Расчет мощности трансформатора

1.5.1 Основной расчет:

                        

Для расчета трансформаторной мощности выбираем по каталогу мощность трансформаторов S_н по каталогу в качестве базовой  S_н= 2 x 60 =120 МВА;   

     Мощность трансформаторов, в МВА, необходимую для питания тяги определим по формуле:

 ,                                                   (21)

где     K_у= 0.97 – коэффициент участия в максимуме районной нагрузки.

       S_p.pасч – мощность районных потребителей; согласно исходным данным:

       S_p.pасч = 7 МВА;                                                                                    

                                                                          

     Пользуясь формулой (21), получим:

.

    По мощности S_нт определим соответствующий ей номинальный ток, в А, для двух трансформаторов:

                                                                                                            (22)

где     U_ш – напряжение на шинах тяговой подстанции U_ш = 27.5 кВ;

 

 

Согласно формуле (22) будем иметь:

.

Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора:                                1. Для заданного количества поездов:    

                                ;                                                           (23)

    где I_эо - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного  

                 режима, А;               

    Используя формулу (23) получим:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

;

2. Для режима сгущения

    ;                                                          (24)

    где I_эсг - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима  

                  сгущения, А;

Используя формулу (24) получим:

;

3. Для максимального режима

                                , А                                                    (25)

где I_эмах - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима  

           максимальной пропускной способности, А;

 

Если K_max ³ 1,5, то надо выбирать следующий по шкале более мощный  

трансформатор.          

Используя формулу (25) получим:

;

 

 Мощность трансформатора выбираем по средней интенсивности относительного износа витковой изоляции и проверяем по максимальной температуре наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоев масла.

Средня

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

я интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:

,                                            (26)

где                                    .                                                (27)

где Q_интб - температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы  

    трансформатора условно принят за единицу, Q_интб =98⁰ С;                              Q_охлс - температура окружающей среды в период восстановления  

     нормального движения, задается в зависимости от района; согласно  

     исходным данным Q_охлс  =30⁰С                                          

α = 0.115 - коэффициент, определяющий скорость старения изоляции;

и так, согласно формуле (27):  

;

;                                      (28)

;                                     (29)

где                                                                                                   (30)

a, b, g, h - постоянные в выражениях, аппроксимирующие зависимости  

разности температур обмотка-масло и масло - окружающая среда(они  

равны: a = 17,7; b = 5,3; g = 39,7; h = 15,3ºC);                                     t_o - среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне;

t_o = (77.75+81.5)/120 = 1.32 часа;

  τ = 3ч - тепловая постоянная времени масла.

 

Используя формулу (30) получим:

 

 

Согласно формулам (28) и (29) получим:

;

;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

27

Используя формулу (26) получим:

Так как F₁<1, то по полученной интенсивности износа F₁ пересчёт номинального тока производить не надо. 

Если F₁ >1, то полученной интенсивности износа F₁ производится пересчёт номинального тока, то есть находится такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной по формуле:

,                                                (31)

где n _сг – число суток с предоставлением окон за год;

  n _сг = суток.                                          

         Выбор мощности трансформатора по току I_oном (в предположении, что износ изоляции обмотки происходит только в период восстановления нормального движения после окна) занижает мощность не более чем на 8%, поэтому необходимая расчетная мощность лежит в пределах [S_min и S_max], которые определяются по формулам:

S_min = K_у×(3× I_0ном×U_ш + S_p.pасч);                                         (32)

S_max= K_у ×(3×K×I_0ном ×U_ш + S_p.pасч);                                       (33)

где        K_у = 0,97; K = 1,08.

                                     

Используя формулы (32) и (33) получим минимальную и максимальную мощность в кВА:

S_min = 0.97×(3×1414.68×27.5 + 7×10³) = 119999; 

S_max= 0.97×(3×1.08×1414.68×27.5 + 7×10³) = 129056;

 

1.5.2 Уточнённый расчета мощности трансформатора

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

28

    Коэффициент, учитывающий износ изоляции обмотки за счет нагрева масла в период  нормального графика:

                                            ;                                                                     (34)

Используя формулу (34) найдём этот коэффициент:

;

 

                                     

Более точное значение среднегодового износа находят по формуле:

, (35)

где  n_вл – число суток в весенне-летний период;

        n_сг – число суток с предоставлением окон;

         = 21-2.5–1.32 = 17,18 часа;

                                                                                 (36)

где  Q_охл0 – эквивалентная температура в весенне-летний период; согласно  

   исходным данным Q_охл0 = 25⁰ С;

Согласно формуле (36) получим:

;

 Используя формулу (35) будем иметь:

Используя формулу (31) произведём пересчёт номинального тока, А:

 

Расчётная мощность в кВА:

                                  S_расч = K_у×(3× I_oном×U_ш + S_p.pасч)                                     (37)

                                           S_расч = 3× I_oном×U_ш                                                     (38)

Используя формулу (37) или (38) найдём расчетную мощность в кВА:

S_расч = 0.97×(3×443.8×27.5 + 7×10³) = 42305:

                                     S_расч = 3×443.8×27.5 = 36613.5.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2 9

Вывод: выбранные трансформаторы по мощности проходят.

 

1.5.3 Проверка трансформаторов по максимальному току,  

максимально допустимому току и максимально допустимым   температурам обмотки и масла

 

  Ток, соответствующий располагаемой мощности для тяги, в А, определим по  формуле:

,                                              (39)

Используя формулу (39) получим:

.

Коэффициент сгущения:

                                                      ;                                                      (40)

Используя формулу (40) получим:

<1.5;

 

Максимальную температуру масла определим по формуле:

<95⁰ С;                               (41)

Используя формулу (41) получим:

 ⁰С <95 ⁰С;

 

Максимальная температура обмотки:

                                <140⁰ C;                                       (42)

 Используя формулу (42) получим:

⁰С <140⁰ C;

    В нормальных условиях заданные размеры движения должны быть обеспечены при работе одного трансформатора:                                                                     95 ⁰С;                                     (43)

                      140 ⁰ С                                  (44)

где     I_1нт – ток, соответствующий мощности, которая может быть использована  

      для тяги при работе одного трансформатора, который определяется по  

   формуле (22), в А:

Согласно формуле (43) получим:

⁰С £ 95⁰ С

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

30

Используя формулу (44) получим:

                                                                                                                               

                                                            

 

Вывод: Трансформаторы по максимальному току, максимально допустимому  

          току и максимально допустимым температурам обмотки и масла  

          проходят.