Расчет обмотки высшего напряжения

В трансформаторах с регулированием напряжения на стороне ВН путем переключения ответвлений без возбуждения (ПБВ) должно предусматриваться изменение числа витков ОВН на +2· 2,5% = +5% от номинального значения. В этом случае на крышке трансформатора имеется переключатель на 5 положений: номинальное напряжение, две ступени вверх и две ступени вниз от номинального.

Для уменьшения осевых сил, возникающих при коротких замыканиях, в случае применения в качестве ОВН многослойных цилиндрических обмоток регулировочные витки размещают равномерно по высоте в отдельных слоях. В трансформаторах мощностью от 250 кВА и выше применяется схема рис. 5.4, б.

Конструкция многослойной цилиндрической обмотки ВН из прямоугольного провода аналогична конструкции многослойной цилиндрической обмотки НН (рис. 5.2).

Число витков на одной ступени регулирования щр2 = щ2ном· ДU*ст = 7770,025 = 20,.

где — относительное значение напряжения на одной ступени регулирования, ДUст% = 2,5%.

Число витков на ответвлениях:

5 cтупень U2 max2.

щ2 max2= щ2 ном+ 2щр2 =777 + 220 = 817;

4 ступень U2 max1.

щ2 max1= щ2 ном+ 2щр2 =777 + 20 = 797;

3 ступень U2 ном щ2 ном = 777;

2 ступень U2 min 1.

щ2 min1 = щ2 ном — 2щр2 = 777−20 = 757;

1 ступень U2 min 2.

щ2 min2 = щ2 ном — 2щр2 = 777 — 40 = 737.

Ориентировочная плотность тока.

J'2=2Jср — J1 = 21,87 — 1,88 = 1,86 А/мм2.

Ориентировочное сечение витка.

мм2.

По табл. 5.2 подбираем возможно больший размер провода b и сечение провода Ппр1 так, чтобы количество параллельных проводников в витке было целым числом с точностью 1…3%:

.

Сечение витка обмотки (окончательно):

=18,2 мм² .

Марка провода АПБ.

Плотность тока в обмотке:

А/мм2.

Находим число витков в слое обмотки:

.

где 0,5мм — двусторонняя толщина изоляции.

Находим число слоев:

.

По табл. 5.8 проверяем условие, а < а10%, (2,54,0) при выбранном выше значении Nсл2 = 8.

Определяем фактический суммарный радиальный размер проводов с изоляцией:

мм.

Определяем предельно допустимое расстояние между охлаждающими каналами с’пред.

Допустимый по условию нагрева размер с’пред определяется для алюминиевых обмоток:

мм, где kзк = 0,8 — коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности рейками и другими изоляционными деталями;

qдоп = 1200 Вт/м2 — допустимая плотность теплового потока.

Находим число концентрических катушек nкат2, на которое следует разделить обмотку в радиальном направлении:

.

Округляем до ближайшего большего целого числа nкат2=2.

Определяем рабочее напряжение двух слоев.

В.

По рабочему напряжению двух слоев по табл. 5.9 выбирается число листов и общая толщина кабельной бумаги дмсл = 0,12×4 = 0,48 мм в изоляции между двумя слоями обмотки.

Высота обмотки.

мм.

Радиальный размер обмотки ВН:

где hк1 — радиальный размер канала, который принимается.

hк2 = 0,01l2 =0,1 840 = 8,4 мм.

hк2 = 8,5 мм.

Внутренний диаметр обмотки:

м.

Наружный диаметр обмотки:

м.

Средний диаметр обмотки:

м.

Поверхность охлаждения обмотки:

где kзк = 0,8 — коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности рейками и другими изоляционными деталями;

Масса металла обмотки:

где Км = 8,47 — для алюминиевых проводов;

Масса провода обмотки:

кг, где ,.

Дm=3 — увеличение массы провода за счет изоляции, определяется по табл.5.1.

Коэффициент добавочных потерь:

где np = Nсл = 8 — для цилиндрических многослойных обмоток.

Коэффициент заполнения высоты обмотки алюминием взп рассчитывается по формуле.

.

где m — число проводов обмотки в осевом направлении:

.

Электрические потери в обмотке:

Вт.

Тепловая нагрузка: