1.Предварительный расчет трансформатора.

1.1.Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний.

Расчет проводим для трехфазного трансформатора стержневого типа с концентрическими обмотками.

Мощность одной фазы и одного стержня:

(1) КВА

Фазные напряжения и токи на стороне НН:

(2)

(3)

В

А

Фазные напряжения и токи на стороне ВН:

(4)

(5)

В

А

Активная u_{к. а}, и реактивная u_{к. р} составляющие напряжения короткого замыкания, в процентах:

(6)

(7)

%

%

Главная изоляция обмоток определяется, в основном, электрической прочностью при частоте 50 Гц и соответствующими испытательными напряжениями, которые зависят от напряжения обмоток и должны быть определены по Таблице 1,где для обмотки НН – U_испНН, для обмотки ВН - U_испВН.

Таблица 1.

Класс напряжения обмоток, кВ	До 1кВ	3	6	10	15	20	35	110	150	220	330	500
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	1,2	3,6	7,2	12	17,5	24	40,5	126	172	252	363	525
Испытательное напряжение Uисп, кВ	5	18	25	35	45	55	85	200	230	325	460	630

кВ; кВ; кВ; кВ.

Конструкция главной изоляции обмоток ВН и НН для испытательных напряжений от 5 до 85 кВ представлена на Рисунке 1.

Рисунок 1.

Изоляцию между обмотками ВН и НН осуществляют жесткими бумажно-бакели-товыми цилиндрами (₁₂) или мягкими цилиндрами из электроизоляционного картона, намотанными при сборке трансформатора. Размер выступа цилиндра за высоту обмотки (l_ц1 и l_ц2) обеспечивает отсутствие разряда по поверхности цилиндра между обмотками или с обмотки на стержень. Изоляцию обмоток от ярма (_ш) при испытательном напряжении 85 кВ усиливают шайбами и прокладками из электроизоляционного картона. Между обмотками ВН

соседних стержней устанав-ливают междуфазную перегородку (₂₂) из электроизоляционного картона.

Минимальные изоляционные расстояния от обмоток до стержня и ярма (l₀₁, l₀₂, а₀₁, l_ц1, l_ц2, d_ш, а_ц1), между обмотками (а₁₂, а₂₂), а также главные размеры изоляционных деталей (d₀₁, d₁₂, d₂₂) с учетом конструктивных требований и производственных допусков в зависимости от мощности трансформатора для испытательных напряжений 5¸85 кВ определяют для обмотки НН по Таблице 2 (Тихомиров П.М.”Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов,1986” Табл. 4.4 [с. 183]), а для обмотки ВН – по Таблице 3(Тихомиров П.М.”Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов,1986” Табл. 4.5 [с. 184]).

Н_к представляет собой размер прессующего кольца, склеенного из древесно-слоистого материала (Н_к = 60 и 80 мм при мощностях до 25000 и 40000-80000 кВА соответственно).

Таблица 2.

Соответственно: d₀₁ = 4мм; а_ц1 = 6 мм; а₀₁ = 15 мм; l_ц1 = 25; l₀₁ = 50мм.

Таблица 3.

Соответственно: l₀₂=50мм; а₁₂=20мм; d₁₂ =4мм; l_ц2 = 20; а₂₂=18мм.

Поперечное сечение стержня в стержневых магнитных системах обычно имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность . Диаметр этой окружности d называют диаметром стержня трансформатора; он является одним из основных размеров трансформатора. Ступенчатое сечение стержня (и ярма) образуется сечением пакетов пластин. При этом пакетом называют стопу пластин одного размера. Чистое сечение стали в поперечном сечении стержня или ярма называют активным сечением стержня П_с или ярма П_я. На данном этапе расчета, когда размеры пакетов стержня еще не установлены, используют коэффициент заполнения сталью K_с, равный отношению активного сечения стержня П_с к площади круга диаметром d. Этот коэффициент равен произведению

двух коэффициентов:

(8)

Где коэффициент заполнения K_з зависит, в основном, от толщины пластин стали, вида изоляции пластин. Для современных трансформаторов обычно применяют холоднокатаную рулонную сталь марок 3404, 3405 с толщиной листов 0,35 и 0,3 мм. Для заданной стали с жаростойким покрытием и однократной лакировкой при толщине листов 0,35 мм - K_з = 0,965. Коэффициент заполнения площади круга K_кр и число ступеней в сечении стержня, определяемое по числу пакетов стержня в одной половине круга n_с, зависят от мощности трансформатора S_н, диаметра стержня d, способа крепления пластин, способа охлаждения трансформатора, и на данном этапе расчета могут быть определены по заданной расчетной мощности для масляного трансформатора по Таблице 4.

Таблица 4.

Соответветственно K_кр = 0,9.

Наиболее рациональной и применяемой в данном расчете является многоступенчатая форма сечения ярма с числом ступеней, равным числу ступеней в сечении стержня, и активным сечением, равным сечению стержня. Поэтому коэффициент усиления ярма K_я, в данном случае может быть принят равным 1.