150994 (Тепловой расчет силового трансформатора), страница 2

, (1.9)

где F_l — поверхность 1м трубы, принятая из табл. 1.

Таблица. 2 Значение коэффициентов к_ф.

Поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака, Вт

, (1.10)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

F_К — наружная расчетная поверхность бака, определена по (1.5) или (1.6) — для гладкого бака и по (1.8) — для бака с охлаждающими трубами, м²;

t_{М – В} — разность температур между маслом и воздухом, С, найдена ранее по (1.4).

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К), можно рассчитать по формуле для плоской стенки

,

где _С — толщина стенки бака, обычно 3 – 5 мм;

_С — коэффициент теплопроводности бака, Вт/(м К), бак

выполнен из стали,

_С = 45 55 Вт/(м К);

_ВН, _Н — коэффициенты теплоотдачи с внутренней и наружной поверхности стенки бака, Вт/(м² К).

Расчет коэффициентов теплоотдачи от масла к стенке _ВН и от стенки к воздуху _Н производится для условий теплоотдачи при естественном движении и воздуха, и масла согласно [3, 4, 6].

Физические параметры воздуха принять из приложения 2 по расчетной температуре воздуха, а для трансформаторного масла из приложения 3 — по средней температуре масла. Константы критериальных уравнений выбрать из приложений 4,5 с учетом условий теплоотдачи и вертикального расположения бака.

Уточняются температуры, С,:

- наружной поверхности бака

, (1.11)

где t_В — температура воздуха, С; и

- трансформаторного масла внутри бака

, (1.12)

где t_С — температура внутренней поверхности бака.

Ввиду малого термического сопротивления стенки бака ( ), температуры на внутренней и наружной поверхности бака можно принять одинаковыми.

Поток теплоты, излучаемый с поверхности бака, Вт,

, (1.13)

где с₀ = 5.67 Вт/(м²К⁴) — коэффициент излучения абсолютно черного тела;

— степень черноты стенки бака. Для окисленной стали принять 0.8.

F_Л — поверхность излучения, м², определена по (1.5) или (1.6) — для гладкого бака, и по (1.7) — для бака с охлаждающими трубами;

Т_С — температура поверхности бака, К, уточненная по (1.11);

Т_В — температура тел, воспринимающих поток лучистой энергии, принимается равной температуре воздуха, К.

Правильность расчетов оценивается по общему (суммарному) потоку тепловой энергии, Вт,

. (1.14)

Он не должен значительно отличаться от принятого по (1.1).

Расчет необходимо выполнить для разных значений температуры окружающего воздуха и представить зависимость изменения температуры масла от температуры воздуха.

При заданной температуре воздуха (наибольшей) аналогично выполнить расчеты и определить зависимость изменения температуры масла от нагрузки трансформатора, принимая разные значения коэффициента загрузки к_З в соответствии с заданием. Результаты различных вариантов расчета оформить в виде таблиц. Полученные зависимости проанализировать и прокомментировать.

тема 2. Расчет системы обеспечения микроклимата ячеек ру 6-10 кв

Комплектное распределительное устройство (КРУ) — это совокупность электротехнического оборудования, необходимого для схемы распределительных устройств (РУ), смонтированного в отдельных шкафах. Они широко применяются на распределительных подстанциях энергосистем, преобразовательных подстанциях, подстанциях промышленных и сельскохозяйственных предприятий и т.д. РУ набирается из отдельных шкафов КРУ со встроенным в них электротехническим оборудованием высокого напряжения, устройствами релейной защиты, приборами измерения, автоматики, масляными выключателями и др. В настоящее время широко применяют наружную установку шкафов КРУ. Для надежности работы оборудования вне зависимости от условий окружающей среды необходимо поддерживать определенный микроклимат по температуре и влажности воздуха внутри шкафов КРУ. В холодный (зимний) период года возможно переохлаждение и замерзание масла, что нарушит работу масляных выключателей, недопустимо также переохлаждение системы релейной защиты и образование инея (десублимации влаги) при высокой относительной влажности воздуха. В весенне-осенний период наблюдается большая амплитуда суточного колебания температуры и при высокой влажности воздуха возможно выпадение влаги в жидкой фазе на изоляторах. Обеспечение теплового режима в разное время года подогревом воздуха внутри шкафов КРУ позволит исключить эти нежелательные явления и обеспечит надежную работу оборудования. Задачей курсовой работы по второй теме является расчет мощности нагревательных устройств с целью обеспечения температурного режима в зимних условиях и влажностного режима в переходные периоды года.

2.1 обеспечение температурного режима

По условиям работы температура воздуха внутри шкафов КРУ должна быть не ниже +5 С. Температура наружного воздуха (окружающей среды) принимается по средней температуре наиболее холодных суток в зависимости от региона расположения подстанции из приложения 6.

Тепловая мощность подогревающего устройства определяется величиной теплопотерь через стенки шкафа КРУ и излучением с его наружной поверхности, Вт:

, (2.1)

где Q_к — конвективный поток теплоты через все теплоотдающие поверхности шкафа, Вт; Q_л — поток тепловой энергии, излучаемой наружной поверхностью шкафа, Вт.

Теплопотери через все поверхности шкафа (боковые, верхние) осуществляются посредством теплопередачи и рассчитываются по уравнению, Вт:

, (2.2)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К), t_ВН, t_Н — температура воздуха внутри шкафа и снаружи, С, F — расчетная поверхность теплообмена, м².

Ее величина принимается по наружной поверхности шкафа (см рис.3, 4, 5), причем у крайних и средних шкафов, стоящих в одном ряду, поверхность теплообмена разная.

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К), рассчитывается по уравнению

, (2.3)

где _ВН — коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней стенке шкафа, определяется при условии теплоотдачи внутри шкафа свободной конвекцией, Вт/(м² К),

_Н — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности шкафа к воздуху, рассчитывается при обдувании поверхности шкафа ветром, Вт/(м² К).

_С — толщина стенки шкафа, принять 2,5 3 мм;

_С — коэффициент теплопроводности стенки, выполненной из стали,

_С = 45 55 Вт/(м К).

Методика расчета коэффициентов теплоотдачи изложена в[3,4,6].Физические параметры воздуха следует принять из приложения 2 по расчетной температуре воздуха: внутри шкафов +5С, снаружи — по температуре наиболее холодных суток (см. приложение 6). Константы критериальных уравнений выбрать из приложений 4,5 с учетом условий теплоотдачи и расположения расчетной поверхности теплообмена шкафа.

При расчете коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности _Н скорость ветра принять из приложения 6 согласно заданного региона.

При расчете потерь теплоты через пол учесть, что шкафы стоят на бетоне. Толщина бетона =100 мм, коэффициент теплопроводности бетона _б = 1.28 1.3 Вт/(м К) [3, 4]. Потери теплоты через пол в грунт осуществляются сначала посредством теплоотдачи, а далее — теплопроводностью через пол шкафа и бетонную подушку, Вт:

Q_п = , (2.4)

где t_вн — температура воздуха внутри шкафа, С;

t_гр — температура грунта, С, можно принять на 1015 С выше температуры наружного воздуха;

F_п — поверхность пола шкафа, м².

Рассчитывается суммарный конвективный поток теплоты через боковые и верхнюю поверхности шкафа, а также через пол.

Лучистая составляющая теплопотерь определяется уравнением, Вт,

, (2.5)

где с_о = 5.67 Вт/(м²К⁴) — коэффициент излучения абсолютно черного тела;

— степень черноты наружной поверхности шкафа;

= 0.85 0.9 — для поверхностей, покрытых масляной краской или эмалью [3].

Т_С, Т_В — абсолютные температуры стенки и окружающего воздуха, К.

Температуру стенки шкафа можно рассчитать, С,

, (2.6)

где F — расчетная поверхность теплообмена излучением, м².

По величине суммарных тепловых потерь (2.1) подбирают тип и мощность электрообогревательного устройства,

Расчет выполнен по средней температуре самого холодного периода года. Очевидно, с ростом температуры наружного воздуха мощность электрообогрева должна снижаться. Необходимо разработать схему автоматического регулирования тепловыделения нагревательного устройства в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.2 обеспечение влажностного режима

При положительной температуре окружающей среды и высокой влажности воздуха даже небольшое понижение температуры воздуха на 2—3 С может привести к выпадению росы на изоляторах внутри шкафа КРУ. Наиболее вероятен такой режим в весенне-осенний периоды из-за большой амплитуды суточного колебания температуры. Поэтому в это время года следует сохранить подогрев воздуха внутри шкафов КРУ. Автоматика должна включаться в этом случае при повышении влажности до 95 %.

Мощность подогревателя можно рассчитать исходя из условия, что изменение температуры воздуха внутри шкафа в течение суток не должно опускаться ниже температуры точки росы, Вт,

, (2.7)

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К), рассчитывается аналогично (2.3);

F — расчетная поверхность теплообмена, м², определена (2.2);

— температурный напор,С, вычисляется по уравнению:

,