Определение массы основных материалов

Масса металла проводов обмоток НН и ВН ( и ) определена при расчете обмоток.

При расчете массы провода с изоляцией можно пользоваться формулами

; ,

где , – масса провода обмоток НН и ВН с учётом изоляции;

– коэффициент увеличения массы изолированного провода по сравнению с неизолированным. Значение выбирается из табл.7.1 и 7.2.

 

Таблица 7.1

Коэффициенты увеличения массы круглых обмоточных проводов марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2δ = 0,30 (0,40) мм

 

Диаметр провода, мм	1,18	1,25	1,32 1,40	1,50	1,60 1,70	1,80 1,90	2,00- -2,24	2,36- -3,00	3,15--3,55	3,75--5,30	8,00
ky для ПБ	1,06	1,055	1,05	1,045	1,04	1,035	1,03	1,025	1,02	1,015	1,01
ky для АПБ	1,2	1,18	1,65	1,15	1,13	1,12	1,10	1,08	1,07	1,05	1,033

 

Таблица 7.2

Коэффициенты увеличения массы прямоугольных обмоточных проводов марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2 δ = 0,45 (0,50) мм

 

Марка провода	a, мм b, мм	1,40-1,80	1,90-2,65	2,80-3,75	4,00-5,60
ПБ	3,75 – 7,50 8,0 – 18,0	1,035 1,025	1,03 1,02	1,025 1,02	1,02 1,015
АПБ	3,75 – 7,50 8,0 – 18,0	1,12 1,08	1,10 1,07	1,08 1,07	1,07 1,05

 

Масса стали магнитной системы определена при окончательном расчете размеров магнитной системы.

Масса конструктивной стали остова (прессующие балки, шпильки и др.)

.

Масса картона в изоляции обмоток при классах напряжения трансформаторов 6,10 и 35 кВ с медными обмотками

,

с алюминиевыми обмотками

.

Масса активной части – остова с обмотками и отводами

.

Масса бака

,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий массу усиливающих элементов;

– толщина стенки бака, м;

– толщина крышки, м;

– поверхность дна;

– толщина дна, м (из табл. 7.3);

– масса стали радиатора (из табл. 6.6).

Таблица 7.3

Толщины стенки, крышки и дна трансформаторов

 

Мощность трансформатора, кВ∙А	25÷100	160÷630	1000÷1600
Толщина стенки, мм
Толщина крышки, мм	3÷4	6÷8	8÷10
Толщина дна, мм		4÷6	6÷8

 

Объем масла в баке

,

где – объем бака

.

– объем, занимаемый активной частью

– средняя плотность активной части; для трансформаторов с медными обмотками кг/м³, с алюминиевыми – кг/м³.

Масса масла в баке

,

где кг/м³ плотность трансформаторного масла.

Масса масла в радиаторах

,

где - масса масла в одном радиаторе (табл. 6.6).

Объем расширителя обычно рассчитывается на 0,1 общего объема масла в баке и радиаторах. Поэтому с учетом неполного заполнения расширителя общая масса масла в трансформаторе

,

где 1,05 – коэффициент, учитывающий массу масла в расширителе.

 

Рекомендации по выполнению графической части

В графической части курсового проекта необходимо показать чертеж общего вида разработанного трансформатора в трех проекциях с необходимыми разрезами и сечениями. Размеры основных элементов принять из расчетов или из справочной литературы, а также из рекомендаций, изложенных в этом разделе. При выполнении чертежа использовать стандартные масштабы.

Чертеж общего вида трансформатора выполняется на листе формата А1 в трех проекциях с необходимыми разрезами и сечениями. В правом нижнем углу чертежа располагают основную надпись и спецификацию. На рис. 8.1 изображен общий вид трансформатора мощностью 1000 кВ∙А с напряжениями обмоток ВН-6-10 кВ, НН-0,4-0,69 кВ, а на рис.8.2 -трансформаторов мощностью 100-250 кВ∙А.

На главном и боковом видах бак разрезан по стенкам и дну, что позволяет показать выемную часть трансформатора, которая включает в себя активную часть и переключатель с приводом, установленным на крышке бака.

Активная часть состоит из магнитопровода, обмоток, отводов и деталей их крепления и выводов обмоток. Сверху бак закрывается крышкой, притягиваемой к верхней его раме болтами с гайками и шайбами через прокладку из маслоупорной резины.

К дну бака приваривается тележка, на которую опирается трансформатор и которая обеспечивает его перемещение на катках в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Тележки имеют колею (расстояние между осями симметрии по ширине катков), равную 660 мм у трансформаторов мощностью 110÷630
кВ∙А, 1070 мм - мощностью 1000 и 1600 кВ∙А.

Сверху на крышке размещены выводы обмоток НН, обмоток ВН, нулевой вывод обмоток НН.

Конструкция выводов показана на рис.8.3, а их переменные размеры для различных напряжений и токов приведены в табл.8.1.

Таблица 8.1

Основные размеры выводов напряжения и токи

 

Напряжение, кВ	Ток, А	Размеры, мм
d	d1	d2	d3	d4	d5
Д0 1		М8 М12 М16 М20 М27 М33 М42					- - - - - - -
3,6,10		М12 М16 М20 М27 М33 М42

 

Минимальное расстояние в воздухе между токоведущими частями (колпаками) вводов, а также от них до заземленных частей трансформаторов должны составлять: при напряжении ввода до 3 кВ 60 мм; 6 кВ- 80 мм; 10 кВ - 110 мм.

Изоляторы вводов на напряжении 6 и 10 кВ имеют две «юбки», а до 3 кВ - одну.

Расширитель расположен на крышке трансформатора и соединен с баком специальным трубопроводом. Объем расширителя примерно наполовину заполнен трансформаторным маслом.

Вспомогательная арматура включает в себя плоские краны для заливки масла (на крышке бака), его слива (в нижней части боковой стенки), демонтажа газового реле (в рассечке трубопровода, соединяющего расширитель с баком), отключения радиаторов или съемного фильтра (между фланцами бака и радиаторов или фильтра), кран на боковой стенке бака для взятия пробы масла из бака, фильтр для непрерывной очистки масла, болт заземления и пробку слива остатков масла из бака.

Вместо плоских кранов для заливки и слива масла могут применяться вентили.

К контрольным и защитным устройствам относятся ртутный термометр, устанавливаемый на крышке трансформаторов мощностью до 1000 кВ∙А для контроля температуры масла в верхней части бака, газовое реле, расположенное в рассечке трубопровода, соединяющего расширитель с баком, и предназначенное для защиты трансформатора от внутренних повреждений, предохранительная труба, необходимая для предотвращения разрыва бака трансформатора.

В трансформаторах мощностью 1000 кВ∙А и выше для контроля температуры масла вместо термометра применяется термометрический сигнализатор с датчиком.

В современных трансформаторах для изменения коэффициента трансформации применяется переключатели следующих типов:

1. Трехфазный нулевой переключатель типа ПТО 6÷35/65, предназначенный для использования в цепи обмотки, соединенной в «звезду» с регулировочными ответвлениями в конце каждой фазы, т.е. у нейтрали звезды. Применяется в трансформаторах с многослойной цилиндрической обмоткой ВН из круглого или прямоугольного провода с напряжением от 6 до 35 кВ и номинальным фазным током до 65 А включительно.

2. Переключатель трехфазный реечный типа ПТР 6÷35/160 на ток 160А, предназначен для использования обмоток, регулировочные ответвления которых располагаются в середине обмоток. Токоведущие части этого переключателя должны иметь изоляцию от заземленных частей и между фазами на половину номинального напряжения. Поэтому габариты переключателя ПТР при соизмеримых параметрах получаются большими, чем ПТО, неподвижные части которого соединены с отпайками, расположенными вблизи нулевой точки «звезды» и имеющими напряжение не больше 10% номинального.

3. Переключатель однофазный барабанный типа П6 применяется при токах, превышающих 160 А. При этом каждая фаза обмотки ВН имеет свой переключатель с отдельным приводом. Предназначен для переключения ответвлений, располагаемых в середине обмоток.

Расширителями снабжаются трансформаторы мощностью 25 кВ∙А и выше. Расширитель представляет собой стальной цилиндрический сосуд, объемом около 10% объема масла в баке и радиаторах. Чертеж общего вида расширителя показан на рис 8.4, а нормализованные значения его размеров приведены в табл.8.2.

Таблица 8.2

Нормализованные значения размеров расширителей

 

Размеры, мм	Объем расширителя, м^3	Масса заливаемого масла, кг
D	L	S	D1
		1,4		0,02 0,025 0.032 0,04
		1,4		0,05 0,06 0,08 0,1
		1,4		0,125 0,16 0,2 0,25 0,32

 

Примечание. Расширитель выбирается по требуемому объему или массе масла в нем.

Соединение расширителя с атмосферой осуществляется через воздухоосушитель, встраиваемый в трансформаторах 25÷1600 кВ∙А в корпус расширителя и заполненный индикаторным силикагелем марки КСМ.

Контроль уровня масла в расширителе осуществляется с помощью маслоуказателя, который в трансформаторах до 1600 кВ∙А включительно имеет плоскую конструкцию. На крышке расширителя делаются контрольные метки, соответствующие уровню масла в нем при максимальной температуре воздуха +40⁰С, нормальной +15⁰С и минимальной -45⁰С при неработающем трансформаторе.

Трансформаторы мощностью 1000 кВ∙А и выше снабжаются предохранительной (выхлопной) трубой, которая в трансформаторах 1000 и 1600 кВ∙А (рис.8.4) проходит через расширитель, а при большей мощности – вне его.

С одной стороны труба через фланцевое соединение через крышку связана с внутренней полостью бака, а с противоположной стороны закрыта стеклянной мембраной.

В аварийном режиме, если трансформатор не отключится действием защит, давление газов резко повышается, и стеклянная мембрана трубы выбивается: происходит аварийный выброс газов и масла, чем предотвращается разрыв бака.

Газовые реле применяются в трансформаторах мощностью 1000 кВ∙А и выше, а также в трансформаторах 400 и 630 кВ∙А, предназначенных для питания собственных нужд станции подстанций.

Трансформаторы мощностью 160 кВ∙А и выше оборудуются фильтрами для непрерывной очистки масла, которые делятся на три типа:

- встроенные в один из радиаторов;

- отдельно устанавливаемые с небольшой массой силикагеля;

- отдельно устанавливаемые с массой силикагеля 50 и 100 кг.

Фильтры соединяются внизу с нижней частью бака, а вверху - с верхней. Поэтому в них происходит конвективная циркуляция масла и его очистка.

Размеры бака, элементов активной части, число и размеры радиаторов принимаются из расчетов. Радиаторы следует размещать на прямолинейной, а при большом их числе и на цилиндрической части бака. При этом промежутки между трубами соседних радиаторов должны быть минимальными: 160 мм для двойных и 100 для одинарных радиаторов.

 

 

 

Рис.8.1 Общий вид трансформатора мощностью 1000 кВ∙А.

 

 

 

Рис.8.2 Общий вид трансформаторов мощностью 100, 160 и 250 кВ∙А.

 

Рис.8.3 Выводы обмоток трансформаторов.

 

 

 

 

Рис.8.4 Расширитель трансформатора 1000 кВ∙А

 

Приложение 1

Титульный лист расчетно-пояснительной записки.

 

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

филиал «Тобольский индустриальный институт»

 

 

Курсовой проект

по дисциплине «Электромеханика»

на тему: Расчёт трансформатора мощностью ___ кВ×А

 

Выполнил(а)

студент(ка) группы __________

___________________________

(Фамилия И.О., подпись, дата )

 

Оценки: Проверил

Содержание___ преподаватель

Оформление___ ___________________________

Защита________ (Фамилия И.О., подпись, дата)

Общая________

 

Тобольск 2003

Приложение 2

Задание на курсовой проект

cтуденту гр. ______________________________.

(Фамилия И. О.)

Рассчитать трехфазный двухобмоточный трансформатор со следующими данными:

 

1) назначение - силовой

общего применения;

2) полная мощность S_н, кВ×А -1000;

3) номинальное напряжение обмоток ВН U_ВН, кВ -

4) номинальное напряжение обмоток НН U_НН, кВ -

5) частота питающей сети f₁, Гц -50;

6) потери холостого хода Р₀, Вт -

7) потери короткого замыкания Р_к, Вт -

8) напряжение короткого замыкания U_к, % -

9) ток холостого тока i₀, % -

10) схемы и группа соединений обмоток - Д/Ун-11

11) тип регулятора напряжения - ПБВ;

12) глубина регулирования ±2,5%; ±5%;

13) режим нагрузки - продолжительный;

14) способ охлаждения - естественное масляное;

15) магнитная система - плоская трёхстержневая;

16) климатическое использование и категория размещения - У1.

 

 

Задание выдал преподаватель _____________________

Фамилия И.О.

_____________________

подпись, дата

 

 

Приложение 3