Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Назначение силовых трансформаторов — преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. Коэффициент полезного действия трансформаторов очень велик и для большинства составляет 98−99%, однако необходимость многократной трансформации энергии и установки в сетях трансформаторов с общей мощностью, в несколько раз превышающей мощность генераторов, приводит к тому, что общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенных значений. Поэтому важнейшей задачей в настоящее время является задача существенного уменьшения потерь энергии в трансформаторах, т. е. потерь холостого хода и потерь короткого замыкания.
Уменьшение потерь холостого хода достигается главным образом путем применения холоднокатаной, рулонной электротехнической стали, с улучшенными магнитными свойствами.
Уменьшение потерь короткого замыкания достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках.
Сокращение расхода изоляционных материалов, трансформаторного масла и металла, употребляемого на изготовление баков и систем охлаждения достигается путем снижения изоляционных расстояний, при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки изоляции и применение новых средств защиты трансформаторов от перенапряжений.
Задачей данного проекта является расчет трехфазного силового трансформатора класса напряжения 35 кВ мощностью 4000 кВА, с регулированием напряжения под нагрузкой, имеющего в номинальном режиме основные показатели, близкие к показателям серийного аналога.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.
Линейные и фазные токи ВН и НН.
Линейные токи обмоток ВН и НН можно рассчитать по формуле:
(1.1)
Линейный ток для обмотки НН (соединение звездой):
Линейный ток для обмотки ВН:
Фазный ток для обмотки НН:
(1.2)
Фазный ток для обмотки ВН (соединение треугольником):
Фазное напряжение обмотки НН:
Фазное напряжение ВН:
(1.3)
Испытательное напряжение обмоток.
Так как номинальное напряжение обмотки ВН равно 35 000 В, а обмотки НН 10 500 В, то по ГОСТ 1516–73 испытательное напряжение обмотки ВН равно 85 000 В, а обмотки НН 45 000 В.
Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.
Активная составляющая вычисляется по формуле (1.4):
(1.4)
Реактивная составляющая вычисляется по формуле (1.5):
(1.5)
2. РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА.
Выбор схемы и конструкции магнитопровода.
Так как мощность проектируемого трансформатора 4000кВА, то можно использовать схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней фазе. Данная схема шихтовки изображена на рисунке 2.1:
Позиция 1 Позиция 2
Рис. 2.1. Схема шихтовки магнитопровода.
Косых стыков 4, прямых-3.
Число ступеней стержня 8.
Коэффициент заполнения площади круга Ккр=0,9
Ориентировочный диаметр стержня 0,34 м Коэффициент усиления ярма Кя=1,02
Прессовка ярма производится балками, стянутыми полубандажами.
Число ступеней ярма 8
Коэффициент заполнения (сталь 3414 толщиной с двусторонним жаростойким покрытием керамическими или оксидными пленками) Кз=0,95
Общий коэффициент заполнения сталью площади круга
Выбор и определение индуктивности в стержне и ярме магнитопровода.
Индуктивность в стержне ВС для стержня из марки стали 3414 при мощности проектируемого трансформатора 4000кВА
Индуктивность в ярме определяется по формуле (2.1):
(2.1)
