6 Тепловой расчет трансформатора. Расчет охладительной системы

6.1 Тепловой расчет обмотки низшего напряжения. Рассматривается вариант применения прямоугольного провода обмотки.

6.1.1 Плотность теплового потока на поверхности обмотки:

, Вт/м².

6.1.2 Внутренний перепад в обмотке:

, ^°С,

где – толщина изоляции провода на одну сторону, м;

Вт/м·°С для бумажной изоляции, пропитанной лаком или маслом, подробнее см. табл. 4.24 [1].

6.1.3 Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом:

, ^°С,

где =1 – для естественного масляного охлаждения; =1,1 – для обмоток ВН; =1 – для обмоток НН;

6.1.4 Превышение температуры обмоток над средней температурой масла:

.

6.2 Тепловой расчет обмотки высшего напряжения

Рассматривается вариант применения круглого провода для обмотки.

6.2.1 Внутренний перепад температуры в обмотке:

, , м.

Удельные потери в 1 м³ объема обмотки при плотности тока :

для медной обмотки:

, Вт;

для алюминиевой обмотки:

, Вт,

где j₂− плотность тока в обмотке ВН, А/м²;

d₂ − диаметр провода обмотки ВН без изоляции, м;

− то же с изоляцией, м;

− толщина прокладки между слоями обмотки ВН, м.

Средняя теплопроводность обмотки ВН:

, , Вт/м∙ ^°С;

, м, где , Вт/м∙ ^°С.

Подробные рекомендации приведены на с. 422-424 [I].

6.2.2 Плотность теплового потока на поверхности обмотки ВН:

, Вт/м².

6.2.3 Перепад температур на поверхности обмотки:

, ^°С. .

6.2.4 Превышение температуры обмотки ВН над средней температурой

, ^°С.

6.3 Расчет охладительной системы

6.3.1. Выбор типа бака производится по табл. 9.4 [I]. Для мощности S_H до 63 кВ∙А выбирается гладкий бак, а для S_H от 100 до 630 кВ∙А − бак с навесными радиаторами и прямыми трубами.

6.3.2 Изоляционные расстояния для отводов определяются по табл. 4.11, 4.12 [1] или по табл. 6.1.

6.3.3 Ширина бака по условиям изоляции:

, м,

где S₁ , S₂, S₃, S₄ − изоляционные расстояния для отводов, мм;

и – наибольший размер сечения отвода, мм.

Величину В следует округлить в сторону увеличения.

Таблица 6.1

Изоляционные расстояния для отводов

Испытательное напряжение кВ,	До 25	35	55	85
Изоляционное расстояние, S2, S4, мм	25	33	50	50
Изоляционное расстояние, S1, S3, мм	25	33	50	90

6.3.4 Длина бака:

L =2С+В, м.

Значение L следует округлить в сторону увеличения.

6.3.5 Глубина бака:

, м,

где п – толщина деревянной прокладки под нижнее ярмо принимается в пределах от 0,03 до 0,05, м;

Н_ЯК − расстояние от верхнего ярма до крышки бака определяется по табл. 9.5 [1] или по табл. 6.2;

h_Я − высота ярма определяется по чертежу поперечного сечения ярма, м.

Таблица 6.2.

Расстояние от верхнего ярма до крышки бака

Класс напряжения, кВ	До 10	20	35
Няк, мм	160	300	400

Значение следует округлить в сторону увеличения.

6.3.6 Среднее превышение наиболее нагретой части обмотки над температурой воздуха, допустимое по ГОСТ 11677-85:

.

6.3.7 Допустимое среднее превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха:

, ^°С.

6.3.8 Среднее превышение температуры поверхности бака над температурой воздуха:

, ^°С,

где от 5 до 6 ^°С.

6.3.9 Поверхность конвекции гладкой части бака:

, м²,

где поверхность крышки бака

, м².

6.3.10 Поверхность излучения бака трансформатора:

, м²,

где К=1 для гладкого бака, К выбирается в пределах от 1,5 до 2 для бака с навесными радиаторами.

6.3.11 Необходимая поверхность конвекции трансформатора:

, м².

6.3.12 Необходимая поверхность трубчатых охладителей

, м².

где К_ФГЛ =1 – для гладкого бака;

К_ФТР=1,26 – для трубчатых охладителей с прямыми трубами (рис. 3).

6.3.13 Требуемое число требуемых охладителей

Выбор производится по табл. 9.9 [1] или по табл. 6.3 так, чтобы их суммарная поверхность была не менее необходимой. Чтобы выдержать соотношение - 0,185 (А – расстояние между осями фланцев радиатора), допускается при необходимости увеличение высоты бака на 20...30 %. В результате должно быть выбрано число охладителей n_охл (предпочтительнее иметь четное число) и поверхность охлаждения каждого из них П_1охл. Для мощных силовых трансформаторов выбор охладителей осуществляется по табл. 9.10 [1].

_,

где П_1охл= П_охл + П_кохл ; П_охл по табл. 6.3; П_кохл – площадь коллекторов по табл. 6.3.

6.3.14 Поверхность конвекции бака:

, м²,

где К_ФКР = 0,5, а К_ФГЛ =1; К_ФТР определен в п. 6.3.12.

6.3.15 Превышение температуры стенки бака или трубы трубчатого охладителя над температурой воздуха:

6.3.16 Превышение температуры масла вблизи стенки бака над температурой стенки:

, ^°С.

Таблица 6.3.

Основные данные трубчатых радиаторов с прямыми трубами

Размер А, мм	Поверхность, м2	Масса, кг
		стали	масла
С одним рядом труб
710	0,746	12,9	8,5
900	0,958	15,35	10,9
С двумя рядами труб
710	2,135	34,14	24
900	2,733	41,14	30
1150	3,533	50,14	38
1400	4,333	53,94	46
1615	4,961	67,14	53
1800	5,613	73,94	57
2000	6,253	81,98	64
2200	6,893	89,18	72
2400	7,533	95,68	78

Примечание: поверхность конвекции двух коллекторов равна 0,15 м² при одном ряде труб и 0,34 м² при двух рядах.

6.3.17 Превышение температуры масла верхних слоев над температурой воздуха:

, ^°С.

По ГОСТ 11677-85 .

6.3.18 Превышение температуры обмоток относительно воздуха:

, ^°С;

, ^°С.

По ГОСТ 11677-85 .