Тепловой расчет трансформатора

Схема теплового расчета и расчета охладительной системы включает:

а) поверочный тепловой расчет обмоток;

б) расчет охладительной системы (бака);

в) окончательное определение превышений температуры обмоток и масла над температурой воздуха;

г) определение веса масла и размеров расширителя.

Поверочный тепловой расчёт обмоток

Методика поверочного расчета обмоток зависит от их конструкции. Рассмотрим двухслойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода.

2.7.102 Внутренний перепад температуры обмоток

, ºС,

где - односторонняя толщина изоляции, см; - плотность теплового потока Вт/м²; - теплопроводность изоляции провода, Вт/см˚С.

- обмотка НН

˚С

- обмотка ВН

˚С

2.7.103 Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом

- обмотка ВН

- обмотка НН

2.7.104 Превышение температуры обмотки над средней температурой масла

- обмотка ВН

- обмотка НН

Тепловой расчет бака и охладительной системы

Так как мощность рассчитываемого трансформатора 630 кВА, то выбираем с вваренными охладителями трубами (трубчатый).

Рисунок 2.15 - Размеры и детали трубчатого бака

2.7.105 Общая глубина бака (предварительно)

, см.

, см,

где h - толщина подкладки, равная 3-5, см; - высота ярма.

Минимальное расстояние при напряжении ВН 10 кВ равно - 30 см.

2.7.106 Допустимый средний перегрев масла (над воздухом)

, ˚С,

где - больший перегрев для обмоток ВН и НН.

2.7.107 Допустимый средний перегрев стенки бака над воздухом

,

где - превышение температуры масла над стенкой бака, обычно ˚С.

2.7.108 Поверхность теплоотдачи

Путем излучения предварительно определяем как обтягивающую, т.е. определяемую внешним периметром (рис.2.16). Это обуславливается прямолинейным распространением лучистой энергии.

а – гладкий бак, б – трубчатый бак, в – бак с охладителями

Рисунок 2.16 - К определению эквивалентной

поверхности излучения

- для бака овального сечения в плане

, м.,

где К - коэффициент учитывающий отношение параметра излучения к поверхности гладкой части бака. У бака с охладителями К=1,5.

2.7.109 Поверхность теплоотдачи путем конвекции (предварительно)

, м2.

Здесь - суммарные потери трансформатора, Вт; 1,05 - коэффициент, учитывающий возможные отклонения фактических потерь единичного трансформатора.

2.7.110 Фактические конструктивные размеры бака

Фактические конструктивные размеры бака выбирают так, чтобы получить поверхности конвекции и излучения, наиболее близкие к определенным расчетом.

Пусть окончательно выбран бак овальной формы (см. рис. 2.15).

1. Размеры бака: ;

2. Глубина бака: 110,1 см.;

3. Число рядов труб: n=2

4. Диаметр трубы: d=51 мм.

- периметр бака (гладкая часть) определяется по формуле:

, см.

П_б=2·(А-В)+ПВ=2·(111,4-42,9)+3,14*42,9=268,8 см.

Расстояние между осями труб на стенке бака

- наружный ряд

где с и е выбираются по таблице 9.8 источника [1].

- второй ряд снаружи

где - шаг между рядами, определяется по табл. 9.7 [1].

- третий ряд

Развёрнутая длина трубы в каждом ряду

а) первый (внутренний ряд)

,

где

б) второй ряд

в) третий ряд

Число труб в одном ряду на поверхности бака овальной формы

где - шаг труб в ряду, определяется по табл. 9.7 [1].

2.7.111 Общая длина всех труб

, см.

2.7.112 Параметр поперечного сечения трубы

, см.

2.7.113 Полная поверхность всех труб

, м.²

м.²

2.7.114 Поверхность конвекции гладкой части бака

, м.²

м.²

2.7.115 Поверхность крышки

- поверхность конвекции труб

, м.,²

где - коэффициент учитывающий ухудшение теплоотдачи путем конвекции вследствие уменьшения скорости воздуха между трубами. При числе рядов труб n=2, выбираем =0,96.

2.7.116 Поверхность конвекции бака

где - коэффициенты, определяемые по табл. 9.6 источника [1].

2.7.117 Поверхность излучения

, м.²

Определение фактических перегревов

Определение фактических перегревов производится на базе определенных потерь и поверхностей охлаждения (конвекцией и лучеиспусканием), причем потери единичного трансформатора увеличиваются на 5%. Это делается для того. чтобы учесть возможное отклонение опыта от расчета.

2.7.118 Средний перегрев стенки бака (трубы) над воздухом

, ˚С

где К=1,05-1,1.

˚С

2.7.119 Средний перегрев масла вблизи стенки по сравнению с температурой стенки бака

, ˚С

Здесь - сумма поверхностей конвекции гладкой части, труб и крышки без коэффициентов ухудшения или улучшения конвекции.

˚С

2.7.136 Перегрев верхних слоев масла над окружающим воздухом

, ˚С

Коэффициент =1,2 для трубчатых баков и баков с охладителями учитывает перегрев верхних слоев над остальным маслом,

˚С

2.7.137 Перегрев средних слоев масла над воздухом

, ˚С

˚С

2.7.138 Перегрев обмоток над окружающим воздухом

- обмотки ВН

, ˚С;

˚С

- обмотки НН

, ˚С;

˚С