Меню

Сечение обмотки высшего напряжения

Расчет обмоток низшего и высшего напряжения.

Тип обмотки НН и ВН выбираются по табл. 5.8 (стр. 258). В пределах мощности до 630 кВА и напряжения до 35 кВ рекомендуется цилиндрическая многослойная из круглого провода, как обмотка НН, так и обмотка ВН.

3.1.1. Число витков обмотки.

Уточненное значение напряжения одного витка: В/вит.

3.1.2. Уточненное значение индукции в стержне.

Тл

Значение приходится уточнять в том случае, если является не целым числом.

3.1.3. Рекомендуемые плотности тока при мощностях трансформатора кВА для меди А/мм 2 , для алюминия А/мм 2 ; при мощностях кВА для меди А/мм 2 , для алюминия А/мм 2 .

В данном конкретном случае принимаем А/м 2 .

3.1.4. Ориентировочное сечение витка.

мм 2

По этому сечению и сортименту обмоточного провода для трансформаторов из приложения по таблице 1 выбирается провод подходящего сечения.

Размеры выбранного провода записываются следующим образом:

марка провода ,

где: — число параллельных проводов в витке;

— диаметр провода без изоляции, мм;

— диаметр провода с изоляцией, мм.

Выбираем провод по ближайшему большему сечению витка по отношению к расчетному мм 2 (приложение, табл. 1). Сечение одного выбранного проводника 21.22 мм 2 . Так как виток формируется из двух параллельно включенных проводников, то его полное сечение составит мм 2 .

3.1.5. Уточняем плотность тока.

А/м 2 ;

3.1.6. Число витков в слое.

витков

3.1.7. Число слоев в обмотке.

3.1.8. Рабочее напряжение двух слоев.

В

3.1.9. По рабочему напряжению двух слоев из приложения по таблице 2 (или стр. 190, табл. 4.7) выбираем число слоев и определяем общую толщину кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки: мм.

Из той же таблицы выбираем выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки: мм.

3.1.10. В большинстве случаев по условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым охлаждающим каналом между ними.

Минимальная ширина охлаждающего канала между катушками выбирается из приложения по таблице 3 (или стр. 426, табл. 9-2а).

мм для м (из п. 2.4.)

3.1.11. Радиальный размер обмотки, состоящей из двух катушек без экрана.

мм

3.1.12. м

3.1.13. Внутренний диаметр обмотки.

м

Ширина канала между стержнем и обмоткой НН для трансформаторов мощностью кВА испытательном напряжении 5 кВ берется мм, а при мощности кВА мм (стр. 183, табл. 4.4). В данном конкретном случае мм.

3.1.14. Наружный диаметр обмотки.

м,

где: из п.3.1.11.

3.2.1. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении.

витков

3.2.2. Плотность тока.

А/м 2

3.2.3. Ориентировочное сечение витка.

мм 2

3.2.4. Из приложения по таблице 1 (или стр. 211, табл. 5.11) выбираем провод сечением мм 2 .

3.2.5. Уточняем плотность тока.

А/м 2

3.2.6. Число витков в слое.

,

где (из п. 2.4.); (из п. 3.2.4.)

3.2.7. Число слоев в обмотке.

3.2.8. Рабочее напряжение двух слоев.

В

3.2.9. Толщину кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки выбираем из приложения по таблице 2 (или стр. 190, табл. 4.7).

мм

3.2.10. Радиальный размер обмотки.

м,

где: из п. 3.2.4.; из п. 3.2.7.; из п. 3.2.9.; мм, из приложения по табл. 3 (или стр. 426, табл. 9.2а)

3.2.11. Внутренний диаметр обмотки.

м,

где: — минимальное изоляционное сопротивление между обмотками высшего и низшего напряжения.

При мощностях кВА и кВА и кВ, 25 кВ, 35 кВ принимается мм; (стр. 184, табл. 4.5).

3.2.12. Наружный диаметр обмотки.

м,

где из п. 3.2.10.

4. Определение параметров короткого замыкания.

4.1. Потери короткого замыкания.

Читайте также:  Регуляторами напряжения 121 3702

4.1.1. Масса меди обмоток НН.

кг,

где: м.

4.1.2. Масса меди обмотки ВН.

кг,

где: м.

4.1.3. Основные потери в обмотке НН.

Вт,

где [А/м 2 ]; [кг]

4.1.4. Основные потери в обмотке ВН.

Вт

4.1.5. В силовых трансформаторах общего назначения потери в обмотках составляют до 0.95 потерь короткого замыкания. Тогда суммарные расчетные потери короткого замыкания:

Вт,

где — коэффициент, учитывающий добавочные потери от вихревых токов, и может быть принят в пределах .

В данном конкретном случае принимаем .

4.2. Напряжение короткого замыкания.

4.2.1. Активная составляющая напряжения короткого замыкания.

%

4.2.2. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

,

где: Гц, кВА (из п. 1.1.), (из п. 2.2.),

м (из п. 3.2.11.), м (из п. 3.1.11.), м (из п. 2.4.),

м (из п. 3.2.10.), м,

, ,

В (из п. 2.6.).

В итоге получаем:

%

4.2.3. Напряжение короткого замыкания.

%

Приложение.

Приложение.

Номинальные размеры сечения и изоляция круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марки и с толщиной изоляции на две стороны мм:

Диаметр, мм 2 Сечение, мм 2 Увеличение массы, %
Марка — медь
1.18 1.25 1.094 1.23 6.0 5.5
Марка — медь Марка — алюминий
1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.35 3.55 3.75 4.00 4.10 4.25 4.50 4.75 5.00 5.20 1.37 1.51 1.77 2.015 2.27 2.545 2.805 3.14 3.53 3.94 4.375 4.91 5.515 6.16 7.07 7.795 8.81 9.895 11.05 12.55 13.2 14.2 15.9 17.7 19.63 21.22 5.0 5.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Марка — алюминий
5.30 6.00 8.00 22.06 28.26 50.24 1.5 1.5 1.0

Примечание: без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

Номинальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках.

Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В Число слоев кабельной бумаги на толщину листов, мм Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм
до 1000 от 1001 до 2000 от 2001 до 3000 от 3001 до 3500 от 3501 до 4000 от 4001 до 4500 от 4501 до 5000 от 5001 до 5500

Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках. Масляные трансформаторы.

Источник



Расчет обмотки высокого напряжения

Прежде чем приступить к расчету обмотки ВН следует учесть необходимость выполнения в обмотке ответвлений для регулирования напряжения. В ГОСТ 16110-82 предусмотрены два вида регулирования напряжения силового трансформатора: регулирование напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети; регулирования без перерыва нагрузки (РПН) и без отключения обмоток трансформатора от сети. В данной курсовой работе студенту рекомендуется выбрать первый вид регулирования.

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ предусмотрено выполнение в обмотке ВН четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5 и -5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением.

В сухих трансформаторах применяется регулирование напряжения ВН на двух ответвлениях +5 и 5%.

Регулировочные ответвления выводятся на доску зажимов, и пере соединение с одной ступени на другую осуществляется при отключении всех обмоток трансформатора от сети перестановкой контактной пластины, зажимаемой под гайки контактных шпилек.

Регулировочные ответвления на обмотках ВН служат обычно для поддержания напряжения у потребителей электрической энергии на одном уровне при колебаниях нагрузки. В меньшей мере регулировочными ответвлениями пользуются для какого-либо произвольного изменения вторичного напряжения. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить или понизить напряжение на вторичной стороне НН следует на первичной стороне ВН переходить соответственно на меньшее или большее число витков. Поддержание стабильного напряжения при постоянно изменяющейся нагрузке при необходимости перерыва нагрузки и ручном управлении переключателями чрезвычайно затруднительно, так как требует много времени и не может быть автоматизировано.

Читайте также:  Как подключить настенные стабилизаторы напряжения

Часто применяемые схемы размещения регулировочных ответвлений в трансформаторах с ПБВ показаны на рисунке 5.1.

Схемы регулирования напряжения вблизи нулевой точки при соединении обмотки в звезду по рис. 5.1а-в допускают применение наиболее простого и дешевого переключателя – одного на три фазы трансформатора. В этих схемах рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышают 10% от линейного напряжения трансформатора. В схеме 5.1г, часто применяют отдельные переключатели для обмотки каждой фазы трансформатора.

Рисунок 5.1 Различные схемы выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения ПБВ.

Схема рис 5.1,а для регулирования напряжения при многослойной цилиндрической обмотке применяется в трансформаторах мощностью до 160 кВА.

В трансформаторах мощностью от 250 кВА и выше механические силы, действующие на отдельные витки при коротком замыкании трансформатора, могут быть опасными и регулировочные витки обмотки ВН, обычно располагаемые в ее наружном слое, рекомендуется размещать симметрично относительно середины высоты обмотки, например по схеме рис. 5.1,б. Намотка регулировочных витков производиться тем же проводом и с тем же направлением намотки, что и основных витков обмотки.

По схеме рис 5.1,в может выполнятся регулирование напряжения при многослойной цилиндрической катушечной обмотке при номинальном напряжении до 38,5 кВ. При этом одна половина обмотки мотается правой, а другая левой намоткой.

Схема рис.5.1,г может применятся для тех же обмоток, что и схема рис. 5.1, в, но при номинальном напряжении от 3 до 220 кВ.

При соединении обмотки ВН в треугольник задача расположения регулировочных витков усложняется. В схемах регулирования рис. 5.1, а и б регулировочные витки каждой обмотки фазы присоединяются к линейному зажиму соседней фазы и рабочее напряжение между контактами различных фаз на переключателе достигает 100% номинального напряжения обмотки. Для многослойных цилиндрических обмоток это неизбежно. Непрерывная катушечная обмотка при соединении в треугольник с расположением регулировочных витков по схеме рис.5.1, г допускает применение переключателей тех же типов, что и при соединении в звезду. Схема рис. 5.1, в при соединении обмотки в треугольник не применяется.

В пояснительной записки курсовой работы студенту необходимо привести выбранную схему ответвлений в обмотке ВН и обосновать свой выбор.

Расчет обмотки ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле:

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

где ∆U – напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность

напряжений двух соседних ответвлений, В;

при четырех ступенях регулирования;

при двух ступенях регулирования.

Uв – напряжение одного витка обмотки, В.

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в треугольник:

Обычно ступени регулирования напряжения выполняются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях:

Читайте также:  Заряжаем акб автомобиля напряжение

При двух ступенях:

При четырех ступенях:

Осевой размер обмотки ВН l1 принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l2.

Плотность тока, А/м 2 , в обмотке ВН предварительно определяется по формуле:

Предварительное сечение витка обмотки ВН, мм 2 , определяется по формуле:

По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбирается провод подходящего сечения. Выбор производится по тем же таблицам и согласно рекомендациям, что и для обмотки НН.

Далее, расчет для обмотки ВН таких величин как полное сечение витка, плотность тока, число витков в одном ряду, число рядов и радиальный размер обмотки, следует проводить аналогично расчету обмотки НН по формулам (5.7 – 5.12).

Внутренний диаметр обмотки ВН, м

Изоляционное расстояние между обмотками НН и ВН выбирается по таблице 4.2 для масляных трансформаторов и таблицы 4.3 для сухих трансформаторов.

Наружный диаметр обмотки ВН, м

По формулам (5.16) и (5.17) определяется масса металла обмоток ВН для медного или алюминиевого провода согласно индивидуальному заданию на курсовую работу.

Для обмотки ВН ее средний диаметр, м

После расчета обмотки ВН, зная теперь ее реальный радиальный размер а1, нужно пересчитать средний диаметр канала между обмотками d12 по формуле 4.6.

Источник

Расчет обмотки высшего напряжения (ВН)

Определяем число витков в обмотке ВН по формуле:

Принимаем

Принимаем число витков обмотки ВН согласно соотношению:

Принимаем число витков

Средняя плотность тока в обмотке ВН для медного провода:

Определяем сечение витка обмотки ВН:

Выбираем конструкцию обмотки с учетом: мощности трансформатора, металла обмотки, тока обмотки одного стержня, номинального напряжения обмотки и сечения витка.

Выбираем цилиндрическую медную многослойную обмотку из провода круглого сечения. Межслойная изоляция – кабельная бумага. Обмотка снабжается частичной ёмкостной защитой – экраном.

По справочным таблицам подбираем провод нужного сечения диаметром и толщиной изоляции на две стороны 1 мм.

Число витков в слое определяем по формуле:

Принимаем число витков .

Определяем число слоев:

Принимаем число слоёв

Определяем рабочее напряжение двух слоев:

По рабочему напряжению двух слоев выбираем толщину межслойной изоляции

Зададимся размером осевого масляного канала, для улучшения охлаждения:

Определяем радиальный размер обмотки ВН:

Внутренний диаметр обмотки ВН:

,

Внешний диаметр обмотки ВН:

,

Полная поверхность охлаждения обмотки ВН определим по формуле:

Определяем удельный тепловой поток через поверхность обмотки ВН:

— коэффициент, зависящий от числа поверхностей охлаждения: при наличии канала между частями обмотки и катушка-цилиндр.

Рассчитаем массу меди для обмотки ВН:

Рассчитаем массу металла отводов:

Общая масса двух обмоток с массой металла отводов:

Отпайки на обмотке ВН для регулирования напряжения

Определяем числа витков обмотки ВН, на которых будут сделаны отпайки для регулирования напряжения.

· +5% :

Принимаем

· +2,5% :

Принимаем

·

· –2,5% :

Принимаем

· –5% :

Принимаем

Определение параметров короткого замыкания

Определение потерь короткого замыкания

Основные потери в обмотках определяются по формуле:

Для обмотки ВН основные потери будут равны:

.

Для обмотки НН основные потери будут равны:

.

Добавочные потери в обмотке ВН определяются по формуле:

,

где – диаметр провода, – число слоев в обмотке ВН, , –число проводов в слое, .

Добавочные потери в обмотке НН определяются по формуле:

,

где , , .

Потери в отводах определяем по формуле:

.

.

Определим потери в баке металлических конструкциях:

Коэффициент k принимаем, в зависимости от мощности трансформатора, равным 0,017.

На основании вышеперечисленного, можно определить полные потери короткого замыкания:

Источник