9.3. Нормы предельных превышений температуры

В тепловом отношении трансформатор должен быть рассчитан так, чтобы превышения температуры его обмоток, магнитной системы и масла над окружающим воздухом или охлаждающей водой (для форсированного водяного охлаждения) при номинальной нагрузке не превосходили значений, допускаемых ГОСТ 11677-85. Нормы этого ГОСТ установлены с таким расчетом, чтобы предельная средняя температура обмоток в наиболее жаркое время года не превосходила 105—110 ⁰С при среднегодовой температуре около 75 ⁰С. При соблюдении этих условий изоляция трансформатора не подвергается ускоренному старению и может надежно работать в течение 25 лет и более. Нагрев масляных силовых трансформаторов ограничивается согласно ГОСТ 11677-85 следующими превышениями температуры частей трансформатора сверх температуры охлаждающей среды при сколь угодно длительно поддерживаемых во время испытания нормированных потерях холостого хода и потерях короткого замыкания, приведенных к 75 ⁰С.

Масляные трансформаторы

Обмотки — 65 ⁰С.

Поверхности магнитопровода и конструктивных элементов — 75 ⁰С.

Масло в верхних слоях:

исполнение трансформатора герметичное или с расширителем — 60 ⁰С;

исполнение негерметичное и без расширителя — 55 ⁰С.

Сухие трансформаторы

Обмотки — при классах нагревостойкости по ГОСТ 8865-70:

класс А — 60 ⁰С; класс Е — 75 ⁰С; класс В — 80 ⁰С; класс F —100 ⁰С;

класс Н— 125 ⁰С.

Нагрев поверхности магнитопровода и конструктивных деталей ограничивается допустимыми превышениями температуры соприкасающихся с ними изоляционных материалов.

Для измерения температуры частей трансформатора установлены следующие методы: измерение температуры обмоток — по изменению сопротивления; измерение температуры других частей и масла—по термометру. Установлены также следующие предельные температуры охлаждающей среды: для воды — не более +25 ⁰С у входа в охладитель; для воздуха — естественно изменяющаяся температура не выше +40 ⁰С и не ниже —45 ⁰С; среднесуточная температура не выше + 30⁰С и среднегодовая температура не выше +20 ⁰С.

Технические условия ГОСТ 11677-85 базируются на принятых в практике реальных методах измерения температуры обмоток и масла трансформатора. Поэтому в нормах не регламентирована максимальная температура обмоток или средняя температура масла, измерение которых возможно далеко не при любых напряжениях обмоток трансформатора и только в лабораторных условиях. В современных трансформаторах при правильном выборе плотности тока в обмотках и рациональном распределении охлаждающих каналов проверка нагрева обмоток по средней их температуре обеспечивает также не слишком высокую максимальную температуру отдельных точек обмотки.

9.4. Порядок теплового расчета трансформатора

Тепловой расчет трансформатора проводится после завершения электромагнитного и механического расчетов его обмоток и магнитной системы. При правильном выборе электромагнитных нагрузок и правильном распределении и выборе размеров охлаждающих масляных каналов внутренние температуры в обмотках и магнитной системе оказываются не выше обычно допустимых значений. Вследствие этого тепловой расчет обмоток сводится к поверочному определению перепадов температуры внутри обмоток и на их поверхности для принятой конструкции и размеров обмотки. Определение этих перепадов проводится по (9.3) и (9.5) с учетом конструктивных особенностей обмоток различных типов (см. § 9.5).

Тепловой расчет бака отличается тем, что сама конструкция бака зависит в первую очередь от того теплового потока, который должен быть отведен с поверхности бака в окружающий воздух, и лишь во вторую очередь определяется требованиями механической прочности. Поэтому при тепловом расчете бака сначала рассчитывается допустимое среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом, затем по требуемой теплоотдаче приближенно определяется его охлаждаемая поверхность, затем подбираются размеры и число конструктивных элементов, образующих эти поверхности, — гладких стенок, труб, волн, охладителей, и, наконец, производится поверочный расчет превышения температуры стенок бака и масла над окружающим воздухом. При получении превышений температуры, отличающихся от допустимых, производится корректировка охлаждающей поверхности путем увеличения или уменьшения числа или размеров конструктивных элементов — труб, охладителей и т.д. После завершения теплового расчета бака производится проверка его конструкции на механическую прочность.