Трехфазный силовой масляный двухобмоточный трансформатор

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет основных электрических величин трансформатора

1. Мощность одной фазы, кВ•А

,

где m - число фаз, m=3.

2. Мощность на один стержень, кВ•А

,

где с - число активных стержней, несущих обмотки трансформатора.

Для силовых масляных трансформаторов c=m=3

3. Номинальный линейный ток обмотки низкого напряжения (НН), А

4. Номинальный линейный ток обмотки высокого напряжения (ВН), А

5. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки низкого напряжения (соединение - «треугольник»)

6. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки высокого напряжения (соединение - «звезда»)

7. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %

8. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,%

2. Определение основных размеров трансформатора

Основой конструкции трансформатора является его магнитная система, размеры которой вместе с размерами обмоток определяют его габариты. В проектируемых трансформаторах рассматривается плоская трехстержневая магнитная система, поперечное сечение стержней имеет вид симметричной многоступенчатой фигуры, вписанной в окружность. Поперечное сечение стержня в виде ступенчатой фигуры выполняется для наибольшего заполнения сталью площади круга, а также для изготовления технологичных цилиндрических обмоток. Обмотки на стержнях расположено концентрично по отношению друг к другу, причем для уменьшения расхода материалов внутренней всегда является обмотка НН. Магнитная система такого трехфазного трансформатора с обмотками схематически изображена на рис. 1.

Рис. 1. Основные размеры трансформатора

Материалом для магнитной системы силового трансформатора служит электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая сталь, главным образом марок 3404, 3405 по ГОСТ 21427.1-83, поставляемая в рулонах толщиной 0,35 и 0,3 мм. Сталь обычно изготавливается с нагревостойким изоляционным покрытием.

Диаметр окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, является первым основным размером трансформатора и рассчитывается по формуле:

, см

Расчет и выбор величин, входящих в формулу, рекомендуется производить в следующем порядке.

1. Мощность обмоток одного стержня трансформатора, кВ•А

2. Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, см,

Размер канала между обмотками ВН и НН определяется, как изоляционный промежуток и может быть выбран из таблицы (

Суммарный приведенный размер обмоток ВН и НН может быть приближенно определен по формуле:

,

где величина в зависимости от мощности трансформатора, металла обмоток, напряжения обмотки ВН может быть найдена в таблице (

3. Значение в приближенно равно отношению средней длины витка обмоток трансформатора к их высоте и определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора. Значение в может варьироваться в широких пределах и изменяться в существующих трансформаторах в пределах от 1 до 3,5. При этом меньшим значениям в соответствуют трансформаторы относительно узкие и длинные, большим - широкие и низкие.

При заданном уровне потерь для наиболее часто употребляемых материалов магнитной системы и обмоток оптимальное значение в определяется по таблице.

4. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно приближенно принять

5. Промышленная частота

6. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

7. Индукция в стержне магнитной системы (рекомендуемые значения приведены в таблице)

8. Коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описывающего сечение стержня. Зависит от выбора числа ступеней в сечении стержня, способа прессовки стержня, размеров охлаждающих каналов, толщины листов стали, вида междулистовой изоляции и рассчитывается по формуле

,

где - коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры;

- коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сталью, учитывающий толщину изоляционного слоя и неплотность запрессовки листов.

Значения коэффициентов и берутся из таблиц.

Второй основной размер трансформатора - средний диаметр канала между обмотками может быть предварительно приближенно определен по формуле

Радиальные размеры осевых каналов между стержнем и обмоткой НН и между обмотками НН и ВН определяются из условий электрической прочности, главной изоляции трансформатора по испытательным напряжениям обмоток НН и ВН.

Радиальный размер обмотки НН можно приблизительно вычислить по формуле:

где - коэффициент, принимается равным 1,1 для трансформаторов мощностью 25-630 кВ•А

Третий основной размер трансформатора - высота обмоток определяется по формуле

где - коэффициент, зависящий от материала обмоток и габаритов трансформатора.

После расчета основных размеров определяется активное сечение стержня, т.е. чистое сечение стали,

Электродвижущая сила одного витка, В

трансформатор изоляция электрический

3. Конструкция изоляции и минимально допустимые изоляционные расстояния

Главными задачами при проектировании изоляции трансформатора являются выбор принципиальной конструкции изоляции, выбор изоляционных материалов, заполняющих изоляционные промежутки, и размеров изоляционных промежутков.

Изоляция в трансформаторе разделяет части, находящиеся под напряжением между собой, и отделяет их от заземленных частей. В силовых трансформаторах изоляция выполняется в виде конструкций из твердых диэлектриков - электроизоляционного картона, кабельной бумаги, лакотканей, дерева, текстолита, бумажно-бакелитовых изделий, фарфора и других материалов. Части изоляционных промежутков, не заполненных твердым диэлектриком, заполняются жидким диэлектриком - трансформаторным маслом.

Для упрощения расчета и стандартизации требований, предъявляемых к электрической прочности изоляции готовоготрансформатора, электрический расчет изоляции производится так, чтобы она могла выдержать приемосдаточные и типовые испытания, предусмотренные соответствующими нормами. Нормы испытаний составлены с учетом возможных в практике значений, длительности и характера электрических воздействий, содержат необходимые запасы прочности и закреплены в ГОСТ.

Испытательное напряжение обмоток в зависимости от класса изоляции и рабочего напряжения выбираются из табл. 6.

Таблица 6. Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76).

1. Главная изоляция обмоток (изоляция от заземленных частей и между обмотками)

Главная изоляция обмоток определяется в основном электрической прочностью при частоте 50 Гц и соответствующим испытательным напряжением, определяемым по табл. 6.

На рис. 2 показан вариант конструкции главной изоляции обмоток с испытательным напряжением от 5 до 85 кВ.

Основные размеры изоляционных деталей с учетом производственных допусков и минимально допустимые изоляционные расстояния такой конструкции могут быть выбраны из табл. 7 и 8.

Таблица 7. Главная изоляция. Минимально допустимые изоляционные расстояния обмоток НН

Таблица 8. Главная изоляция. Минимально допустимые изоляционные расстояния для обмоток ВН

Примечание. Для цилиндрических обмоток минимальное изоляционное расстояние Электростатический экран с изоляцией 3 мм. При расчете диаметра принимать

Рис. 2. Главная изоляция обмоток при испытательных напряжениях 5-85 кВ.

1 - изоляционные цилиндры (бакелит или картон); 2 - шайбы и прокладки; 3 - междуфазная перегородка (картон).

2. Витковая изоляция

Изоляцией между витками обычно служит собственная изоляция обмоточного провода. Выбор толщины изоляции провода для различных значений может быть сделан по табл. 9. В этой таблице дана изоляция провода (витковая) для большей части катушек с нормальной изоляцией. Дополнительная изоляция между витками применяется обычно только на входных катушках.

Таблица 9. Марка провода и изоляция обмоточной меди с учетом импульсной прочности

3. Междуслойная изоляция.

Выбор междуслойной изоляции зависит от принятой конструкции обмотки. В многослойных цилиндрических обмотках из круглого и прямоугольного провода размеры междуслойной изоляции выбираются по табл. 10.

Таблица 10. Размеры междуслойной изоляции в многослойных цилиндрических обмотках из круглого провода

В двухслойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода при суммарном рабочем напряжении двух слоев не более 1 кВ достаточной междуслойной изоляцией служит масляный канал шириной не менее 4 мм или прокладка из одного или двух слоев электроизоляционного картона толщиной по 0,5 мм каждый. При рабочем напряжении более 1 кВ и до 6 кВ - масляный канал 6-8 мм или два слоя картона по 1 мм.

Для образования в обмотках, между обмотками и изоляционными цилиндрами осевых каналов чаще всего применяются рейки, склеенные из полос электроизоляционного картона или изготовленные из дерева твердой породы, например белого или красного бука. При намотке рейки укладываются по образующим цилиндра и плотно прижимаются проводами к цилиндру или ранее намотанной катушке. Толщина рейки при этом определяется ширину - радиальный размер осевого канала.

Число реек по окружности для трансформаторов до 630 кВ•А выбирают обычно исходя из условий удобства намотки, для более мощных трансформаторов - из условий механической прочности. Число реек ориентировочно принимается равным для трансформаторов мощностью 100-560 кВ•А - 8.

4. Междукатушечная изоляция

Изоляцией между катушками в винтовых и непрерывных спиральных обмотках могут служить угловые шайбы, простые шайбы или радиальные масляные каналы.

Угловые и простые шайбы перекрывают часть сечения охлаждающих каналов. Поэтому они применяются только в тех случаях, когда это допустимо по условиям охлаждения для трансформаторов с при мощности на стержень Во всех других случаях делают радиальные масляные каналы, высота которых выбирается из условий нормального охлаждения обмотки и обычно оказывается достаточной для обеспечения прочности изоляции.

Из условий электрической прочности высота канала для последовательно включенных катушек находится по формуле:

где - рабочее напряжение одной катушки, В.

Размер округляется с точностью до 0,5 мм.

Минимальные по условиям охлаждения размеры радиальных масляных каналов выбираются в зависимости от радиальной ширины катушки в табл. 11.

Таблица 11. Минимальная высота радиального охлаждающего канала

Для образования радиальных масляных каналов применяют междукатушечные прокладки из электроизоляционного картона. Ширина прокладок обычно выбирается в пределах 4 - 6 см. Длина прокладки определяется радиальной шириной обмотки. Прокладка высотой набирается из нескольких слоев электрокартона толщиной 0,5 - 3 мм. Ввиду того, что стандартные толщины листов электроизоляционного картона 0,5 мм, расчетная толщина прокладок (и размеры каналов) должна быть также 0,5 мм. Число прокладок по окружности равна числу реек.

Если регулировочные витки обмотки ВН располагаются по ее середине (рис. 4.), то в месте разрыва обмотки напряжение между двумя половинами обмотки ВН значительно больше напряжения между двумя соседними последовательными катушками. Поэтому в месте разрыва обмотки высота радиального канала должна быть увеличена. Допустимые размеры в зависимости от напряжения обмотки ВН и от схемы регулирования следующие:

Рис. 4. Схемы регулирования напряжения

5. Изоляция отводов

Изоляционные расстояния и толщину изоляции отводов (с учетом производственных допусков) можно выбрать по табл. 13, 14.

При этом толщина изоляции отвода определяется по испытательному напряжению той обмотки, от которой идет отвод, а изоляционное расстояние от отвода до другой обмотки - по наибольшему из двух испытательных напряжений.

Таблица 13. Минимальное расстояние от отвода до обмотки.

трансформатор изоляция электрический

Таблица 14. Минимальные расстоянии от отвода до заземленных частей

Размещено на Allbest.ru