ПРИМЕР РАСЧЕТА ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА ТИПА

ТМ-630/35

Обмотка НН. Основные данные обмотки напряжение фазы обмотки U_Ф=690 В; ток обмотки фазы I₁= 304 А; напряжение витка обмотки u_B=6,9 В; число витков xплотность тока по предварительному расчету J=(1,5÷1,7) МА/м². внутренний диаметр обмотки D'₁ =0,226 м; высота обмотки l=0,790 м.

Согласно табл. 5.8 по мощности трансформатора S=630 кВ·A, току обмотки I=304 А и ее напряжению 690 В выбираем конструкцию двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного алюминиевого провода марки АПБ.

Сечение витка ориентировочно

П_В≈304/(1,60·10⁶)=0,000190 м²=190 мм².

Высота витка обмотки

h_B= 0,790/(0,5·72+1) = 0,0214 м = 21,4 мм.

Выбираем виток из четырех параллельных проводов марки АПБ по табл. 5.2 с намоткой на ребро

сечением 46,6 мм²

каждого провода. Общее сечение витка

П_В = 46,6·4= 186,4 мм² = 0,0001864 м².

Плотность тока

J = 304/0,0001864 = 1,63 МА/м².

Высота витка

h_B = 4·5,25·10^-3 = 0,021 м.

Согласно табл. 5.9 при радиальном размере алюминиевого провода 10 мм и двух слоях витков в обмотке следует считаться с возможностью возникновения добавочных потерь в обмотке до 10 % основных.

Радиальный размер обмотки

а₁= (10,5·2+ 8) ·10^-3 = 0,029 м,

где осевой канал между слоями обмотки имеет ширину 8 мм.

Осевой размер обмотки

l=h_B( + l) + h_РАЗГ = 0,021 (36+1)+ 0,013 = 0,790 м.

В каждом слое обмотки сделать разгон вмоткой полосок электроизоляционного картона с общим размером 13 мм по рис, 5.15.

Диаметры обмоток

внутренний D' = 0,226;

наружный D"=0,226+2·0,029=0,284 м.

Основные размеры обмоток по рис. 10.9,

Рис. 10.9. Основные размеры обмотки НН трансформатор типа ТМ-1600/35

а — поперечное сечение одного витка обмотки; б — осевой разрез обмотки

Масса металла обмотки по (7.7)

G_O = 8,47·10³·3-0,255·72·0,0001864 =86,95 кг.

Основные потери в обмотке по (7.4)

P_ОСН = 12,75·10^-12-1,63²·10¹² ·86,95 = 2946 Вт.

Добавочные потерн в обмотке по (7.13) и (7.15)

= 1+0,037·10⁸·0,676·0,01⁴·2²= 1 + 0,10= 1,10,

где

Полные потери в обмотке НН

Р= 1,10·2946=3240,6 Вт.

Поверхность охлаждения обмотки по (6.15)

П_ОХЛ = 2·3·0,75 (0,226 + 0,284) ·0,79 = 5,695 м².

Плотность теплового потока на поверхности обмотки

q = 3240,6/5,695=569,0 Вт/м².

Внутренний перепад температуры в обмотке

= 569·0,25·10^-3/0,17 = 0,84 ⁰С.

Превышение температуры поверхности обмотки над температурой масла по (9.19)

= 0,285·569^0,6= 12,82 ⁰С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла

= 0,84+12,82=13,66⁰С.

Обмотка ВН. Расчет многослойной цилиндрической обмотки класса напряжения 35 кВ отличается некоторыми особенностями. Основные данные обмотки напряжение фазное U_Ф=20 204 В; напряжение витка u_B=9,6 В; ток фазный I₂=10,4 А; число витков на ответвтлениях 2209—2157—2105—2053—2001. Сечение витка 8,45 мм². Марка провода АПБ, круглое сечение диаметром 3,28/3,68 мм.

Высота обмотки l=0,79 м. Обмотка наматывается на цилиндре диаметром (0,31/0,32) 0.89 м. Внешний диаметр обмотки НН 0,284 м, изоляционное расстояние между обмотками a’₁₂=27 мм.

Расчет обмотки. Плотность тока

J= 10,4/(8,45·10^-6) = 1,23 МА/м².

Число витков в слое

x= 0,79/(3,68·10^-3) -1 = 214.

Число слоев в обмотке

n_СЛ = 2210/214=10,3 11

Число витков в слоях

1-й —9-й слой 214·9=1926

10-й слой 75 + 2·26= 127

11-й слой 22·6= 156

---------------------------------

Всего 2209,

Для симметричного расположения регулировочных витков по высоте обмотки в двух последних слоях (10-м и 11-м) располагаем витки по схеме рис. 10.10 (аналогично схеме рис. 6.6,б).

Рис. 10.10. Схема ответвлений обмотки ВН трансформатора типа ТМ-630/35 (показаны числа витков частей обмотки)

Разделяем обмотку ВН на две концентрические катушки в четыре слоя — внутренняя В и в семь слоев — внешняя Г с осевым каналом между катушками В и Г а'₂₂=6 мм. Для защиты от импульсных перенапряжений под внутренний слой обмотки на поверхность цилиндра устанавливается экран — разрезанный по образующей цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Экран изолируется с двух сторон кабельной бумагой. Общая толщина экрана с изоляцией 3 мм.

Рабочее напряжение двух слоев обмотки

U_М,СЛ = 9,6·2·214 = 4100 В.

По табл. 4.7 находим междуслойная изоляция — кабельная бумага 7 слоев 0,12 = 0,84 мм; выступ изоляции на торцах обмотки 22 мм.

Радиальный размер обмотки

При расчете напряжения короткого замыкания следует пользоваться выражением

а₂ = 0,058 — 0,003 = 0,055 м.

Внутренний диаметр

D'₂ = 0,284 + 2·0,027 =0,338 м.

Внешний диаметр

D"₂ = 0,338 + 2·0,058 = 0,454 м.

Последние пять витков на каждой ступени, т.е. витки 1997—2001; 2049—2053; 2101—2105; 2153—2157 и 2205—2209, изолируются дополнительно лакотканью ЛХММ-0,20 в один слой. Масса металла обмотки по (7.7) на три стержня

G_О = 8,47·3·0,396·2209·8,45·10^-6= 187,82 кг.

Потери в обмотке основные по (7.4)

Р_ОСН = 12,75·10^-12·1,23²·10¹²·187,82=3622,9 Вт.

Добавочные потери в обмотке по (7.13) и (7.15)

= l+0,017·10⁸·0,713·0,00328·11²= 1+0,0232= 1,0232,

где =(214·3,28·10^-3·0,95/0,790)²=0,713.

Полные потери в обмотке Р₂= 1,0232·3622,9 = 3707 Вт. Поверхность охлаждения обмотки

П_ОХЛ=3·2·0,8 (0,338 + 0,454) ·0,790 = 9,435 м².

Плотность теплового потока на поверхности обмотки

q = 3707/9,435 = 392,9 Вт/м².

Расчет внутреннего перепада температуры в обмотке (по § 9.5). Внутренний перепад температуры рассчитывается для наружной катушки Г, имеющей больший радиальный размер. Потери в 1 м³ объема обмотки по (9.11)

sub>

Далее ведем расчет по (9.13), (9.12), (9.10) и (9.4).

Средняя условная теплопроводность обмотки

Средняя теплопроводность с учетом междуслойной изоляции

Полный внутренний перепад температуры в катушке Г

Средний внутренний перепад температуры

Перепад температуры на поверхности обмотки

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла