12.2 Тепловой расчет бака

Для определения требуемой величины поверхности конвекции бака со всей системой охлаждения необходимо рассчитать среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом

,

где- перепад температуры между маслом и стенкой бака, составляет 5-6,

- среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки.

Величина среднего превышения температуры масла, омывающего обмотки, определяется выражением

Полученное выше значение должно удовлетворять неравенству, вытекающему из требования ГОСТ - превышение температуры верхних слоев масла над воздухом не должно превышать 6О°С для трансформаторов с расширителем.

Для определения размеров бака необходимо выбрать следующие минимальные расстояния:

- изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние этого отвода до стенки бака;

- диаметр изолированного отвода обмотки ВН, при классах напряжения 10 и 35 кВ и мощности до 10000 кВ•А;

- изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН;

- изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака;

- диаметр изолированного отвода от обмотки НН, или размер неизолированного отвода НН.

Минимальные внутренние размеры бака определяются по рисунку 13.

Минимальная ширина, см,

см

Рисунок 19- Основные размеры бака

Минимальная длина бака, см,

Глубина бака определяется высотой активной части и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака, обеспечивающим размещение внутренних частей проходных изоляторов, отводов и переключателей, если переключатели крепятся под крышкой бака.

Высота активной части, см,

см,

где n - толщина подкладки под нижнее ярмо.

Общая глубина бака, см,

см

см

Поверхность излучения, м²

м²

где - коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкого бака,=1

После приближенного расчета поверхности излучения бака рассчитывается поверхность конвекции бака , необходимая для получения найденного выше значения среднего превышения температуры стенки бака над воздухом

м²

Найденное таким образом значение поверхности конвекции является ориентировочным и позволяет подобрать нужное количество и размеры элементов конструкции бака (труб, радиаторов) обеспечивающих требуемую теплоотдачу. Действительная поверхность конвекции бака о охладительной системой должна быть равна или быть немного больше ориентировочного значения, рассчитанного.

Гладкий бак. Для гладкого бака поверхность излучения П_и равная его внешней поверхности, равна также поверхности конвекции. Поверхность теплоотдачи овального гладкого бака, м²,

П_и=П_k=[2(А-В)+π∙В]Н∙k∙10⁴+П_кр∙0,5=

=(2(70,8-34,1)+3,14*34,1)*75,8 *1,5*10^4+0.1*0.5=2,12

где П_кр – поверхность крышки бака, м²;

0,5 – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности крышки изоляторами вводов ВН и НН и различной арматурой.

Поверхность крышки бака, м²,

м²

Полная поверхность конвекции бака с навесными радиаторами определяется выражением:

В дальнейшем расчете будем использовать в качестве дополнительных охлаждающих элементов навесные радиаторы.

Охлаждаемая поверхность бака с радиаторами образуется главным образом развернутой поверхностью радиатора. Эта конструкция позволяет получить значительно больше поверхности охлаждения, чем конструкция трубчатого бака при одинаковых внутренних его размерах. Число радиаторов и их расположение определяются необходимой поверхностью охлаждения и необходимостью получить наименьший общий габарит бака.

В конструкции радиатора обычно имеется два коллектора - прямоугольной или другой формы, в которые ввариваются своими верхними и нижними концами трубы. Радиатор фланцами своих коллекторов присоединяется к баку трансформатора. Возможно применение труб различной формы и размеров и различные способы сочетания их с коллекторами.

Навесной радиатор с прямыми трубами при естественном движении охлаждающего воздуха находит применение в широком диапазоне мощностей трансформаторов - от 100 до 6300 кВА. Прямые трубы круглого или овального сечения ввариваются своими концами в нижний и верхний коллекторы радиатора. Оси коллекторов располагаются тангенциально по отношению к поверхности стенки бака.

Применяются также навесные радиаторы с изогнутыми трубами. Навесные радиаторы с охлаждающими трубами, изогнутыми в той же форме, что и трубы, ввариваемые в стенку бака, используются как при естественном движении охлаждающего воздуха (вид охлаждения М), так и при его принудительном движении (вид охлаждения Д).

Коллекторы на торцах снабжены двумя круглыми патрубками с фланцами, служащими для присоединения радиатора к баку трансформатора. При этом коллекторы располагаются радиально по отношению к поверхности бака. В радиаторах этой конструкции применяются те же трубы круглого сечения, что и в трубчатых баках, с тем же диаметром, толщиной стенки, поверхностью и массой 1м , радиусом закругления, шагом труб в ряду и между рядами.