=1030мм.

Высота активной части

_. = l_с + 2h_я+ n , (8.10)

где п—толщина подкладки под нижнее ярмо, n =40мм .

мм.

Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.6 [1]

Н_я,к = 160 мм.

Глубина бака

Н_б = Н_а,ч + Н_я,к . (8.11)

Н_б = 637 + 160 =797 мм.

Поверхность излучения стенки согласно 9.33 [1]

П_и,в=[2· (А-В)+π · (B+2b)] ·Н_в·10^-6 , (8.12)

где b – наибольшая глубина волны b=300 мм ;

Н_в - высота волнистой стенки на 100 мм меньше предварительно рассчитанной глубины бака.

Рис. 8.2. Форма и основные размеры стенки бака с волнами.

.

Развернутая длина волны согласно 9.34 [1]

l_В = 2· b+t— 0.86· d. (8.13)

где с - минимальная ширина масляного канала с=10 мм

t - шаг волны стенки согласно 9.35 [1]

t=а+с+2·δ , (8.14)

где а - ширины воздушного канала волны , а =25 мм ;

δ – толщина стенки δ =1 мм.

t = 25+10+2·1=37 мм.

мм

Число волн согласно 1 [9.36]

m = [2· (A — В) + π· В]/t . (8.15)

.

Поверхность конвекции стенки согласно 9.37 [1]

П_к,в= m·l_B·k_B ·H_в·10^-6, (8.16)

где k_B — коэффициент, учитывающий затруднение конвек­ции воздуха в воздушных каналах волн ,

k_B =l—α²/190,

где α=b/а.

Полная поверхность излучения бака согласно 9.38 [1]

П_и=П_и,в+П_р+П_кр·0,5, (8.18)

где П_р—поверхность верхней рамы бака

П_р=0,1 tm;

П_кр—поверхность крышки бака

м²

П_р = 0,1·37·69·10 =0,2553 .

Полная поверхность конвекции бака согласно 9.39 [1]

П_к=П_к,в+П_р+П_кр·0,5 (8.19)

Среднее превышение температуры стенки бака над тем­пературой окружающего воздуха

согласно 9.45 [1]

Θ_б,в= , (8.20)

где k =1,05

= °С

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы согласно 9.46 [1]

Θ _{м, б} ≈ k₁·0,165· , (8.21)

k₁—коэффициент, равный 1,0 при естественном масляном охлаждении ;

ΣП_к—сумма поверхностей конвекции гладкой части труб, волн, крышки без учета коэффициентов улучшения или ухудшения конвекции .

°С

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха согласно

9.47 [1]

Θ_м.в,в=σ(Θ_бв+Θ_м,б), (8.22)

где σ =1,2.

.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха согласно 9.48 [1]. Согласно ГОСТ1677-85 необходимо выполнить условие < 60 °С и < 65 °С

. (8.33)

Обмотка НН: .

Обмотка ВН: .