Расчет сухого трансформатора типа ТЛС-160

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две и более индуктивно связанные обмотки и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько систем переменного тока. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электроэнергии на большие расстояния от места ее производства до места ее потребления требует в современных сетях не менее чем пяти-шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличения числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов.

Определяя место силового трансформатора в электрической сети, следует отметить, что по мере удаления от электростанций единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 kBm потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы вкладываются в наиболее отдаленные части сети, то есть в трансформаторы 35 кВ и 10 кВ.

В этих же трансформаторах возникает основная масса потерь энергии оплачиваемых по дорогой цене.

К высшей категории относятся трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь XX и КЗ, тока XX, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности и другие показатели.

1. Расчет основных электрических величин

1.1 Определение основных параметров

1.1.1 Мощность одной фазы и одного стержня трансформатора

кВА

1.1.2 Номинальный (линейный) ток обмоток

Низкого напряжения (НН)А

Высокого напряжения (ВН)А

1.1.3 Фазный ток обмотки одного стержня

Низкого напряжения (НН) Iф нн=92,4 А.

Высокого напряжения (ВН) Iф вн = 8,80 А.

1.1.4 Фазное напряжение

Низкого напряжения (НН) кВ

Высокого напряжения (ВН) кВ

1.1.5 Испытательное напряжение (таблица 1):

для обмоток НН UИСП НH=3 кB

для обмоток ВН UИСП ВН =24 кB

Для испытательного напряжения обмоток ВН изоляционные расстояния (таблица 2):

Для испытательного напряжения обмоток НН изоляционные расстояния (таблица 4.4):

гл-изол сухихтрансф

Рис. 1.1 Главная изоляция обмоток ВН и НН

Обмотка ВН при напряжении 10 кВ и токе 8,80 А цилиндрическая многослойная из круглого провода.

Обмотка НН при напряжении 1 кВ и токе 92,4 А двухслойная цилиндрическая из прямоугольного провода.

1.1.6 Активная составляющая напряжения короткого замыкания

1.1.7 Реактивная составляющая короткого замыкания

2. Расчет основных значений трансформатора

2.1 Выбор схемы конструкции и изготовления магнитной системы.

Для разрабатываемого трансформатора согласно указаниям §2.1 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему. Стержни и ярма собираем в переплет из плоских пластин как единую цельную конструкцию. Используем шихтовку пластин с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне.

Рис.1.2 - Шихтовка магнитной системы

2.2 Выбор марки, толщины листов стали, типа изоляции пластин, индукции в магнитной системе.

Стержни магнитной системы прессуются расклиниванием с обмоткой. Материал магнитной системы холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм. Магнитная индукция в стержне трансформатора В=1,6 Тл (таблица 2.4). В сечении стержня 8 ступеней, коэффициент заполнения круга kкр=0,935 (таблица 2.5); изоляция пластин - нагревостойкое изоляционное покрытие kЗ=0,97 (таблица 2.2).

2.3 Предварительный выбор конструкции обмоток

Расположение обмоток на стержне трансформатора концентрическое. По форме обмотки выполняются в виде круговых цилиндров, в поперечном сечении имеющих форму кольца. Фс

2.4 Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношений конструкции обмоток основных размеров с учетом заданных значений

2.4.1 Суммарный приведенный радиальный размер обмоток.

м

где k=0,5 (табл. 3.3).

2.4.2 Ширина приведенного канала рассеяния

м

2.4.3 Расчет основных коэффициентов

Коэффициент заполнения круга kKp=0,935 (таблица 2.5);

изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, k3=0,97 (таблица 2.3). Коэффициент заполнения сталью:

Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма kя=1,02 (таблица 2.8). Индукция в ярме . Число зазоров в магнитной системе: на косом стыке - четыре, на прямом - три. Индукция в зазоре на прямом стыке В"3=ВС=1,60 Тл, на косом стыке В’3=ВС/=1,131 Тл.

По таблице 3.6 находим коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках kd=0,96 и по таблицам 3.4, 3.5 постоянные коэффициенты для медных обмоток а=1,4; b=0,4

Принимаем kp=0,95 (стр. 162). Удельные потери в стали рс=1,295 Вт/кг, ря=1,242 Вт/кг (таблица 8.10). Удельная намагничивающая мощность qc= 1,775 В А/кг, qя=1,625ВА/кг. Удельная намагничивающая мощность для зазоров на прямых стыках qз"=19270 ВА/м, на косых стыках qз’=2624 ВА/м