4.3 Обмотка высокого напряжения

4.3.1 Регулирование напряжения обмоток вн

При выборе обмотки ВН следует учитывать необходимость выполнения в обмотке ответвлений для регулирования напряжения. В ГОСТ 16110-82 предусмотрены два вида регулирования напряжения силового трансформатора:

а) регулирование напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения после отключения всех обмоток трансформатора от сети (устройство ПБВ);

б) регулирование напряжения без перерыва нагрузки и без отключения обмоток трансформатора от сети (устройство РПН).

Регулировочные ответвления на обмотках ВН трансформатора служат для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электрической энергии при колебаниях нагрузки. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить (понизить) напряжение на стороне НН следует переходить на меньшее (большее) число витков на стороне ВН. У повышающих трансформаторов переходят на большее или меньшее число обмотки ВН при необходимости повысить или понизить напряжение на стороне ВН.

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ, к которым относится проектируемый трансформатор, ГОСТ 12022-76, ГОСТ 11920-85 и ГОСТ 12965-85 предусмотрено выполнение в обмотках ВН четырех ответвлений на +5 %; +2,5 %; -2,5 %; -5 % номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производиться специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с выведенными из бака рукоятками управления.

На рисунке 6 представлена схема размещения регулировочных ответвлений.

Рисунок 6 – Схема выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения (ПБВ)

4.3.2 Расчет обмоток вн

4.3.2.1 Предварительный расчет обмоток

Число витков при номинальном напряжении определим, как

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в треугольник

где ΔU – напряжение на одной ступени регулирования обмотки, В.

Ступени регулирования напряжения будем выполнять равными между собой, а это обуславливает равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях будет равно:

• ступень напряжения +5 %

ω_{+5 %} = ω₁ = ω_н1 + 2·ω_р = 1250 + 2·32 = 1314 витков;

• ступень напряжения +2,5 %

ω_{+2,5 %} = ω_н1 + ω_р = 1250 + 32 = 1282 витков;

• номинальное напряжение

ω_н1 = 1250 виток;

• ступень напряжения –2,5 %

ω_{-2,5 %} = ω_н1 – ω_р = 1250 – 32 = 1218 витков;

• ступень напряжения –5 %

ω_{-5 %} = ω_н1 – 2·ω_р = 1250 – 2·32 = 1186 витков.

Осевой размер обмотки ВН

L₁ = L₂ = 0,676 м.

Плотность тока в обмотке ВН

J₁ ≈ 2·J_ср – J₂ = 2·1,95–1,894=2,006 А/мм².

Сечение витка обмотки ВН:

4.3.2.2 Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого

провода

Сечение витка обмотки ВН представлено на рисунке 7.

Рисунок 7 – Сечение витка ОВН

По найденному сечению витка обмотки ВН и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см. таблицу 4.3) /3, с. 64/,подбираем провод подходящего сечения

где n_в1 – число параллельных проводов.

Полное сечение витка, мм²

П₁ = n_в1·П"₁ = 1·4,163 = 4,163 мм²,

где П"₁ – сечение одного провода, мм².

Плотность тока

Число витков в слое

где b'₁ – диаметр провода в изоляции, мм.

Число слоев в обмотке

Рабочее напряжение двух слоев

U_мсл = 2·ω_сл1·U_в = 2·244·7,96= 3884,48 В.

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 4.4 /3, с. 65/ выбираем число слоев и общую толщину δ_мсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

Численные данные выбранных величин представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Межслойная изоляция в обмотке ВН

Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В	Число слоев кабельной бумаги и толщина листа бумаги, шт. х мм	Выступ межслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм
3884,48	6 х 0,12	22

Допустимость получаемого радиального размера обмотки по условиям охлаждения проверяется по выражению

d·n_сл1 ≤ (10)

Подставляя численные значения в неравенство (10), получим

В нашем случае условие (10) выполняется.

Конструктивная схема ОВН представлена на рисунке 8.

L1

Рисунок 8 – Конструктивная схема ОВН

Радиальный размер обмотки

а₁ = d'₁·n_сл1 + δ_мсл·(n_сл1 – 1) + а'₁₁ = 2,76·5 + 0,72·(5 – 1) + 5 = 21,68 мм.

Внутренний диаметр обмотки

D'₁ = D"₂ + 2·а₁₂ = 0,216 + 2·27·10^-3 = 0,27 м.

Наружный диаметр обмотки

D"₁ = D'₁ + 2·а₁ = 0,27 + 2·21,68·10^-3 = 0,313 м.

Поверхность охлаждения

П_о1 = с·n·k_зак·π ·(D'₁ + D''₁) ·L₁ = 3·2·0,8·3,14 ·(0,27 + 0,313) ·0,676 = 5,94 м²,

где n = 2 и k_зак = 0,8 – для обмотки, выполненной в виде двух катушек на рейках с каналом, приняты по рекомендациям /3, с. 66/.