- •Расчёт трансформаторов предисловие
- •Глава первая общие вопросы проектирования трансформаторов
- •1.1. Современные тенденции в производстве трансформаторов в ссср
- •1.2. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
- •1.3. Экономическая оценка рассчитанного трансформатора
- •2. Цены на сталь марок 3404, 3405 и 3406 составляют соответственно 833, 902 и 939 руб. За 1 т.
- •1.4. Стандартизация в трансформаторостроении
- •2. Знаком «**» отмечены параметры короткого замыкания для трансформаторов 25 – 250 кВа при схеме соединения у/zн - 11 и для трансформаторов 400 – 630 кВа при схеме д/ун –11.
- •3. Трансформаторы с рпн мощностью 400 и 630 кВа и напряжением нн 0,4 и 0,69 кВ изготовляются с потерями короткого замыкания на 10 % больщими, чем указано в таблице.
- •3. Значения потерь и напряжения короткого замыкания указаны на основном ответвлении.
- •1. Все понижающие трансформаторы с рпн.
- •Напряжения 110 кВ на специальном стенде
- •Однофазные: а — стержневой; б — броневой; в и г — бронестержневые с расщеплением мощности между стержнями; трехфазные; д — стержневой; е — бронестержневой; ж — броневой; з — навитой стержневой
- •С открытыми дверцами кожуха
- •2.2. Выбор марки стали и вида изоляции пластин
- •2. В скобках приведены справочные данные, ненормируемые гост 21427.1-83
- •Углу магнитной системы: а — прямой стык; 6 — косой стык
- •1. При прессовке стержней путем расклинивания с внут.Ренней обмоткой (до 630 кВ•а), а также в навитых элементах пространственных магнитных систем k3 , полученное из таблицы, уменьшить на 0,01.
- •2. По этой таблице можно определить также значения k3 для стали тех же толщин, выпускаемой иностранными фирмами.
- •3. При использовании листовой холоднокатаной стали толщиной 0,35 мм уменьшить k3, полученное из таблицы, на 0,01 дополнительно к прим. 1.
- •1. 1. В магнитных системах трансформаторов мощностью от 100 000 кВ-а и более допускается индукция до 1,7 Тл.
- •2. 1, При горячекатаной стали в магнитных системах масляных трансформато. Ров индукция до 1,4—1,45, сухих — до 1,2—1,3 Тл.
- •2.3. Конструкции магнитных систем силовых трансформаторов
- •1. В коэффициентеkкр учтено наличие охлаждающих каналов в сечении стержня.
- •2. При использовании таблицы для однофазного или трехобмоточного трансформатора его мощность умножить на 1,5.
- •3. Для пространственной магнитной системы по рис. 2.6, а значениеkкр полученное из таблицы, уменьшить на 0,02.
- •1. В коэффициенте kкручтено наличие охлаждающих каналов в сечении стержня.
- •3. При использовании таблицы для однофазного трансформатора его мощность умножить на 1,5.
- •Охлаждающих каналов. Трехфазные трансформаторы
- •1. В масляных трансформаторах ширина продольного камола 6, поперечного - 10 мм.
- •2. В сухих трансформаторах ширина продольного канала 20 мм.
- •Глава третья расчет основных размеров трансформатора
- •3.1. Задание на проект и схема расчета трансформатора
- •Глава третья расчет основных размеров трансформатора
- •3.1. Задание на проект и схема расчета трансформатора
- •3.2. Расчет основных электрических величин трансформаторов и автотрансформаторов
- •3.3. Основные размеры трансформатора
- •3.4. Методы расчета трансформаторов. Основы обобщенного метода
- •3.5. Проектирование отдельного трансформатора по обобщенному методу
- •2. Для однофазных трансформаторов определять kд по мощности 1,5 s.
- •3.7, Ориентировочные значения со, ссти kо,с в формулах (3.53) и (3.54)
- •3.6. Анализ изменения некоторых параметров трансформатора с изменением β (пример расчета)
- •3.7. Определение основных размеров трансформатора
- •Глава четвертая изоляция в трансформаторах
- •4.1. Классификация изоляции в трансформаторах
- •4.2. Общие требования. Предъявляемые к изоляции трансформатора
- •4.3. Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении
- •4.4. Основные типы изоляционных конструкции
- •4.5, Определение минимально допустимых изоляционных расстоянии для некоторых частных случаев (масляные трансформаторы)
- •4. Толщина угловой шайбы 0,5—1 мм.
- •4.6. Определение минимально допустимых изоляционных расстояний в сухих трансформаторах
- •Глава пятая выбор конструкции обмоток трансформаторов
- •5.1. Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформатора
- •5.2 Конструктивные детали обмоток и их изоляция
- •2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.
- •2. Для промежуточных значений диаметра провода и толщины изоляции можно пользоваться линейной интерполяцией.
- •5.3. Цилиндрические обмотки из прямоугольного провода
- •5.4. Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода
- •5.5. Винтовые обмотки
- •5.6. Катушечные обмотки
- •5.7. Выбор конструкции обмоток
- •3. Плотность тока в обмотках из транспонированного провода выбирается так же, как и для медного или алюминиевого провода.
- •2. Плотность тока в обмотках из алюминиевой ленты выбирается, как для алюминиевого провода.
- •Глава шестая расчет обмоток
- •6.1. Расчет обмоток нн
- •6.2. Регулирование напряжения обмоток вц
- •6.3. Расчет обмоток вн
- •Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода (рис. 6.10)
- •Расчет многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода
- •Расчет непрерывкой катушечной обмотки (рис. 6,12)
- •6.4. Примеры расчета. Расчет обмоток Трансформатор тм-1600/35. Вариант im— медные обмотки (продолжение примера расчета § 3.6.)
- •Трансформатор тм-1600/35. Вариант iIа — алюминиевые обмотки (продолжение примера расчета § 3.6)
- •Глава седьмая расчет параметров короткого замыкания
- •7.1. Определение потерь короткого замыкания
- •Основные потери в обмотках
- •Добавочные потери в обмотках.
- •(Стрелкой показано направление индукционных линий поля рассеяния обмотки Фр)
- •Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора.
- •Напряжения короткого замыкания в
- •Трехобмоточном трансформаторе.
- •Распределение поля рассеяния при
- •Нагрузке двух крайних обмоток і и іі.
- •7.2. Расчет напряжения короткого замыкания
- •Трансформатора.
- •Середине высоты на две фиктивные обмотки.
- •7.3. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании.
- •Изгибе; в – потеря устойчивости внутренней обмоткой.
- •Из электрокартонных шайб, 3-ярмовая
- •Изоляция, 4-стальное разрезное кольцо
- •Или неразрезное неметаллическое
- •Кольцо, 5- прессующий винт.
- •7.4. Примеры расчета. Расчет параметров короткого замыкания Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант 1м - медные обмотки
- •Типа тм-1600/35. Вариант Iм, медные обмотки:
- •Up (меньшее значение lx) и осевых механических сил (большее значение lx); б – распределение осевых механических сил.
- •Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант ііа- алюминиевые обмотки
- •Глава восьмая. Расчет магнитной системы трансформатора
- •8.1. Определение размеров магнитной системы
- •Плоской магнитной системы.
- •Пространственной магнитной системы по (8.16)
- •Пространственной магнитной системы по рис. 2.6, а.
- •Магнитной системы по рис. 2.6,б
- •8.2. Определение потерь холостого хода трансформатора
- •Потери в холоднокатаной стали при прямых и косых стыках.
- •Системе; б – в шихтовой магнитной системе.
- •Пространственной магнитной системе:1 - по пакетам стержня;2 - по кольцевым пакетам (слоям) ярма.
- •Пространственной магнитной системы (1-я и 3-я гармонические, результирующая кривая)
- •8.3. Определение тока холостого хода трансформатора
- •Магнитной системе:1 - верхнее ярмо; 2 – верхний немагнитный зазор; 3 - немагнитная прокладка;
- •Магнитным клеем; 6 - крестообразная немагнитная прокладка; 7 - нижнее ярмо.
- •8.4. Примеры расчета. Расчет магнитной системы трансформатора
- •Расчет потерь холостого хода по § 8.2.
- •Расчет тока холостого хода по § 8.3.
- •Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант ііа - алюминиевые обмотки Определение размеров магнитной системы и массы стали по § 8.1.
- •Алюминиевые обмотки:а - сечения стержня и ярма;
- •Расчет потерь холостого хода по § 8.2.
- •Расчет тока холостого хода по § 8.3
- •Глава девятая тепловой расчет трансформатора
- •9.1. Процесс теплопередачи в трансформаторе
- •Внутреннего перепада температуры;б – распределение перепада температуры по сечению обмотки
- •И направление конвекционных токов масла в трансформаторе с трубчатым баком:1 - обмотка; 2 - масло в баке; 3 - стенка трубы
- •Для гладкого и трубчатого баков и бака с радиаторами.
- •Трансформаторного масла с изменением его температуры
- •Масла трансформатора и ее превышения над температурой воздуха при изменении температуры охлаждающего воздуха.
- •9.2. Краткий обзор систем охлаждения трансформаторов
- •9.3. Нормы предельных превышений температуры
- •9.4. Порядок теплового расчета трансформатора
- •9.5. Поверочный тепловой расчет обмоток
- •9.6. Тепловой расчет бака
- •2. Минимальные расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака с1ис2— соответственно 0,085 и 0,10 м.
- •Числом труб 1x2x16-32
- •9.7.Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла
- •9.8. Приближенное определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора
- •9.9. Примеры расчета тепловой расчет трансформатора типа тм-1600/35
- •Глава десятая
- •Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний
- •Расчет обмотки нн (по § 6.3)
- •Расчет обмотки вн (по § 6.3)
- •Расчет параметров короткого замыкания
- •Расчет напряжения короткого замыкания (по § 7.2)
- •Расчет магнитной системы {по § 8.1—8.3)
- •Тепловой расчет трансформатора
- •10.2. Пример расчета обмоток трансформатора типа
- •10.3. Пример расчета трехфазного двухобмоточного трансформатора типа трдн-63000/110, 63 000 кВ·а, с рпн и пониженной массой стали магнитной системы
- •Глава одиннадцатая анализ влияния исходных данных расчета на параметры трансформатора
- •11.1. Влияние индукции на массы активных материалов и некоторые параметры трансформатора
- •11.2. Влияние потерь короткого замыкания, коэффициента заполнения kС и изоляционных расстояний на массу и стоимость активных материалов трансформатора
- •Глава двенадцатая проектирование серий трансформаторов
- •12.1. Выбор исходных данных при проектировании серии
- •12.2. Применение обобщенного метода к расчету серии трансформаторов
- •12.3. Выбор оптимального варианта при расчете серии трансформаторов
1.4. Стандартизация в трансформаторостроении
Одной из задач стандартизации в трансформаторостроении является установление единых требований к трансформаторам, отражающих потребности эксплуатации и условия работы силовых трансформаторов в сетях, с одной стороны, и современное состояние и возможности трансформаторостроения - с другой. Фиксируя определенное состояние трансформаторостроеиия, стандарт в то же время ставит новые требования, стимулирующие дальнейший прогресс в производстве трансформаторов. Периодический пересмотр стандартов и повышение заложенных в них требований позволяют систематически совершенствовать существующие серии трансформаторов — улучшать их энергетические показатели, повышать надежность, уменьшать массу и габариты и создавать новые типы трансформаторов.
В настоящее время в области трансформаторостроения действует ряд государственных стандартов, определяющих основные требования, предъявляемые к силовым трансформаторам классов напряжения от 6 до 750 кВ для мощностей от 25 до 1 250000 кВ•А.
Эти стандарты можно подразделить на три группы.
Стандарты, содержащие требования, общие для всех силовых трансформаторов:
ГОСТ 9680-77. Ряды номинальных мощностей.
ГОСТ 11677-85. Общие технические условия.
ГОСТ 3484-77. Методы испытаний.
ГОСТ 1516-76. Нормы и методы испытаний электрической прочности.
ГОСТ 20690-75. Нормы и методы испытаний электрической прочности для трансформаторов класса напряжения 750 кВ.
ГОСТ 14209-84. Нагрузочная способность трансформаторов.
ГОСТ 16110-82. Силовые трансформаторы. Термины и определения.
Стандарты, содержащие основные параметры и технические требования для отдельных серий трансформаторов общего назначения (см. табл. 1.6).
Стандарты, содержащие основные параметры и технические требования для трансформаторов специального назначения - рудничных, электропечных, преобразовательных и др.
Таблица 1.6. Государственные стандарты, содержащие основные параметры и технические требования для трансформаторов
(и автотрансформаторов) общего назначения
|
гост |
Вид охлаждения |
Число фаз |
Класс напряжения, кВ |
Диапазон мощностей, кВ•А |
|
ГОСТ 12022-76 |
Масляное |
3 |
До 35 вкл. |
25 - 630 |
|
ГОСТ 11920-85 |
» |
3 |
До 35 вкл. |
1000 - 80 000 |
|
ГОСТ 12965-85 |
» |
3 |
110 и 150 |
2500 - 400 000 |
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 17544-85 |
» |
1 и 3 |
220 - 750 |
40 000 - 1 250 000 |
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 18619-80 ГОСТ 14074-76 |
Воздушное » |
3 3 |
0,66 До 15 вкл. |
10 - 160 160 -1600 |
Номинальные мощности силовых трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов определяются ГОСТ 9680-77 и представлены в табл. 1.7. Номинальные мощности однофазных трансформаторов и автотрансформаторов, предназначенных для работы в трехфазной группе, должны составлять 1/3 номинальных мощностей, приведенных в табл. 1.7.
Общие технические требования, предъявляемые к силовым трансформаторам и автотрансформаторам общего назначения, масляным и сухим, трехфазным мощностью 6,3 кВ•А и более и однофазным более
Таблица 1.7. Ряды номинальных мощностей силовых трансформаторов
(ГОСТ 9680-77), кВ•А
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
10 |
- |
16 |
- |
25 |
- |
40 |
- |
63 |
- |
|
100 |
- |
160 |
- |
250 |
- |
400 |
- |
630 |
- |
|
1000 |
- |
1600 |
- |
25000 |
- |
40000 |
- |
6300 |
- |
|
10000 |
- |
16000 |
- |
25000 |
32000 |
40000 |
- |
63000 |
80000 |
|
100000 |
125000 |
160000 |
200000 |
250000 |
320000 |
400000 |
500000 |
630000 |
800000 |
4 кВ/А классов напряжения до 750 кВ включительно, установлены ГОСТ 11677-85. Этот стандарт устанавливает область применения и определяет: условия работы, классификацию видов охлаждения, нормы нагрева, номинальные параметры и нагрузочную способность, допустимые превышения напряжения, электрическую прочность изоляции, схемы и группы соединения обмоток, виды переключения ответвлений обмоток, допустимые уровни шума, стойкость при коротких замыканиях и толчках нагрузки, допуски для величин, предусмотренных в стандартах, общие конструктивные требования, требования к документации, требования к надежности, правила приемки, методы испытаний, правила маркировки, упаковки, транспортировки и хранения трансформаторов, гарантии изготовителя.
Общие конструктивные требования в ГОСТ 11677-85 относятся к вводам, зажимам и трансформаторам тока; определяют необходимые условия для защиты масла трансформатора от окисления и поверхностей его частей и деталей от коррозии; устанавливают емкость расширителя и комплектацию его необходимой арматурой, а также конструктивную форму и прочность баков масляных трансформаторов, приспособления для подъема и перемещения трансформаторов, арматуру, приборы контроля уровня и температуры масла, защитные устройства, заземление и устройства контроля систем охлаждения.
Основные требования ГОСТ 11677-85, относящиеся к расчету транс, форматора или используемые в расчете, отражены в гл. 6 - 9. Схемы и группы соединения обмоток, предусмотренные стандартом для трехфазных двухобмоточных трансформаторов, приведены в табл. 1.8. Для трехфазных трехобмоточных трансформаторов предусмотрены два сочетания схем и групп соединения. Пользуясь условными обозначениями табл. 1.8, эти схемы и группы обозначают так: Ун/Ун/Д-0 - 11 и Ув/Д/Д-11 -11, принимая порядок следования обмоток ВН(СН)НН и порядок обозначения групп ВН - СН и ВН - НН.
Кроме ГОСТ 11677-85, содержащего общие технические требования к силовым трансформаторам, разрабатываются стандарты на отдельные серии трансформаторов, в которых для каждого типа трансформатора устанавливаются требования к сочетанию напряжений ВН и НН, к сочетанию схем соединения обмоток ВН и НН, параметрам холостого хода и короткого замыкания, размещению арматуры, габаритам, переключению ответвлений, арматуре и т. д.
Требования к масляным трехфазным силовым трансформаторам общего назначения на напряжения до 35 кВ включительно при мощностях от 25 до 630 кВ•А регламентируются ГОСТ 12022-76 и при мощностях от 1000 до 80 000 кВ • А - ГОСТ 11920-85.
Эти стандарты охватывают двухобмоточные трансформаторы во всем указанном диапазоне мощностей и трехобмоточные мощностью 6300 - 16000 кВ•А.
*ГОСТ 11677-85 предусмотрена также схема Д/Д-0.
стандартных напряжений ВН и НН (СН), соответствующие сочетания схем и группы соединения обмоток, параметры холостого хода и короткого замыкания, вид регулирования напряжения, габаритные размеры, арматура, комплектность поставки и некоторые другие данные. Основные требования этих стандартов, относящиеся к двухобмоточным трансформаторам, переключаемым без возбуждения (ПБВ) с нормальным (не повышенным) напряжением короткого замыкания, сгруппированы в табл. 1.9 и 1.10.
В последние годы были также переработаны и утверждены стандарты на методы испытаний силовых трансформаторов ГОСТ 3484-77, а также на испытание электрической прочности изоляции трансформаторов (ГОСТ 1516-76) и др.
ГОСТ 12965-85 устанавливает основные параметры и технические требования к масляным двух- и трехобмоточным трансформаторам общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. Предусматривается выпуск трехфазных двухобмоточных трансформаторов с РПН мощностью 2,5 – 125 МВ•А класса 110 кВ и 16,0 – 63 МВ•А класса 150 кВ; трехобмоточных трансформаторов мощностью 6,3 – 80 МВ•А класса 110 кВ и 16,0 – 63 МВ•А класса 150 кВ с РПН на обмотке ВН и ПБВ на обмотке СН; двухобмоточных трансформаторов класса 110 кВ мощностью 80 МВ•А с ПБВ, а также двухобмоточных трансформаторов мощностью 125, 200 и 400 МВ•А класса 110 кВ, не имеющих ответвлений для регулирования.
Обмотки ВН, СН и НН трехобмоточных трансформаторов рассчитываются на полную номинальную мощность. Предусматривается порядок расположения обмоток от стержня наружу (НН – СН – ВН).
Таблица 1.9. Параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения классов напряжения 10 и 35 кВ мощностью 25 – 630 кВА
(ГОСТ 12022-76)
|
Номинальная мощность, кВ·А |
Класс напряжения |
Потери, Вт |
Напряжение короткого замыкания, % |
Ток холостого хода, % | |||
|
Холостого хода |
Короткого замыкания | ||||||
|
* |
** |
* |
** | ||||
|
25 |
10 |
130 |
600 |
690 |
4,5 |
4,7 |
3,2 |
|
40 |
10 |
175 |
880 |
1000 |
4,5 |
4,7 |
3,0 |
|
63 |
10 |
240 |
1280 |
1470 |
4,5 |
4,7 |
2,8 |
|
100 |
10 |
330 |
1970 |
2270 |
4,5 |
4,7 |
2,6 |
|
100 |
35 |
420 |
1970 |
2270 |
6,5 |
6,8 |
2,6 |
|
160 |
10 |
510 |
2650 |
3100 |
4,5 |
4,7 |
2,4 |
|
160 |
35 |
620 |
2650 |
3100 |
6,5 |
6,8 |
2,4 |
|
250 |
10 |
740 |
3700 |
4200 |
4,5 |
4,7 |
2,3 |
|
250 |
35 |
900 |
3700 |
4200 |
6,5 |
6,8 |
2,3 |
|
400 |
10 |
950 |
5500 |
5900 |
4,5 |
4,7 |
2,1 |
|
400 |
35 |
1200 |
5500 |
5900 |
6,5 |
6,5 |
2,1 |
|
630 |
10 |
1310 |
7600 |
8500 |
5,5 |
5,5 |
2,0 |
|
630 |
35 |
1600 |
7600 |
8500 |
6,5 |
6,5 |
2,0 |
Примечание: 1. Знаком «*» отмечены потери и напряжение короткого замыкания для трансформаторов мощностью 25 – 250 кВА при схемах соединения У/Ун – 0, Д/Ун - 11 и для трансформаторов 400 и 630 кВА при схемах соединения У/Ун – 0 и У/Д - 11.