ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Масляный трансформатор ТМ-1600/35

Число фаз m = 3

S = 1600 кВА

Uвн = 35 ± (2 + 2,5) кВ

Uнн = 3,15 кВ

Схема соединения обмоток Y/Δ – 0

Частота 50 Гц

Потери КЗ Рк = 16,5 кВт

Напряжение КЗ Uк = 6,5

Ток ХХ Iхх = 1,5

АННОТАЦИЯ

Расчет трансформатора – Миасс: филиал Южно-Уральского государственного Университета, ЭТФ, 44с, рисунков 15, таблиц 5 Библиография литературы – 17 наименований

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………5

I Определение основных электрических величин…………………………………6

11 Линейные и фазные токи и напряжения обмотки ВН и НН……………6

12 Испытательные напряжения обмоток…………………………………6

13 Активная и реактивная составляющие напряжения кз………………6

II Расчет главных размеров трансформатора………………………………………7

21 Выбор схемы и конструкции магнитопровода…………………………7

22 Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода……7

23 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток……………………………………………8

24 Выбор коэффициента и определение основных размеров трансформатора: диаметра стержня и высоты обмотки…………………………8

III Расчет обмоток трансформатора…………………………………………………9

31 Выбор типа обмоток (НН и ВН)…………………………………………9

32 Расчет обмотки НН………………………………………………………10

33 Расчет обмотки ВН………………………………………………………13

Регулирование обмоток высокого напряжения……………………………16

IV РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ……………………16

41 Определение потерь короткого замыкания……………………………16

42 Определение напряжения короткого замыкания……………………18

43 Определение механических сил в обмотках при внезапном коротком замыкании……………………………………………………………………………19

V ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ТОКА ТРАНСФОРМАТОРА………………………………………………………………21

51 Размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма…………………21

52 Определение массы стержней, ярм и массы стали……………………21

53 Определение потерь и тока холостого хода……………………………22

VI Тепловой расчет трансформатора………………………………………………24

61 Тепловой расчет обмоток………………………………………………24

62 Тепловой расчет бака и радиаторов……………………………………26

VII Расчёт параметров Т-образной схемы замещения……………………………29

VIII Разработка и краткое описание конструкции трансформатора……………30

81 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток…………30

82 Выбор и размещение отводов……………………………………………31

83 Выбор и размещение вводов……………………………………………33

84 Крепление активной части трансформатора в баке……………………34

85 Выбор вспомогательной аппаратуры…………………………………35

9Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформатора……………………………………………………………………42

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………43

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №2347, цена оригинала 1000 рублей Оформлена в программе Microsoft Word

ВВЕДЕНИЕ

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

I Определение основных электрических величин

11 Линейные и фазные токи и напряжения обмотки ВН и НН

Линейные токи обмоток НН и ВН:

(111)

А

(112)

А

Фазные токи и напряжения обмоток зависят от схем их соединения

При схеме “звезда” для обмотки ВН:

(113)

А

(114)

кВ

При схеме “треугольник” для обмотки НН:

(115)

(116)

12 Испытательные напряжения обмоток

Трансформатор масляный ТМ-1600/35

Класс напряжения – 35кВ (ГОСТ 1516-73)

13 Активная и реактивная составляющие напряжения кз

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, :

(131)

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, :

(132)

II Расчет главных размеров трансформатора

21 Выбор схемы и конструкции магнитопровода

Трансформатор масляный кВА

Для трансформаторов принимаем схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней фазе (Рис 1)

Рис 1

Поперечное сечение стержня магнитопровода представляет собой ступенчатую фигуру, число ступеней которой зависит от мощности трансформатора

При кВА:

Число ступеней – 7

(Коэффициент заполнения площади круга для масляных тр-ров)

d, м = 0,25 (Ориентировочный диаметр стержня)

(Коэффициент усиления ярма)

22 Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода

Рекомендуемые значения индукции в стержнях масляных трансформаторов зависят от мощности трансформатора:

При кВА:

Принимаем Тл

Определяем индукцию в ярме по формуле:

(221)

Тл

23 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток

Таблица 1 Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН

, кВА , кВ НН от ярма

, м

НН от стержня, м

1600 18 0,075 0,004 0,006 0,015 0,025

Таблица 2 Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН

, кВА , кВ ВН от ярма, м Между ВН и НН, м Выступ цилиндра

, м

Между ВН и ВН, м

1600 85 0,075 0,002 0,027 0,005 0,050 0,030 0,003

24 Выбор коэффициента и определение основных размеров трансформатора: диаметра стержня и высоты обмотки

Выбираем значение = 1,4 ( кВА Металл – Al U=35 кВ) для масляного трансформатора ТМ-1600/35

Определяем ориентировочный диаметр стержня, м:

(241)

(242)

— мощность обмоток одного стержня трансформатора

(243)

, где (245)

м

Рассчитанный диаметр d округляем до ближайшего нормализованного диаметра и уточняем :

Принимаем и пересчитываем коэффициент :

(246)

Определяем средний диаметр канала между обмотками:

(247)

м

(248)

м

Высота обмотки l определяется по формуле:

(249)

м

III Расчет обмоток трансформатора

31 Выбор типа обмоток (НН и ВН)

Определяем ЭДС одного витка :

(311)

(312)

В

Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания:

(Для Алюминия) (313)

Площади сечения витков обмоток НН и ВН:

(314)

(315)

Выбираем тип обмоток НН и ВН:

Обмотка НН:

ТИП: Непрерывная катушечная обмотка

Обмотка ВН:

ТИП: Непрерывная катушечная обмотка

32 Расчет обмотки НН

Определяем число витков обмотки:

(321)

Определяем возможное число катушек:

(322)

— высота обмотки

-высота горизонтальных каналов =0,005м

высота провода

Распределяем количество витков по катушкам :

23 основных катушки по 4 витка = 92 витка

27 основных катушек по 5 витков = 135 витков

Рассчитываем площадь сечения витка:

(323)

Подбираем размеры провода, принимая число параллельных проводов

Находим сечение параллельного провода:

(324)

По сечению и осевому размеру провода выбираем провод Выбираем по таблице (по ГОСТу примем ) Выбираем по таблице (см методичку стр79):

Определяем размер провода с изоляцией:

(325)

Марка провода:

АПБ

Высота обмотки:

(326)

Где:

— коэффициент, учитывающий укладку прокладок

— высота горизонтального канала

— число разгонов катушек НН

— высота канала в местах разгона

м

Радиальный размер обмотки:

(327)

Внутренний диаметр обмотки:

(328)

Наружный диаметр обмотки:

(329)

Средний диаметр витка обмотки:

(3210)

Уточняем площадь сечения витка:

Уточняем плотность тока:

Плотность теплового потока (Обмотка из алюминия):

(3211)

Где:

— коэффициент закрытия поверхности обмотки

Коэффициент добавочных потерь:

(3212)

Где:

число проводников обмотки в радиальном направлении

— Коэффициент, характеризующий заполнение высоты обмотки проводниковым материалом

Где для непрерывной катушечной обмотки:

33 Расчет обмотки ВН

Находим предварительное полное число катушек:

(331)

высота обмотки

высота горизонтальных каналов

Рассчитываем число витков , соответствующее номинальному напряжению :

(332)

Определяем число регулировочных витков на одну ступень регулирования напряжения:

(334)

Ориентировочное число регулировочных катушек 8

Находим число основных катушек:

(335)

Количество витков в этих основных катушках:

(336)

Ориентировочное число витков в одной основной катушке:

(337)

Принимаем количество витков в катушке 21,

тогда приняв = 66,

2 витка лишних

Распределяем количество витков по катушкам:

64 основных катушки по 21 витку = 1344 витков

2 основных катушки по 20 витков = 40 витков

8 регулировочных катушек по 18 витков = 144 витка

Общее число катушек — 74

Общее число витков – 1528

Находим площадь сечения одного витка (327) и плотность тока (328):

(338)

(339)

По сечению и осевому размеру провода выбираем провод

Определяем размер провода с изоляцией:

(3310)

Марка провода:

АПБ

Высота обмотки с каналами между всеми катушками (3210):

, (3311)

Где: — высота горизонтального канала

— коэффициент, учитывающий укладку прокладок

— высота канала в месте разрыва обмотки, где размещаются катушки с

регулировочными витками

Радиальный размер обмотки:

(3312)

Плотность теплового потока для обмотки из алюминиевого провода:

, (3313)

Где:

,

Где: число проводников обмотки в радиальном направлении

(3314)

,

Где:

Внутренний диаметр обмотки:

(3315)

Наружный диаметр обмотки:

(3316)

Средний диаметр витка обмотки:

(3317)

Регулирование обмоток высокого напряжения

Согласно ГОСТ 16110-70 регулирование напряжения силового трансформатора может осуществляться путем переключения ответвлений обмоток без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети и без перерыва нагрузки (РПН)

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000кВА с ПБВ ГОСТ 12022-66, 11920-73 и 12965-74 предусматривает выполнение в обмотках ВН четырех ответвлений на +5 +2,5 -2,5 -5 ( от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением Переключение ответвлений обмоток должно производиться специальными переключателями, вставленными в трансформатор, с рукоятками управления, выведенными из бака

В данном трансформаторе регулирование напряжений обмотки ВН производится по схеме рис2

IV РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

41 Определение потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания:

(411)

Основные электрические потери в обмотке НН:

, (412)

где — удельное сопротивление провода обмотки: , при температуре

Основные электрические потери в обмотке ВН:

, (413)

где =1456 — число витков, соответствующее средней ступени регулирования

Потери в отводах НН:

(414)

Потери в отводах ВН:

(415)

Потери в стенке бака:

, (416)

где коэффициент, определяемый из табл 41

Расчётные значения потерь короткого замыкания отличаются от заданных на 4,9 (не более 5 процентов по условию)

42 Определение напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания () определяют через его составляющие:

(421)

где активная составляющая напряжения короткого замыкания,

, (422)

где ширина приведённого канала рассеяния,

Уточняем значения и :

(423)

(424)

(425)

(426)

Отличается от заданного значения на 4

Массы металла обмоток рассчитывается по формуле:

, (427)

где масса металла обмотки НН (428)

масса металла обмотки ВН (429)

плотность металла обмоток НН и ВН (алюминиевый провод)

Приближенная масса металла проводов отводов рассчитывается по формуле:

, (4210)

где длина проводов отводов обмотки НН (соединение звездой)

длина проводов отводов обмотки НН (соединение треугольником)

43 Определение механических сил в обмотках при внезапном коротком замыкании

Радиальная сила , H:

, (431)

где — ударный ток короткого замыкания для обмотки НН,

(432)

(433)

Напряжение на разрыв в обмотке НН от радиальных сил, Па:

(434)

Напряжение на разрыв в обмотке ВН от радиальных сил, Па:

(435)

Напряжение на сжатие от опорных поверхностей:

(436)

Где: число прокладок, равное числу реек, то есть 8

радиальный размер обмотки

ширина прокладки

сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке НН

или при сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке ВН

(437)

— осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья, вызванного конечными размерами обмоток

(438)

— осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья, вызванного отключением регулировочных катушек

(439)

расстояние от поверхности стержня до стенки бака равное 0,18м

,так как ,

V ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ТОКА ТРАНСФОРМАТОРА

51 Размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма

По приложению

Ширина крайнего пакета ярма-0,120м

№ пакета размер пакета,мм

1

2

3

4

5

6

7

8 Рис3 Сечение стержня

Длина стержня, м

, (511)

где — расстояние от обмотки до нижнего и верхнего ярм

По формуле

52 Определение массы стержней, ярм и массы стали

Масса стали стержней, кг:

(521)

где — масса стали стержней в пределах окна магнитной системы

(522)

— число стержней, плотность электротехнической стали,

площадь сечения стержня,

Получаем

масса стали в местах стыка пакета стержня и ярма

(523)

— ширина наибольшего пакета ярма, по табл 51

масса стали одного угла, по табл 51

Получаем

По формуле

Масса стали ярм, кг

(524)

где -масса стали частей ярм, заключённых между осями крайних стержней,

, (525)

площадь сечения ярма

расстояние между осями соседних стержней,

(526)

-масса стали в частях ярм, которые находятся за пределами ,

(527)

Полная масса стали плоской магнитной системы:

53 Определение потерь и тока холостого хода

Расчёт потерь холостого хода трансформатора

, (531)

здесь для пластин с отжигом

удельные потери в стержне и ярме, зависят от марки стали и индукций в стержне и ярме и определяются по табл52

Уточнённые значения индукций:

, (532)

где — площадь поперечного сечения фигуры стержня

, (533)

где — площадь поперечного сечения фигуры ярма

— учитывает потери в углах магнитной системы и зависит от числа косых и прямых стыков, определяется по таблице 53

Получаем потери холостого хода трансформатора:

Определение тока холостого хода трансформатора, ,

, (534)

где -активная составляющая тока холостого хода трансформатора, ,

(535)

— реактивная составляющая тока холостого хода трансформатора, ,

, (536)

-полная намагничивающая мощность трансформатора, ВА

,

где — коэффициент, учитывающий форму ярма,

— коэффициент, учитывающий расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при сборке,

-коэффициент, учитывающий прессовку стержней и ярм при сборке остова,

— коэффициент, учитывающий срезку заусенцев, при отжиге

— коэффициент, учитывающий резку пластин,

— коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы, может быть принят из табл 54,

и — удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм, находятся по табл 55,

— удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке, зависит от индукции в этом стыке и определяется из табл 56,

— удельная намагничивающая мощность для зазора в прямом стыке, определяется из табл 56 по индукции ,

— площадь сечения зазора косого стыка,

— площадь сечения зазора прямого стыка,

Получаем

По формуле

Тогда ток холостого хода (-4,6)

VI Тепловой расчет трансформатора

61 Тепловой расчет обмоток

Средняя температура масла:

, (611)

где внутренний перепад температуры по толщине обмотки,

где толщина изоляции провода на одну сторону

теплопроводность изоляции провода для лакированной бумаги

, (612)

, (613)

перепад температуры на поверхности обмотки

где коэффициент, учитывающий скорость движения масла внутри обмотки

, коэффициент, учитывающий затруднение конвекции масла в каналах, внутри обмоток

, коэффициент, учитывающий влияние на конвекцию масла относительно высоты горизонтальных масляных каналов

Следовательно:

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха рассчитывается по формуле:

62 Тепловой расчет бака и радиаторов

Расчет бака:

Ширина бака рассчитывается по формуле (621):

, (621)

где внешний диаметр обмотки ВН,

Длина бака рассчитывается по формуле (622):

, (622)

Где: а=0,2м

Высота бака рассчитывается по формуле:

, (623)

где высота ярма

толщина прокладки под нижнее ярмо Принимаем равной 0,04 м

Размеры элементов бака:

Толщина стенки бака

Толщина дна бака

Толщина крышки бака

Выступ дна бака за стенку

Толщина верхней рамы бака

Ширина верхней рамы бака

Масса трансформатора без учета масла радиатора и масла в них:

, (624)

где масса обмоточного провода с изоляцией

(625)

коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции

масса масла в баке, (626)

где внутренний объем бака,

объем, занимаемый активной частью,

масса бака

(627)

Следовательно:

Выбор типа радиатора:

Наибольшее междуосное расстояние патрубков рассчитывается по формуле:

(628)

По таблице 28 [2] выбираем радиатор со следующими размерами:

Форма труб – круглая, диаметр труб —

Число труб (число рядов и число труб в ряду) —

Габаритные размеры радиатора, м:

Теплорассеивающая поверхность

Масса масла в радиаторе 90,3 кг

Масса радиатора 152,7 кг

Расчет коэффициента :

(629)

По рисунку 35 [2] выбираем

Так как >550 ,то расчет ведем по маслу

Принимаем

По рисунку 35 [2] находим

Вычисляем тепловой поток бака:

, (6210)

где площадь поверхности охлаждения бака

По рис 36 [2] находим

Следовательно:

Тепловой поток радиаторов вычисляется по формуле:

(6211)

По рисунку 37 [2] находим

Число радиаторов вычисляется по формуле:

округляем до 3 (6212)

Действительная удельная тепловая нагрузка радиатора:

Поэтому:

Температура средних слоев масла рассчитывается по формуле:

(6213)

Средняя температура обмоток рассчитывается по формулам:

(6214)

VII Расчёт параметров Т-образной схемы замещения

Рис4

Параметры короткого замыкания схемы замещения:

(71)

(72)

(73)

Параметры рабочего контура схемы замещения:

(74)

(75)

Параметры холостого хода трансформатора:

(76)

(77)

(78)

Параметры намагничивающего контура:

(79)

(710)

VIII Разработка и краткое описание конструкции трансформатора

81 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток

В проектируемом трансформаторе, для переключения ответвлений обмотки, используем однофазное устройство ПБВ типа П6-100/35 установленное на каждую фазу Данное устройство изображено на рисунке 5:

Рис5 Конструкция и схема работы однофазного переключателя

1 – штифт 2 – переходная трубка 3 – трубка 4 – диск 5 – втулка 6 — контактные кольца 7 – коленчатый вал 8 – контактные латунные стержни 9 – подводящий провод (кабель)

Переключающее устройство размещается на уровне обмоток и крепится деревянной раме с помощью бакелитовых цилиндров (рис6) Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок

Рис6 Крепление переключателя

1 – колпак привода 2 – фланец, приваренный к крышке бака 3 – крышка бака 4 – вал привода 5 – штанга привода 6 – ярмовая балка 7 – деревянная рама 8 – защитный бумажно-бакелитовый цилиндр 9 – короткий цилиндр 10 – переключатель 11 – текстолитовая шпилька 12 – кабель

82 Выбор и размещение отводов

Отводы для проектируемого трансформатора представляют собой прямоугольные проводники, которые соединяют обмотки трансформатора между собой, с изоляторами и переключателем

Они надежно изолированы от бака Заземленных частей, а также от всех токоведущих частей

Данные отводы не имеют собственной изоляции, при переходе через деревянные планки изолируются электрокартоном толщиной 0,0002 м на одну сторону

Крепление отводов производится деревянными балками Деревянные крепления представляют собой систему связанных между собой систему связанных между друг другом вертикальных и горизонтальных планок

Вертикальные планки крепятся к ярмовым балкам стальными шпиками

Отводы зажимаются между горизонтальными планками, одна из которых закрепляется на вертикальных стойках, а другая стягивает отводы

Размеры вертикальных планок (стоек) м

Конструкция отводов изображена на рисунке 7:

Рис7 Конструкция крепления отводов

1 – верхняя ярмовая балка 2 – вертикальная ярмовая балка 3 – отвод обмотки ВН 4 – сдвоенные деревянные горизонтальные планки 5 – стальные шпильки 6 – болты 7 – деревянный брусок 8 – приваренная к балке пластина 9 – обмотка ВН 10 – уголок

83 Выбор и размещение вводов

Вводы предназначены для обеспечения изоляции токоведущего стержня от заземленной крышки или стенки бака со стороны масла и со стороны воздуха и для возможности присоединения трансформатора к внешней сети

В проектируемом трансформаторе вводы представлены двумя видами изоляторов (рис8) Типы изоляторов: ПНТ-6/10/250 ПНТ-1/1600

Рис8 Ввод для наружной и внутренней установки: а) ПНТ-6/10/250:

1 – медная шпилька 2 – латунная гайка 3 – латунный колпак 4-стальная шпилька 5,6 – стальная гайка, шайба 7 — резиновое кольцо 8 — фарфоровый изолятор 9 — стальной штампованный фланец 10 — кулачок 11-резиновое уплотнение 12-токоведущая шпилька

б) ПНТ-1/1600: 1 — медный башмак 2-медная шпилька 3-медная гайка 4 — медная шайба

5-латунный колпак 6-фарфоровый изолятор 7-резиновое уплотнение 8 — фарфоровый изолятор 9 — резиновое кольцо

Применение съемных вводов позволяет отказаться от механической связи крышки бака с активной частью трансформатора

Размещение вводов на крышке бака показано на рисунке 9:

Рис 9 Размещение вводов на крышке бака трансформатора

84 Крепление активной части трансформатора в баке

Крепление активной части трансформатора осуществляется по схеие изображенной на рисунке 10:

Рис10 Крепление активной части трансформатора

1 — косынка, 2 – пластина, 3 – винт, 4 – стенка бака, 5 – втулка, 6 – кольцо, 7 – колпачок,

8 – гайка

Точка крепления активной части внутри бака – винт 3, ввернутый во втулку 5 и упирающийся в пластину 2 Пластина, усиленная косынками 1 и приварена к верхней полке верхней ярмовой балки Втулка, в свою очередь, приварена к стенке бака 4 Резьбовые соединения винта с втулкой герметизрованно гайкой 8 и уплотнительным кольцом 6 Резьбовое соединение гайки с витом закрыто колпачком, приваренным к гайке

Положение активной части в баке фиксируется шипами, приваренными к дну бака Шипы при установке активной части входят в отверстия нижних ярмовых балок

Во избежание разрядов внутри бака магнитопровод и ярмовые балки заземляются с помощью луженых медных лент Один конец ленты помещают между пластинами на расстоянии 0,01 м от края ярма на глубине 0,05 м, а другой прикрепляется болтом к полке верхней ярмовой балки

85 Выбор вспомогательной аппаратуры

Маслорасширитель

В проектируемом трансформаторе используется расширитель, который представляет собой сосуд из листовой стали, установленной над крышкой бака Расширитель располагается вдоль узкой стороны бака, справа от него, если смотреть на трансформатор со стороны вводов ВН и соединен с баком

Крепление расширителя изображено на рисунке 11:

Рис11 Крепление расширителя

1 – стенка расширителя 2 – пояса, усиливающие стенку расширителя 3 – опорные пластины, 4 – угольники крепящие, приваренные к опорным пластинам 5 – крышка бака 6 – маслоуказатель 7 – трубопровод, соединяющий расширитель с крышкой бака 8 – реле газовое 9 – кран плоский 10 – труба выхлопная 11 – воздухоосушитель 12 – кольца для подъема расширителя 13 – пробка 14 – трубы газоотводные 15 – трубопровод для подсоединения воздухоосушителя 16 – патрубок для подсоединения воздухоосушителя 17 – вентиль для спуска и залива масла

Размеры расширителя приведены в таблице 1:

Таблица 1

Полный объем

Размер расширителя, м Диаметр соединительного патрубка, м Масса масла, кг

Внутренний диаметр Длина Толщина стенок В расширителе В баке трансформатора

250 0,47 1,44 0,0014 0,5 105 1950

Воздухоосушитель

В проектируемом трансформаторе применен выносной воздухоосушитель (рис12) Крепится он на расширителе трансформатора

Рис12 Воздухоосушитель выносной

1 – крышка масляного затвора 2 – труба воздухоосушителя 3 – патрубок 4 – силикагель-осушитель 5 – силикагель-индикатор 6 – прозрачный колпак 7 – корпус расширителя 8 – корпус затвора 9 – соединительный патрубок 10 – смотровое окно 11 – патрон 12 – окно маслоуказателя

Воздухоосушитель представляет собой цилиндр, наполненный силикагелем марки КСМ, пропитанным хлористым кальцием

В нижней части воздухоосушителя помещен масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов Этот затвор предотвращает свободный доступ воздуха в воздухоосушитель и очищает его от посторонних примесей В верхней части цилиндра устанавливается патрон 11, заполненный индикатором-силикагелем 5 Патон имеет смотровое отверстие 10, закрытое стеклянным диском По мере увлажнения силикагель в патроне меняет свою окраску с голубого на розовый

Термосифонный фильтр

Для увеличения срока службы трансформаторного масла используется термосифонный фильтр, производящий непрерывную очистку масла от продуктов окисления, образующихся в процессе эксплуатации

Термосифонный фильтр (рис13) представляет собой цилиндр, в который помещена решетка с сорбентом Сорбент отбирает из масла влагу, шлам, кислоты и перекисные соединения, ускоряющие процесс старения масла и твердой изоляции обмоток трансформатора

Рис13 Термосифонный фильтр

1 – пробка для выпуска воздуха 2 – решетка с силикагелем 3 – пробка для спуска грязи 4 – отстойник 5 – кран

В проектируемом трансформаторе применен фильтр типа ТФ-25

Газовое реле

Для своевременного обнаружения внутренних повреждений, приводящих к местному нагреву отдельных частей и выделению газов, в проектируемом трансформаторе служит газовое реле типа РГ 43-66, которое устанавливается в

патрубке между крышкой бака и расширителем При повреждениях происходит разложение масла, органической изоляции и выделение газа Который поднимаясь вверх, к крышке трансформатора, попадает в маслопровод расширителя и далее в корпус газового реле Газ вытесняет оттуда масло, и сигнальный поплавок замыкает цепь сигнализации

Выхлопная труба

Для предохранения бака трансформатора от деформации при очень сильных взрывообразных выделений газов служит выхлопная труба

Она представляет собой длинный стальной цилиндр, сваренный из листовой стали толщиной 0,0015 м, нижним основанием прикрепленный к крышке бака трансформатора Верхний конец трубы закрыт мембраной, которая при повышении давления лопается, и масло с газами выбрасывается наружу

Внутренняя полость верхней части выхлопной трубы соединяется трубкой диаметром 0,02 м с внутренней полостью расширителя, и таким образом воздух в верхней части трубы сообщается с атмосферой через воздухоосушитель

Диаметр выхлопной трубы 0,15 м, а толщина стеклянной мембраны 0,0025 м

Выхлопная труба изображена на рисунке 14:

Рис14 Выхлопная труба

1 – собственно труба 2 – прокладка 3 – прокладка 4 – фланец 5 – кольцо упорное 6 – фланец 7 – мембрана стеклянная 8,9 – болт, гайка

Пробивной предохранитель

При электрическом пробое между обмотками ВН и НН электрическая сеть, присоединенная к обмотке НН, может оказаться под повышенным потенциалом Чтобы предотвратить повышение потенциала на стороне обмотки НН при напряжении до 690 В, применяется пробивной предохранитель

Термометр

Проектируемый трансформатор оснащен дистанционным сигнальным термометром типа ТС-100 Его корпус со шкалой и указательной стрелкой для удобства отсчетов размещен не стенке бака на высоте 1,5 м от уровня грунта Термометр снабжается двумя сигнальными контактами, которые могут быть установлены на любых точках шкалы

Радиатор

В проектируемом трансформаторе применяется система охлаждения М (естественная циркуляция масла) В данной системе охлаждения теплоотдача от обмоток к окружающей среде осуществляется путем естественной конвекции масла и воздуха

В проектируемом трансформаторе используется прямотрубный радиатор съемной конструкции (рис15)

Рис15 Прямотрубный радиатор из круглых труб

Основным элементом радиатора, использованного для проектируемого трансформатора, являются трубчатые секции, изготовленные из круглых прямоугольных труб диаметром и толщиной стенки , которые ввариваются в коллекторы каплевидной формы Расположение труб в радиаторе коридорное Шаг трубы в секции и между секциями Трубы укладываются в 6 рядов по 10 труб в ряду Следовательно, в радиаторе 60 труб

Основные размеры радиатора приведены в таблице 3:

Таблица 3

h,м

Форма и размер труб

Число труб (число рядов и число труб в ряду) Габаритные размеры

Тепло-рассеива-ющая поверх-ность радиато-ра

Геомет-рическая поверх-ность радиато-ра

Масса радиа-тора, кг Масса масла, кг

1,6 1,95 Круглая диаметр 30

11,34 12,38 152,7 90,3

Радиатор присоединяется к баку через два патрубка В проектируемом трансформаторе патрубки имеют плоские краны, которые позволяют отсоединить и заменить радиатор без слива масла из бака Радиатор снабжен двумя пробками: в нижней части – для слива масла, в верхней – для выхода воздуха при заливке масла

Прочие вспомогательные устройства

Для передвижения проектируемого трансформатора по рельсам используются поворотные каретки

9 Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформатора

Таблица 4

Трансформатора Масса, кг

Стали магнитной системы Металла обмоток

Серийный 1353 290

проектируемый 1379,24 383,03

Таблица 5

Трансформатор Масса, кг Размеры, м

Активной части Полная Масла Длина Ширина Высота

Полная До крышки

Серийный 2000 4690 1540 2,65 1,66 2,38 1,6

проектируемый 2123,88 4824,66 2286,02 2,757 1,931 2,397 1,9933

Масса активной части трансформатора, кг

(91)

где масса обмоточного провода с изоляцией

масса электротехнической стали магнитопровода

Масса масла, кг

(92)

где — масса масла в баке

— масса масла в радиаторах

— масса масла в расширителе

Полная масса трансформатора рассчитывается по формуле:

(93)

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Монюшко НД, Сигалов ЭА, Важенин АС Расчет трансформаторов: Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников — Челябинск: ЧПИ, 1986 – 86с

2 Монюшко НД, Сигалов ЭА, Важенин АС Расчет трансформаторов Конструкция и тепловые расчеты: Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников — Челябинск: ЧПИ, 1987 – 84с

3 Васютинский СБ, Красильниников АД Расчет и проектирование трансформаторов (расчет обмоток) – Л: Изд-во ЛПИ, 1976

4 Герасимова ЛС, Дейнега ИА Технология и оборудование производства трансформаторов – М: Энергия, 1972

5 Герасимова ЛС, Майорец АИ Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов – М: Энергия, 1969

6 Китаев ВЕ Трансформаторы – М: Высшая школа, 1974

7 Магнитопроводы силовых трансформаторов/ АИ Майореп, ГИ Пшеничный, ЯЗ Чечелюк и др – М: Энергия, 1973

8 Методические указания к курсовому проектированию трансформаторов/ Составители: НД Монюшко, АС Важенин – Челябинск: ЧПИ, 1976

9 Методическое указание по конструированию и механическому расчету магнитопроводов трансформаторов новых серий/ Составитель НД Монюшко – Челябинск: ЧПИ, 1972

10 Мухаровская МА Проектирование электрических машин: Трансформаторы – Красноярск: КПИ, 1971

11 Петров ГН Электрические машины: ЧТ Трансформаторы – М: Энергия, 1974

12 Сапожников АВ Конструирование трансформаторов – М – Л: Госэнергоиздат, 1959

13 Сборник программ и алгоритмов для расчета на IBM силовых трансформаторов: Учебное пособие для студентов специальностей 0301, 0302, 0303, 0601/ ГМ Дементьев, АС Важенин, СЗ Зильберман, НД Монюшко Под ред ГМ Дементьева – Челябинск: ЧПИ, 1980

14 Тарле ГЕ Ремонт и модернизация охлаждения трансформаторов – М: Энергия, 1975

15 Тихомиров ПМ Расчет трансформаторов: 4-е изд – М: Энергия, 1976

16 Фишер ЯЛ, Урманов РН Преобразовательные трансформаторы – М: Энергия, 1974

17 СТО ЮУрГУ 04–2008 Стандарт организации Курсовое и дипломное проектирование Общие требования к содержанию и оформлению / составители: ТИ Парубочая, НВ Сырейщикова, ВИ Гузеев, ЛВ Винокурова – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008 – 56 с