Проверочный тепловой расчёт обмоток

Полный внутренний перепад температуры в многослойных обмотках из круглого провода без горизонтальных охлаждающих каналов

,

где – потери, выделяющиеся в 1 м³ общего объёма обмотки:

 

для обмотки из медного провода

,

для обмотки из алюминиевого провода

В этих формулах , и выражены в м, J - в А/м²;

– радиальный размер катушки, м; при наличии в обмотке осевого охлаждающего канала размер равен ширине наиболее широкой из катушек;

– средняя теплопроводность обмотки

;

– средняя условная теплопроводность обмотки без учёта межслойной изоляции

;

– теплопроводность материала изоляции витков (из табл. 6.1.);

– теплопроводность междуслойной изоляции (из табл. 6.1.).

Удельные теплопроводности изоляционных материалов приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Удельные теплопроводности изоляционных и других материалов

 

Материалы	λ, Вт/(м·°С)
Бумага кабельная сухая Бумага кабельная в масле Электроизоляционный картон Лакоткани электроизоляционные Гетинакс Текстолит Стекло текстолит Масло при отсутствии ковекции Медь Алюминий	0,12 0,17 0,17 0,25 0,17-0,175 0,146-0,162 0,178-0,182 0,1

 

Если обмотка из круглого провода намотана непосредственно на изоляционном цилиндре и имеет только одну открытую поверхность охлаждения, то полный внутренний перепад температуры в ней определяется по выражению

.

Среднее значение внутреннего перепада температуры в обмотке

Внутренний перепад температуры в многослойных обмотках из прямоугольного провода рассчитывается в следующей последовательности:

или

;

;

;

или ;

,

где и – размеры провода без изоляции и с изоляцией в направлении движения тепла (м);

и – то же, но в направлении перпендикулярном движению тепла (м).

Перепад температуры на поверхности цилиндрических обмоток из круглого или прямоугольного провода или алюминиевой ленты

,

где .

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла

.

определяются для каждой обмотки если они выполняются без осевых охлаждающих каналов, или катушки, если обмотки разделены осевыми охлаждающими каналами на катушки.

 

Тепловой расчёт бака

Бак трансформатора должен иметь хорошую теплоотдачу, быть механически прочным, простым в изготовлении, иметь малые габариты. Тип бака выбирается по мощности трансформатора – (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Типы баков силовых масляных трансформаторов

 

Тип бака	Вид охлаждения	Пределы применения по мощности, кВ∙А
Бак с гладкими сетками Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый) Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами	м     м   м   м	До 25-40     От 40-63 до 1600   От 100 до 6300   От 2500 до 10000

 

Примечание. При современных технологиях изготовления более технологичными являются баки с навесными радиаторами с прямыми трубами.

Для расчета размеров бака необходимо определить следующие изоляционные расстояния и размеры (рис. 6.1):

Рис. 6.1. К определению основных размеров бака

 

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки (по табл. 6.3);

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака (по табл. 6.3);

– диаметр изолированного отвода обмотки ВН: при классах напряжения 10 и 35 кВ при мощности трансформатора до 10000 кВ∙А мм, а при больших мощностях мм;

– изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН (табл. 6.4);

– изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки НН до стенки бака (по табл. 6.3);

– диаметр изолированного отвода от обмотки НН, равный d₁, или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10-15 мм.

Таблица 6.3

Минимально допустимые расстояния от отводов до заземлённых частей

 

Испытательное напряжение отвода, кВ	Толщина изоляции на одну сторону, мм	Диаметр отвода, мм	Расстояние от гладкой стенки бака или собственной обмотки, мм
До 25	Собств. Собств.	<6 >6 —
	Собств. Собств.	<6 >6 —
	Собств. Собств.	<6 >6 —
	Собств. Собств.	<6 >6 —
		— — —

 

Примечания: 1. Для отводов с кВ используется медный или алюминиевый провод, изолированный кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми трубками.

2. При рабочем напряжении отвода до 1 кВ провод (шина) отвода собственной изоляции не имеет.

Таблица 6.4