3.13. Выбор типа бака и определение его размеров

Схематично некоторые виды баков показаны на рис. 26 и 27.

Самым простым является бак овальной формы с гладкими стенками (рис. 26, а). Однако, при значительной мощности трансформатора поверхность такого бака недостаточна, чтобы рассеять выделенное тепло, и её искусственно увеличивают.

Для этих целей используют баки со стенками в виде волны (рис. 27, а), трубчатые баки (рис. 26, б), у которых в корпус бака вварены ряды охлаждающих труб (до четырех рядов), по которым нагретое масло стекает сверху вниз, охлаждаясь окружающим воздухом, и баки с навесными радиаторами (рис. 27,б). Радиаторы имеют развитую поверхность охлаждения и крепятся к корпусу бака при помощи вваренных в него патрубков с фланцами (сверху входной патрубок радиатора, снизу - выходной).

В указанных баках происходит естественное масляное охлаждение, при котором масло циркулирует под действием разности температур в верхних и нижних слоях масла, а корпус бака охлаждается за счет естественной конвекции и излучения (вид охлаждения М).

В трансформаторах свыше 10000 кВА применяют искусственное охлаждение:

дутьё, при котором охладители (радиаторы) обдуваются струей воздуха от вентилятора (тип охлаждения Д), и принудительную циркуляцию масла с помощью насоса (Ц).

При выборе конструкции бака ориентируются на мощность трансформатора (табл. 33).

Таблица 33. Типы баков силовых масляных трансформаторов

Тип бака	Рисунок в [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 10000
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами и дутьем	9,6	Д	От 10000 до 80000
Бак с навесными радиаторами с принудительной циркуляцией масла и с дутьем	-	ДЦ	От 63000 и выше

B

Рис. 26. Баки масляных трансформаторов: гладких (в плане) (а) и с охлаждающими трубами (б), 1-корпус бака, 2-приваренные трубы

Рис. 27. Баки масляных трансформаторов со стенками в виде волн (а)

и с навесными радиаторами (б), 1-корпус бака, 2-волна, 3-навесной радиатор

Сначала необходимо определить размеры гладкого бака: ширину B, длину А и высоту Н (рис. 26).

Ширина бака

,

где – наружный диаметр обмотки BH, – добавочный размер, зависящий от расположения отводов. Отводы от обмоток НН и ВН располагаются по разные стороны от трансформатора. Поэтому

,

где S₁, S₂ – расстояние от отвода обмотки ВН до этой обмотки и до стенки бака (рис. 28), S₃ – расстояние отвода обмотки НН до обмотки ВН, S₄ – расстояние отвода обмотки НН до стенки бака, и – диаметры отводов ВН и НН с учетом изоляции. Рекомендуемые размеры S в зависимости от испытательного напряжения указаны в табл. 34, Рекомендуемые диаметры отводов мм, мм. Диаметр отводов с изоляцией

= d + 2δ_ИЗ, где δ_ИЗ – толщина изоляции отвода по табл. 34.

Рис. 28. Расстояния до отводов

Таблица 34. Минимально допустимые изоляционные расстояния от отводов

Испытательное напряжение, кВ	До заземленных частей, мм		До обмотки ВН, мм
	Толщина изоляции на одну сторону, мм	S2, S4	Толщина изоляции на одну сторону, мм	S1, S3
До 25	0	22	0	25
	2	20	2	20
35	0	28	0	33
	2	20	2	20
45	0	37	-	-
	2	25
55	0	45	0	50
	2	32	2	30
85	2	50	0	90
	4	40
	6	35	2	50

Длина бака

,

где С – расстояние между осями стержней магнитопровода

(рис. 5 и п. 3.11).

Высота бака

,

где l_C – длина стержня магнитопровода; – высота ярма; – минимально допустимое расстояние от ярма до крышки бака, зависящее от высшего напряжения обмоток: при U_ВН = 6 - 10 кВ; = 0,16 м; при 20 кВ – 0,3м; при 35 кВ – 0,4 м.

Поверхность стенок гладкого бака

, м².

Поверхность крышки определяется как площадь овала (рис. 26, а) с учетом того, что сверху к баку приварена рама, на которую помещается крышка, и эта рама имеет ширину 0,08 м:

, м².

Для гладкого бака поверхности охлаждения конвекцией и излучением равны:

,

где коэффициент 0,5 учитывает закрытие части поверхности крышки.

Для баков с дополнительными охлаждающими элементами необходимо определить конструктивные параметры этих элементов, чтобы найти их поверхности излучения и конвекции.

Рассмотрим порядок такого расчета.

1.определяем допустимое превышение температуры масла над температурой воздуха с учетом перегрева обмоток

,

где величина берется для наиболее нагретой обмотки (п.3.12).

2.Определяем допустимое превышение температуры стенки бака над воздухом

,

где - перепад температуры между маслом и стенкой бака, который предварительно можно принять равным 5-7°.

Если соблюдается неравенство

,

то температуру можно использовать в дальнейшем расчете. Если неравенство не соблюдается, то

Коэффициент 1,2 учитывает, что температура масла в верхних слоях приблизительно на 20% выше средней. Найденные значения используются в дальнейших расчетах.

3. Ориентировочная поверхность излучения бака, определяемая внешним периметром бака с учетом выступов от навесных радиаторов, труб, волн:

,

где - определенная ранее поверхность гладкого бака, К - коэффициент увеличения поверхности, равный: К = 1 для гладкого бака, К = 1,2-1,5 для баков с волнами и трубами, К = 1,5-2 для баков с навесными радиаторами.

4. Необходимая поверхность теплоотдачи конвекцией

5. Определяем коэффициент увеличения поверхности охлаждения бака по сравнению с поверхностью гладкого бака

и требуемую дополнительную поверхность

.

По найденному значению П_доп или К_У определяем число и размеры дополнительных элементов и находим уточненные значения поверхностей, по которым окончательно рассчитываем превышение температуры.