151715 (621894), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

36750 5456 + 2·136 = 5728

35875 5456 + 136 = 5592

35000 5456

34125 5456 - 136 = 5320

33250 5456 - 2·136 = 5184

Плотность тока в обмотке ВН предварительно определяется по формуле:

(3.19)

Определим площадь сечения провода:

(3.20)

По сортаменту провода [4] выбираем провод АПБ -1,77 диаметром d = 1,40 мм, толщиной изоляции 0,4 мм.

Полное сечение витка определяем как:

(3.21)

где - площадь сечения выбранного провода, мм²;

- число параллельных проводов.

Действительная плотность тока:

(3.22)

Далее определяем число витков в одном слое обмотки:

(3.23)

Тогда необходимое количество слоев будет равно:

(3.24)

Дробное число слоев округляем до целого большего значения – 18.

Рабочее напряжение двух слоев определяем по формуле:

(3.25)

По рабочему напряжению двух слоев выбираем общую толщину кабельной бумаги между двумя слоями обмотки [4]:

- число слоев кабельной бумаги (толщиной 0,12 мм) -4;

- высота межслойной изоляции на торце обмотки, мм – 16.

По условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3 – 2/5 числа слоев обмотки.

Минимальная ширина масляного канала между катушками выбирается равной 0,4 см.

Радиальный размер обмотки двух катушек равен:

(3.26)

В обмотках класса напряжения 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из латунного листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки межслойной изоляцией или листом картона толщиной 0,1 см. Такая же изоляция устанавливается со стороны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки находится по формуле:

(3.27)

где - толщина экрана, равная 0,05 см;

- толщина кабельной бумаги или картона.

В обмотках с экраном радиальный размер принимается в расчет только при определении размеров обмотки. При подсчете ЭДС рассеяния этих обмоток следует увеличивать расчетную ширину канала между обмотками на толщину экрана и межслоевой изоляции, т.е.:

(3.28)

Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана – до его внутренней изоляции) равен:

(3.29)

Наружный диаметр обмотки с экраном равен:

(3.30)

Средний диаметр обмотки равен:

(3.31)

Для расчета активной массы обмотки используем формулу:

(3.32)

Масса изоляции провода составляет порядка 1,5% от массы провода, т.е. 0,77 кг.

Основные размеры трансформатора графически отражены в Приложении А.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОПЫТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4.1 Определение потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания (КЗ) трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе в режиме, когда первичная обмотка включена на ток, соответствующий номинальной мощности, а одна или более вторичных обмоток замкнуты накоротко.

Полные потери КЗ определяются из выражения:

(4.1)

где и - потери в обмотках ВН и НН соответственно;

- потери в стенках бака и других металлических конструкциях трансформатора, вызванные полем рассеяния обмоток;

и - добавочные потери в обмотках ВН и НН соответственно.

Основные потери для алюминиевого провода определяются по формуле:

(4.2)

где - масса металла каждой из обмоток, кг.

Для обмотки НН имеем:

(4.3)

Для обмотки ВН имеем:

(4.4)

Добавочные потери от вихревых токов, вызванные собственным магнитным полем рассеяния обмоток, неодинаковы для отдельных проводников, различным образом расположенных в обмотке по отношению к полю рассеяния.

Для обмотки НН (алюминиевый провод прямоугольного сечения n>2) добавочные потери определяются по формуле:

(4.5)

Коэффициент вычисляется по формуле:

(4.6)

Для обмотки ВН (алюминиевый провод круглого сечения) добавочные потери вычисляются по формуле:

(4.7)

Коэффициент вычисляется по формуле:

(4.8)

где - число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

- число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

- размер проводника, параллельного направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

- размер проводника, перпендикулярного направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

- общий диаметр обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния; - диаметр круглого проводника;

- коэффициент Роговского.

Значения , , - в см; коэффициент = 0,95.

Определение основных потерь в отводах заключается в подсчете длины и массы металла в отводах. Этот подсчет может быть точно произведен только после окончательного установления конструкции отводов. На данном этапе возможен предварительный расчет массы отводов [4].

Как правило, сечение отвода равно сечению витка обмотки, т.е:

(4.9)

Длина проводника отвода:

- при соединении в «звезду»

(4.10)

- при соединении в «треугольник»

(4.11)

Масса металла отвода провода:

(4.12)

где - длина в см;

- площадь с мм²;

- плотность металла отвода в кг/м³ (для алюминия = 2700 кг/м³).

Основные потери в отводах определяем по формуле [4]:

(4.13)

где - коэффициент, зависящий от материала отвода: для алюминия - = 12,75.

Для трансформаторов мощностью 100…6300 кВ·А потери в стенках бака равны:

(4.14)

где - мощность трансформатора; кВ·А,

- коэффициент потерь, который по справочным данным [4] равен

Окончательное значение потерь КЗ с учетом рассчитанных параметров будет равно:

или

4.2 Определение напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжения на трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток короткого замыкания.

Напряжение короткого замыкания ,% находится как геометрическая сумма его активной ,% и реактивной ,% составляющей.

(4.15)

Активная составляющая находится по формуле:

(4.16)

Реактивная составляющая определяется по следующей формуле:

(4.17)

где - ширина приведенного потока рассеяния;

- коэффициент Роговского.

При расчете , а также при всех дальнейших расчетах следует пользоваться реальными размерами рассчитанных обмоток трансформатора ( , , , , ), а не приближенными значениями и , найденными при определении основных размеров трансформатора. Весь расчет напряжения КЗ проводится для одного стержня трансформатора.

Коэффициент , учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, вызванное конечным значением осевого размера обмоток по сравнению с их радиальными размерами ( , , ) может быть подсчитан по приближенной формуле:

(4.18)

где

(4.19)

В трансформаторах мощностью S ≤ 10000 кВ·А ширину приведенного канала определяем по формуле:

(4.20)

Коэффициент определяется по формуле [2]:

(4.21)

Коэффициент учета неравномерного распределения витков по высоте приближенно определяется по формуле [2]:

(4.22)

где при работе трансформатора на средней ступени напряжения ВН. Величина определяется как разность осевых размеров обмоток ВН и НН. Так как для рассчитываемого трансформатора осевые размеры обмоток равны, то = 0, и, следовательно, = 1.

Тогда реактивная составляющая будет равна:

Так как меньше допуска, увеличим ширину канала рассеяния на 1 см, тогда:

Пересчитаем значение реактивной составляющей:

Абсолютная погрешность напряжения короткого замыкания не должна превышать заданного значения более чем на 5%.

4.3 Механические силы в обмотках

Процесс короткого замыкания является аварийным режимом работы трансформатора. Вследствие многократного увеличения токов в обмотках, по сравнению с номинальными токами, в обмотках возникают ударные механические нагрузки, действующие на обмотки и части трансформатора, сильный перегрев обмоток, вызванный выделением большого количества тепла в проводниковом материале обмоток. Проверка обмоток на механическую прочность при КЗ включает:

- определение максимального тока КЗ трансформатора;

- определение механических сил между обмотками и их частями;

- определение механических напряжений в изоляционных опорных и межкатушечных конструкциях и в проводах обмоток;

- определение температуры обмоток при КЗ.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.23)

где - номинальный ток соответствующей обмотки, А;

- номинальная мощность трансформатора, МВ·А;

- мощность короткого замыкания, равная согласно [4]: = 500 МВ·А; = 2500 МВ·А; - напряжение короткого замыкания, %.

В начальный момент ток короткого замыкания вследствие наличия апериодической составляющей может значительно превысить установившейся ток и вызвать механические силы между обмотками, превышающие в несколько раз силы при установившемся токе короткого замыкания. Согласно общей теории трансформаторов это мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.24)

где - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания, определяемый по формуле:

Характеристики

Список файлов курсовой работы