Число ступеней в сечении стержня трёхфазных

масляных трансформаторов мощностью 400-6300 кВ·А

 

Показатель	Прессовка стержня бандажами, сечение стержня диаметром 0,63м и выше имеет продольные каналы
Мощность трансформатора, кВ·А	400-630	1000-1600	2500-6300
Ориентировочный диаметр стержня , м	0,18, 0,19	0,21, 0,22	0,23-0,26	0,27-0,30	0,32-0,34	0,36-0,38
Без прессующей пластины	Число ступеней
Коэффициент	0,915	0,929	0,925	0,928	0,929	0,913

 

Примечание. В коэффициенте учтено наличие охлаждающих каналов в сечении стержня, если они выполняются.

Ярма магнитной системы с целью иметь равномерное распределение магнитного потока в стыкуемых стержнях и ярмах также должны иметь ступенчатую форму с числом ступеней, равным числу ступеней в сечении стержня. При этом активное сечение ярм должно быть несколько бόльшим активных сечений стержней. С целью получить равномерное сжатие пластин ярма балками 2-3 крайних пакета выполняют из пластин одинаковой ширины, что также увеличивает активное сечение ярма.

Отношение активного сечения ярма к активному сечению стержня называется коэффициентом усиления ярма:

.

Для нормализованных размеров пакетов пластин ; точные значения приведены в табл. 2.5.

В предварительном расчёте, когда размеры пакетов пластин ещё не установлены, активное сечение стержня определяется по выражению:

,

где - коэффициент заполнения сталью;

,

где - коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сечения стержня чистой сталью; значения зависят от вида стали (рулонная или листовая), типа изоляционного покрытия, технологии сборки магнитной системы и определяются из табл. 2.4.

Таблица 2.4

Значения коэффициента для рулонной холоднокатанной стали

 

Марка стали	Толщина, мм	Вид изоляционного покрытия
3404, 3405, 3406	0,35 0,30	Нагревостойкое	0,97 0,96
3404, 3405, 3406	0,35 0,30	Нагревостойкое плюс однократная лакировка	0,965 0,955

 

Примечания: 1. При прессовке стержней путем расклинивания с внутренней обмоткой , полученное из таблицы, уменьшить на 0,01.

2. При использовании листовой холоднокатанной стали толщиной 0,35мм уменьшить на 0,01 дополнительно к прим. 1.

3. Для стали толщиной 0,35мм без электроизоляционного покрытия при двух кратной лакировке = 0,92÷0,93.

Предварительное значение активного сечения ярма

.

Пластины пакетов стержней и ярм выштамповываются из рулонной стали или резаных лент. Поставляемые с металлургических заводов исходные материалы могут иметь нагревостойкое электроизоляционное обеих плоскостей, или покрытия может не быть [2]; если используется такая сталь, то на обе поверхности выштампованных пластин наносится покрытие лаком КФ 965 с последующей огневой обработкой. Число слоёв лаковой плёнки должно быть не менее 2.

Свойства холоднокатанной стали, в процессе механической обработки могут ухудшаться: увеличиваются удельные потери и мощность намагничивания. Поэтому после штамповки и снятия заусенцев пластины необходимо подвергнуть восстановительному отжигу при температуре 800-820°C. А после отжига во избежание ухудшения магнитных свойств необходимо исключить толчки, удары и изгибы пластин.

Остов трансформатора – магнитная система со всеми деталями для соединения её отдельных частей – должен быть жестким и механически прочным. Для этого пакеты стержней и ярм шихтованного магнитопровода стягиваются (прессуются) и скрепляются в единую конструкцию. Помимо придания жёсткости и прочности прессовка и стяжка исключают вибрацию пластин и снижает уровень шума при работе трансформатора.

В трехфазных трансформаторах мощностью до 250 кВ·А и диаметром стержня прессовка стержней осуществляется забивкой деревянных клиньев (стержней и планок) между стержнем магнитопровода и обмоткой НН или жестким бумажно-бакелитовым каркасом обмоток. Стержни трансформаторов мощностью от 400 кВ·А и выше ( > ) прессуются наложением бандажей из стеклоленты на расстояниях 0,12-0,15м один от другого.

Прессовка ярм трансформаторов мощностью до 6300 кВ·А выполняется стальными ярмовыми швеллерными балками, стягиваемыми шпильками. Шпильки располагаются вне ярм. При этом между балками и пластинами крайних пакетов устанавливаются изолирующие прокладки, шпильки изолируются от балок. В трансформаторах мощностью 10000 кВ·А и выше ярма прессуются посредством стальных полубандажей, стягивающих две ярмовые балки и изолированных от балок. Рекомендации по выбору способов прессовки стержней и ярм, формы сечения и коэффициента усиления ярма даны в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Способы прессовки стержней и ярм, формы сечения и коэффициенты усиления ярма

 

Мощность трансформатора, кВ·А	Прессовка стержней	Прессовка ярм	Форма сечения ярма
25-100	Расклинивание с обмоткой	Швеллерными балками, стянутыми шпильками, расположенными вне ярма	3-5 ступеней	1,025
160, 250	С числом ступеней на 1-2 меньше числа ступеней стержня	1,015-1,025
400, 630, 1000-6300	Бандажами из стеклоленты

 

Для того чтобы магнитная система была достаточно устойчивой, могла выдержать механические усилия, возникающие в обмотках при коротких замыканиях, не разваливалась при подъёме остова или активной части, верхние и нижние ярма магнитной системы должны быть надёжно соединены между собой. Такое соединение в масляных трансформаторах с напряжением обмотки ВН классов 6, 10, 35 и 110кВ выполняется стягиванием между собой верхних и нижних прессующих балок вертикальными шпильками.

Шпильки надёжно изолируются и удаляются на достаточное расстояние от обмотки ВН. Другой функцией этих шпилек является осевая прессовка обмоток.

В масляных трансформаторах при напряжениях обмоток ВН 150кВ и выше соединение верхних и нижних ярмовых балок выполняется прессующими пластинами (полосами), проложенными под бандаж по оси крайнего пакета стержня, Эти полосы изготавливаются из немагнитной стали и тщательно изолируются от ярмовых балок.

Порядок сборки активной части трансформатора:

1) шихтуется магнитопровод трансформатора;

2) выполняется прессовка нижнего и верхнего ярм магнитопровода;

3) производится предварительная стяжка верхних и нижних прессующих балок;

4) на стержни магнитной системы накладываются бандажи из стеклоленты (если предусматривается прессовка стержней таким образом);

5) стяжка балок снимается, производится распрессовка и расшихтовка верхнего ярма;

6) на стержни насаживаются обмотки;

7) путём расклинивания с обмотками прессуются стержни (если предусмотрена такая прессовка стержней);

8) устанавливаются прессующие кольца, если таковые предусматриваются для осевой прессовки обмоток;

9) шихтуется и прессуется верхнее ярмо;

10)проводится окончательная стяжка верхних и нижних прессующих балок.

 

2.2. Выбор материала и конструкции обмоток (предварительно)

Электролитическая медь, как проводниковый материал, по сравнению с алюминием имеет примерно в 1,5 раза меньшее удельное электрическое сопротивление, большую механическую прочность, легко обрабатывается, более стойка к коррозии. Но из-за дефицитности меди алюминиевые обмотки также находят весьма широкое использование.

Сравнение трансформаторов равной мощности с медными и алюминиевыми обмотками, имеющих одинаковую конструкцию и материал магнитной системы, одинаковые параметры холостого хода и короткого замыкания, даёт следующие результаты:

- трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют несколько меньшие диаметры стержней магнитной системы, но большую их длину; в целом расстояние между стержнями магнитопровода на 5-10%, а высота магнитной системы на 15-30% больше соответствующих размеров трансформатора с медными обмотками; массы сталей магнитных систем примерно равны;

- числа витков алюминиевых обмоток на 15-20%, сечения витков на 50-60% больше, чем медных; поэтому трудоёмкость работ при намотке алюминиевых обмоток выше, больше расход изоляционных материалов;

- при использовании алюминиевых обмоток увеличены также размеры бака трансформатора и масса трансформаторного масла;

- общая стоимость трансформаторов равной мощности и класса напряжения с одинаковыми параметры холостого хода и короткого замыкания с алюминиевыми и медными обмотками примерно одинакова [2].

Поэтому все новые серии трансформаторов общего применения мощностью до 16000 кВ·А проектируются исключительно с алюминиевыми обмотками [2].

Выбор конструкции обмоток должен проводиться с учётом эксплуатационных (надёжность, электрическая и механическая прочность, хорошие условия охлаждения) и технических (технологичность, наименьшие трудоёмкость и расход материалов) требований и удобства выполнения отводов обмотки ВН на переключатель регулирования напряжения.

В таблице 2.6 приведены основные свойства и условия применения различных типов обмоток масляных трансформаторов. Предварительный выбор конструкции обмоток трансформатора можно выполнить, руководствуясь рекомендациями этой таблицы. Выбор окончательного варианта конструкции обмоток ВН и НН может быть проведён после их расчета на основе сравнения нескольких вариантов.