Восстановительный расчет трансформатора КР 110102 114102 ЭЭЭ 011 ПЗ

Восстановительный расчет трансформатора КР 110102 114 102 ЭЭЭ 011 ПЗ

Исходные данные

Номинальные данные:

S_н=160 кВА, полная мощность трансформатора

U_ВН = 20 кВ, номинальное высшее линейное напряжение,

U_НН = 0,4 кВ — номинальное низшее линейное напряжение,

U_к=6,6%, напряжение короткого замыкания

Y/Z-11 — схема и группа соединения обмоток.

d=14 см, расчетный диаметр стержня магнитопровода С=37,5 см, расстояние между осями стержней

=74,5 см, высота стержня П_я =133 см^2, площадь активного поперечного сечения ярма Р₀ =730 Вт, потери мощности холостого хода (т.е. потери мощности на перемагничивание магнитопровода при номинальном напряжении) Р_к = 3100 Вт, потери мощности при коротком замыкании при номинальном токе

I₀ =3,8%, сила тока холостого хода

3413 — марка стали с лаковой межлистовой изоляцией.

1. Расчет обмотки НН

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов ближе к стержню.

Число витков на одну фазу обмотки НН т.к. Y/Z-11

В-номинальное фазное напряжение обмотки НН,

— частота тока,

— магнитная индукция в стержнях Площадь активного поперечного сечения стержня, м²

м²

где, d — диаметр стержня магнитопровода, м;

— коэффициент заполнения круга при расчете площади сечения стержня для трансформатора от 40 до 630 кВА.

Напряжение одного витка, В В

Выбираем число слоев равным двум.

Число витков в одном слое:

Осевой размер обмотки, м

l₁ = l_c — 2Чl₀₁ = 0.745 — 2* 0.015 = 0.715 м

l

₀₁=15 мм — [таблица 2, стр. 9]

Ориентировочный осевой размер витка, м м

Ориентировочное сечение витка, мм²

мм²

— номинальный фазный ток обмотки НН, А

— ориентировочная средняя плотность тока, А/м²

d₁₂=фd=1.36Ч0.14Ч1.06=0.19 м

А/м²

— мощность трансформатора, кВА;

— напряжение одного витка, В;

— коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках;

a=3.15 мм, b=11.8 мм

a'=3.65 мм, b'=12.3 мм Для медного провода

мм Размеры подобранных проводов П''=36,6 мм²

Полное сечение витка из n_в1 параллельных проводов, м², определяется по формуле

м²

Полученная плотность тока, А/м²

А/м²

Осевой размер витка, м м

Осевой размер обмотки, м Радиальный размер обмотки, м

м Внутренний диаметр обмотки, м, где а₀₁ = 4 мм м

Наружный диаметр обмотки, м

м Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м² для всего трансформатора м²

Плотность теплового потока, Вт/м², на поверхность обмотки

Вт/м²

Коэффициент добавочных потерь:

Основные потери в обмотке НН, Вт Вт Масса обмотки НН, кг

кг Для масляных трансформаторов плотность теплового потока q в обмотках не должна превышать 800−1000 Вт/м², в нашем случае Вт, что соответствует нормам.

2. Расчет обмотки ВН

Число витков при номинальном напряжение

В В

Проверяем коэффициенты трансформации:

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду На пяти ступенях:

верхние ступени напряжения

ы при номинальном напряжении

нижние ступени напряжения

Осевой размер обмотки ВН l₂ принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l_1, l₂ = l_1, =0,704 м.

Плотность тока в обмотке ВН, А/м², предварительно определяется по формуле

А/м²

Номинальный фазный ток в обмотке ВН

А Сечение обмотки витка ВН, мм², предварительно определяется по формуле

мм²

По ориентировочному сечению витка выберем по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов провод подходящего сечения

мм²

Полное сечение витка, м²

м²

Полученная плотность тока, А/м²

А/м²

Число витков в слое:

Число слоев в обмотке Рабочее напряжение двух слоев, В В

Радиальный размер обмотки, м (одна катушка без экрана с каналом) Внутренний диаметр обмотки, м

м Наружный диаметр обмотки, м

м

Плотность теплового потока, Вт/м^2, на поверхность обмотки Коэффициент добавочных потерь в обмотке Поверхность охлаждения, м²

м²

Основные потери в обмотке ВН, Вт Масса металла, кг, каждой из обмоток может быть найдена по формуле кг Полученное q не более допустимого, для масляного трансформатора плотность теплового потока в обмотках ?1000 Вт/м².

3. Определение потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания, Вт Для трансформатора с медными проводами Основные потери в отводах НН, Вт Масса металла проводов отводов ВН, кг Основные потери в отводах ВН, Вт Масса металла проводов отводов НН, кг Потери в баке и деталях конструкций, Вт

Полные потери короткого замыкания для медных проводов, Вт Полные потери отличаются от табличного на 0.6%.

4. Тепловой расчет трансформатора

Для трансформатора с медными проводами Внутренний перепад температуры в обмотке НН, ⁰С Превышение температуры поверхности обмотки над температурой масла, ⁰С Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ⁰С

Внутренний перепад температуры в обмотке для наружной катушки, ⁰С Потери в 1 м³ объема обмотки, Вт/ м³

Средняя условная теплопроводность обмотки без учета межслойной изоляции, Вт/ м³

трансформатор теплопроводность обмотка замыкание Средняя теплопроводность обмотки, приведенная к условному случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции:

Средний перепад температуры, ⁰С

Перепад температуры на поверхности обмотки, ⁰С Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ⁰С