Проектирование трёхфазных силовых трансформаторов

СОДЕРЖАНИЕ: Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТРЕХФАЗНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Пособие

к курсовому проектированию

Новочеркасск 2008

УДК 621.313. (076.5)

Рецензент канд. техн. наук Е.А. Попов

Составители: Р.В. Ротыч, Л.Ф. Коломейцев, О.А. Васин.

Проектирование трехфазных силовых трансформаторов. Пособие к курсовому проектированию./Южно-Российский гос. тех. ун-т (НПИ).-Новочеркасск: ЮРГТУ 2008

Пособие предназначено для выполнения курсового проекта студентами очного обучения, изучающих дисциплины: «Электрические машины», «Конструкции, расчет, проектирование, потребительские свойства электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей»

Южно-Российский государственный

технический университет (НПИ), 2008

Ротыч Р.В., Коломейцев Л.Ф., О.А. Васин

Задание

Тип трансформатора ТМ-1600/35.

Мощность трансформатора S = 1600 кВА;

число фаз m = 3;

частота f = 50 Гц.

Номинальные напряжения обмоток:

первичное – 35000 В;

вторичное – 690 В.

Схема и группа соединения Y/ – 11.

Переключение ответвлений без возбуждения (ПБВ).

Режим работы – продолжительный;

Установка – наружная.

1. Расчет основных электрических величин

1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН

Символы величин обмотки НН обозначаются с индексом “1”, обмотки ВН – с индексом “2” (обмотка НН размещается на стержнях магнитной системы, обмотка ВН - снаружи).

Мощность одной фазы и одного стержня

кВА

Номинальные (линейные) токи на сторонах

НН А

ВН А

Фазные токи при соединении Y /

А

А

Фазные напряжения обмоток

В

В

1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений U_к %.

По методике [1] следует задаться потерями короткого замыкания P_к и напряжением короткого замыкания U_к %, которые выбираются из табл. П.1 и табл. П.2.

Вт, %.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

%

Реактивная составляющая

%

1.3 Определение испытательных напряжений обмоток.

Испытательные напряжения обмоток по табл. П.3

для обмотки ВН U_исп = 85 кВ;

для обмотки НН U_исп = 5 кВ.

2. Определение основных размеров трансформатора

2.1 Выбор конструкции магнитной системы

Согласно указаниям [1] выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на средних стержнях. Для мощности 1600 кВА согласно табл. П.5 число ступеней в стержне принимаем 8, коэффициент заполнения круга к_кр =0,928, число ступеней в ярме меньше на 2 и равно 6. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются профильными стальными балками (табл. П.4). Изоляция пластин — нагрево-стойкое изоляционное покрытие, с коэффициентом заполнения k_з = 0,97.

Коэффициент заполнения сталью k_с =k_кр k_з =0,928 0,97 =0,9.

Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 4, на прямом 3.

Материал магнитной системы — холоднокатаная текстурированная рулонная сталь 3404 толщиной 0,35мм.

2.2 Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы

м,

где рекомендуется выбирать в интервале 1,8 2,4 (например = 1,9 );

м.

Значение а₁₂ определить из табл.П.8 для U_исп = 85 кВ.

Значение k по табл. П.9.

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному k_р 0,95;

Индукция в стержне (предварительная) B_c по табл. П.10.

По табл. П.12 принимаем стандартный диаметр d = 0,26 м.

Активное сечение стержня

м² .

2.3 Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции

Выбираем типы обмоток по табл. П.6 для ВН при напряжении 35 кВ и токе

26,4 А – непрерывная катушечная из прямоугольного медного провода; для обмотки НН при напряжении 0,69 кВ и токе 773 А – цилиндрическая многослойная из прямоугольного медного провода.

Средний диаметр обмоток НН и ВН

м,

где а выбирается в зависимости от значения напряжения обмотки ВН:

при 35 кВ принять а = 1,4 [1].

Рис. 1. Основные размеры трансформатора

Высота обмоток (предварительная)

м.

По испытательному напряжению обмотки ВН U_исп = 85 кВ находим из табл. П.8 изоляционные расстояния (рис. 1): мм, мм, мм.

Для обмотки НН при U_исп = 5 кВ по табл. П.7 находим мм.

3. Расчет обмоток

3.1 Расчет обмотки НН

Конструкция обмотки НН определяется мощностью и напряжением согласно рекомендациям табл. П.6. Выбрана цилиндрическая многослойная конструкция из прямоугольного медного провода. Обмотка НН расположена ближе к стержню магнитопровода, т.е. является внутренней и расчет всегда начинается с неё.

ЭДС одного витка

В.

Число витков обмотки НН

. Принимаем w ₁ = 40 витков.

Напряжение одного витка

U_В = 690/40 = 17,25 В.

Средняя плотность тока в обмотках

МА/м² ,

где k _Д из табл. П.14.

Сечение витка ориентировочно

м² = 213,5 мм² .

По полученному ориентировочному значению выбираем по табл. П.13 сечение витка из N = 6 параллельных проводов марки ПБ класса нагревостойкости “В” с намоткой на ребро (для провода марки ПСД и ПСДК см. табл. П.15, для круглого провода марки ПБ см. табл. П.17). Рекомендуется число N выбирать минимальным.

Для прямоугольного провода марки ПБ

(в числителе размеры провода без изоляции, в знаменателе с изоляцией рис. 2 и 3).

сечением 37,2·10^{-6 м2} каждого провода (по табл. П.15);

Для круглого провода , по табл. П. 17, рис. 3.

Общее сечение витка из прямоугольного провода

м² .

Общее сечение витка из круглого провода

Осевой размер витка из N параллельных проводов:

для прямоугольного провода

м.

для круглого провода

Число витков в слое

Число слоев обмотки

.

Плотность тока

МА/м² .

Рис. 2. Размеры провода в изоляции

Рис Рис. 3. Поперечное сечение одного витка в изоляции из N проводников

Осевой размер обмотки

м.

Предварительный радиальный размер обмотки без каналов между слоями

м,

где - толщина изоляции между слоями (выбран электрокартон толщиной , можно использовать кабельную бумагу толщиной 0,2 мм в
3 слоя) [1]. Кабельная бумага .

Предварительная плотность теплового потока на поверхности обмотки

Вт/м² ,

где n _сл1 – число слоев обмотки; b – размер провода, которым он уложен перпендикулярно к стержню; a (a – в изоляции) - размер провода, которым он уложен параллельно стержню;

k _з – коэффициент закрытия поверхности распорными планками, k _з 0,75;

k _д – коэффициент, учитывающий отношение основных потерь к потерям короткого замыкания, по табл. П.16, k _д = 0,91.

Расчетное значение Вт/м² больше допустимого значения Вт/м² , поэтому для увеличения поверхности охлаждения используем канал между частями обмотки шириной а_к1 = 7,5 мм и определяем q ₁ для каждой части обмотки. В данном варианте каждая часть обмотки содержит число слоев n =1.

Следовательно Вт/м² , что допустимо.

Окончательный радиальный размер обмотки

м.

В случае круглого провода плотность теплового потока рассчитывать по формуле

Диаметры обмотки:

внутренний м;

внешний м.

Масса металла обмотки

кг,

где м — средний диаметр обмотки.

Масса провода по табл. П.17 и П.18.

кг.

3.2 Расчет обмотки ВН.

По рекомендациям табл. П.6 выбрана непрерывная катушечная обмотка из прямоугольного медного провода с радиальными каналами.

Выбираем схему регулирования по рис. 4 с выводом концов всех трех фаз обмотки к одному трехфазному переключателю по рис. 4. Контакты переключателя рассчитываются на ток 30 А. Эта схема применяется для всех конструкций обмоток (табл. П.6).

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении .

Принимаем w ₁ = 1176 витков.

Напряжение одного витка

U_В = 20207/1176 = 17,18 В .

Согласно ГОСТ 11920 – 85 регулирование напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПВБ) предусматривается четыре ответвления (+5, +2.5, -2.5 и -5)%U _н и основной зажим с номинальным напряжением.

Напряжение ступени регулирования

В .

Число витков на одной ступени регулирования в фазной обмотке

витков.

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить:

Напряжение, В	Число витков на ответвлениях	Ответвления обмотки
36750	1176 + 2·29 = 1235	А2 А3	В2 В3	С2 С3
35875	1176 + 29 = 1205	А3 А4	В3 В4	С3 С4
35000	1176	А4 А5	В4 В5	С4 С5
34125	1176 – 29 = 1147	А5 А6	В5 В6	С5 С6
33250	1176 – 2·29 = 1118	А6 А7	В6 В7	С6 С7

Рис. 4. Схема регулирования напряжения ВН

Ориентировочное сечение витка

м² мм² .

По табл. П.6 по мощности 1600 кВА, току на один стержень 26,4 А, номинальному напряжению обмотки 35000 В и сечению витка 7,31 мм² выбираем конструкцию непрерывной катушечной обмотки из прямоугольного медного провода марки ПБ класса В с радиальными каналами.

Если по рекомендации табл. П.6 выбрана цилиндрическая многослойная обмотка из круглого провода, то расчет обмотки ВН выполнить по формулам для расчета обмотки НН.

По полученному ориентировочному значению выбираем по табл. П.13 сечение витка из одного прямоугольного провода марки ПБ:

сечением 7,625·10^{-6 м2} .

В двух верхних и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод с усиленной изоляцией 1,50 мм, с размерами провода в изоляции 2,907,10 мм. (1,4+1,5 = 2,9 мм, 5,6 +1,5 = 7,1 мм).

Плотность тока в обмотке

МА/м² .

При J₂ = 3,46 МА/м² и b = 5,6 мм по графикам рис. 5, а находим

q800 Вт/м² .

Рис. 5. Графики для ориентировочного определения размера провода b по заданным значениям q и J в катушечных, винтовых и цилиндрических обмотках из прямоугольного провода

(для цилиндрической обмотки размер b , полученный по графику, умножить на 0,8).

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по мм между всеми катушками. Две крайние катушки сверху и снизу отделены каналами по мм. Схема регулирования напряжения – по рис. 4, канал в месте разрыва обмотки h _кр = 10 мм (рис. 6).

Осевой размер катушки 6,1 мм, осевой размер крайних катушек с усиленной изоляцией 7,1 мм, т. е. провод укладывается “плашмя” (на сторону ).

Число катушек на стержне предварительно

катушек,

где h _к – ширина межкатушечных каналов (для S_Н 1600 кВА, h _к = (4 6)мм).

Число витков в катушке ориентировочно

.

Радиальный размер

м,

где а – радиальный размер провода.

Общее распределение витков по катушкам:

Распределение витков по катушкам следует начинать с регулируемых катушек:

В одной ступени регулирования 29 виток, поэтому регулируемая катушка должна содержать w _кр = w _р /2 = 14,5 витка, а число регулируемых катушек

Для защиты обмотки ВН от внешних электрических импульсов крайние катушки обмотки должны иметь лучшую изоляцию.

Четыре катушки, например, могут содержать по18 витков

49 силовых катушек Г по 20 витков..............................................980

8 регулировочных катушек Д по 14,5 витка .................................116

4 катушки с усиленной изоляцией Е по 20 витков .........................80

Всего 61 катушка ..............................................................1176 витков

Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов приняты

по рис. 6 и 7.

Рис. 6. Расположение катушек и радиальных каналов.

Осевой размер обмотки

Величина l ₂ должна быть равна l ₁ (l ₁ = l ₂ = 0,62 м).

По испытательному напряжению U _исп = 85 кВ и мощности трансформатора S = 1600 кВА по табл. П.7 находим:

Канал между обмотками ВН и НН ………………………..

Толщина цилиндра (изоляционного)……………………....

Выступ цилиндра за высоту обмотки ……………………...

Расстояние обмотки ВН до ярма …………………………...

Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушек группы Г

Вт/м² .

Значение q ₂ меньше 1200 Вт/м² , что гарантирует допустимый нагрев обмотки ВН.

Внутренний диаметр обмотки

мм.

Принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках толщиной 18 мм наматывается обмотка ВН (диаметром 0,380/0,4000,770 м). Основные размеры обмоток трансформатора показаны на рис. 6 и 7.

Радиальный размер обмотки с экраном ()

м.

Внешний диаметр обмотки

м.

Рис. 7. Схема обмоток НН и ВН и изоляционных расстояний трансформатора

Масса меди обмотки ВН

кг,

где мм.

Масса провода в обмотке ВН с изоляцией

кг,

где k _из – коэффициент увеличения массы обмотки ВН с учетом изоляции.

Масса меди двух обмоток

кг.

Масса провода двух обмоток

кг.

4. Определение параметров режима короткого замыкания

4.1 Определение потерь короткого замыкания

Основные потери

Обмотка НН

Вт.

Обмотка ВН

Вт.

Основные потери в отводах рассчитываются следующим образом.

Длина отводов определяется приближенно

м – для схемы “треугольник”,

м – для схемы “звезда”.

Масса отводов НН

кг.

где м² .

Потери в отводах НН

Вт.

Масса отводов ВН

кг.

где м² .

Потери в отводах ВН

Вт.

Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяс­нения размеров бака определяем приближенно

Вт.

где k = 0,02 для S _н 1000 кВ·А,

k = (0,030,04) для S _н 1000 кВ·А.

Полные потери короткого замыкания

Вт.

к _д – коэффициент добавочных потерь: для многослойных цилиндрических обмоток к _д =1,12 , для катушечных – к _д =1,051,06.

или % заданного значения.

4.2 Определение напряжения короткого замыкания ()

Активная составляющая (в %)

% .

Реактивная составляющая (в %)

%,

где уточненное значение

Напряжение короткого замыкания (в %)

%,

или % заданного значения U _к .

Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН

А,

где S _к – мощность короткого замыкания электрической сети:

S _к = 5000 кВ·А при U _ВН 10 кВ, S _к = 2500 кВ·А при U _ВН 10 кВ.

Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания

А,

при по табл. П.20 .

Температура обмотки через t = 5 с после возникновения короткого замыкания

С .

– рабочая температура обмотки до КЗ (принимают 90 С ) .

Предельно допустимая температура обмоток при аварийном коротком замыкании: для обмотки из меди кл. А и Е 250 С, для кл. В 350 С [1].

4.3 Определение механических сил в обмотках

Радиальная сила

Н.

Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН

МПа.

Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН

МПа,

т. е. 38,4 % допустимого значения 60 МПа.

Осевые силы в катушечной обмотке

Н

Н.

где мм (по рис. 8,а), т – множитель, зависящий от расположения обмоток, для расположения обмоток на рис. 8, б значение т = 4 [1]. Расстояние от стержня до стенки бака l = 0,25 м .

Для многослойных цилиндрических обмоток , и (направление на рис.8, б к центру обмотки 2).

Максимальные сжимающие силы в обмотках

Н.

Н.

Рис. 8. Механические силы в обмотках трансформатора

а) схема расположения катушек обмотки ВН по рис.6.

б) схема осевых сил обмоток НН и ВН

Наибольшая сжимающая сила наблюдается в середине обмотки НН (обмотка 1), где F _сж1 = 174715 Н. Напряжение сжатия на междувитковых прокладках

МПа,

что ниже допустимого значения 1820 МПа [1];

n – число прокладок по окружности обмотки; а – радиальный размер обмотки;

b – ширина прокладки (b = 0,04 0,06 м для S _н 63000 кВ·А).

5. Окончательный расчет магнитной системы

5.1 Определение размеров пакетов и активной площади стержня и ярма

Выбрана конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной ­системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм . Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по табл. П.12 для стержня диаметром 0,260 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6 (рис. 9).

Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. П.12.

№ пакета	Стержень, мм	Ярмо (в половине поперечного сечения), мм
1	250 35	250 35
2	23025	230 25
3	21513	21513
4	195 13	19513
5	175 10	175 10
6	1558	15523
7	1209	—
8	105 6	—

Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,238 м. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. П.21.

см² м² ; ярма –см² м² .

Объем, угла магнитной системы

см² м² .

Активное сечение стержня

м² .

Активное сечение ярма

м² .

Объем стали угла магнитной системы

м³ .

а)

б)

Рис. 9. Магнитна система трансформатора:

а)сечение стержня и ярма; б) основные размеры магнитной системы.

Длина стержня (рис. 1 и 9)

м.

где l ₀ и — расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма (рис. 1).

Расстояние между осями стержней

м.

где = 0,033 – расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней (по табл. П.7).

5.2 Определение массы стержня и ярма

Масса стали угла магнитной системы

кг.

кг/м³ – удельный вес стали.

Масса стали ярм

кг.

Масса стали стержней

кг.

где кг;

кг.

Общая масса стали

кг.

5.3 Определение потерь в стали магнитопровода

Расчет потерь холостого хода по [1].

Индукция в стержне

Тл.

Индукция в ярме

Тл.

Индукция на косом стыке

Тл.

Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.

Площадь сечения стержня на косом стыке

м² .

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков определяются по табл. П.22:

для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:

при Тл Вт/кг; Вт/м² ;

при Тл Вт/кг; Вт/м² ;

при Тл Вт/м² ;

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенча­тым ярмом, без отверстий для шпилек, с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь в магнитопроводе применим выра­жение:

,

где k _п.д = 1,15 для трансформаторов S_н 63000 кВ·А

и k _п.д = 1,2, если S_н 63000 кВ·А.

По табл. П.23 находим коэффициент .

Тогда потери холостого хода

Вт.

Полученное значение P_x составляет % от заданного значения.

5.4 Определение тока холостого хода

Для расчета намагничивающей мощности по табл. П.24 находим удель­ные намагничивающие мощности:

при Тл; В·А/кг; В·А /м² ;

при Тл; В·А/кг; В·А /м² ;

при Тл; В·А /м² .

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем

Намагничивающая мощность холостого хода

,

где k _тр = 1,18 для отожженной стали 3404 и 3405;

k _ту = 42,40 по табл. П.25;

k _т.пл = 1,32 для S_н 1600 кВ·А и k _т.пл = 1,2 для S_н 1600 кВ·А.

ВА.

Реактивная составляющая тока холостого хода

%.

Активная составляющая тока холостого хода

%.

Ток холостого хода

%, что составляет % от заданного i _0% = 1,3% для серийного трансформатора (табл. П.2).

5.5 Внешние характеристики трансформатора

Рассчитать и построить графики зависимости КПД и U ₂ = f ( I ₂ ).

Изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

, В,

где 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 при

Коэффициент мощности нагрузки задается в задании на проектирование (например ).

.

. .

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

ki	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
U2 , В	34673,5	34347,1	34020,6	33694,1	33367,7	33041,2
	0,985	0,988	0,987	0,985	0,982	0,980
P2 , кВ·А	320	640	960	1280	1600	1920

Для номинальной нагрузки S_н = 1600 кВА; Р_ст = Р_х = 3,645 кВт; Р_меди = Р_к =18,715 кВт

Рис. 10. График КПД трансформатора

Рис. 11. Зависимости вторичного напряжения U₂ и выходной мощность P₂ от k_i .

6. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

При работе трансформатора в режиме нагрузки потери, возникающие в его обмотках и магнитопроводе, преобразуются в теплоту. Часть этой теплоты нагревает активные части, а остальная отводится в окружающую среду. В номинальном режиме нагрузки температура обмоток и масла достигает установившихся значений, которые не должны превышать допустимых ГОС стандартом.

6.1. Расчет температурного перепада в обмотках

Внутренний перепад температуры:

Обмотка НН

С,

где – толщина изоляции провода на одну сторону, = 0,2510^{-3 м} ; q – плотность теплового потока на поверхности обмотки; _из – тепло­проводность бумажной изоляции провода пропитанной маслом, по табл. П.26. _из = 0,17 Вт/(мС);

Обмотка ВН

С,

Перепад температуры на поверхности обмоток:

обмотка НН

С,

где k = 0,285 для цилиндрической обмотки;

обмотка ВН

С,

где k₁ = 1,0 для естественного масляного охлаждения; k₂ = l,0 для наружной обмотки; для внутренней катушечной обмотки k₂ = l,1; коэффициент k _з учитывает влияние на конвекцию горизонтальных масляных каналов, по табл. П.27 k _з = 0,95 для h _к /a = 4,0/38 = 0,105, при отсутствии каналов k _з = 0,95; h_к – ширина масляного канала; a – глубина канала (ширина обмотки);

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:

обмотка НН

С,

обмотка ВН

С,

6.2 Выбор и расчет системы охлаждения (расчет бака, радиаторов, охладителей)

В соответствии с мощностью трансформатора по табл. П.28 выбираем конструкцию гладкого бака с радиатором из труб (рис. 14). Тепловые расчеты для других конструкций баков (табл. П.28) изложены в [1,2].

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака.

Минимальная ширина бака (рис.12 и 13)

.

м.

Рис. 12. Схема бака трансформатора

Изоляционные расстояния по табл. П.29 (рис.13):

расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака = 40 мм для U_исп = 85 кВ;

изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки

= 40 мм для U_исп = 85 кВ

изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до обмотки ВН

= 25 мм для U_исп = 35 кВ;

изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака

= 90 мм для U_исп = 85 кВ;

диаметр изолированного отвода от обмотки ВН, = 10 мм;

диаметр изолированного отвода обмотки НН = 10 мм.

Рис. 13. Схема отводов обмоток трансформатора

Длина бака

м ,

где С – расстояние между осями стержней (см. пункт «Расчет магнитной системы»); м.

Принимаем А=1,8 м.

Высота активной части

м,

где – высота стержня;

h _Я – высота ярма (равна высоте наибольшего пакета в сечении ярма. см. пункт «Расчет магнитной системы трансформатора»);

h_n – толщина бруска между дном бака и нижним ярмом (0,05 м).

Согласно рекомендации [1] расстояние от верхнего ярма до крышки бака обмотки ВН:

для 6 и 10 кВ м, для 20 кВ м;

для 35 кВ м, если S₄ 1600 кВт и U 25 кВ м,

принимаем м.

Глубина бака

м,

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки

С;

где – большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.

Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет

С 60 С;

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака С и запас 2 С, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воз­духа

С;

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака

м²

где м.

Ориентировочная поверхность излучения бака с трубами

м² ,

где k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный: 1,0 – для гладкого бака; 1,2 – 1,5 – для бака с трубками и 1,5 – 2,0 – для бака с навесными радиаторами.

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения С

м² ,

где Вт.

По табл. П.30 для мощности 1600 кВА выбираем бак с двумя рядами овальных труб (рис. 14).

Размеры трубы:

сечение, мм – 7220;

радиус закругления R= 188 мм;

шаг труб между рядами t_P = 100 мм;

прямой участок для внутреннего ряда труб принимаем а₁ = 50 мм;

а₂ = а₁ + t_р = 50+100 = 150 мм;

По табл. П.31 по размеру наружного ряда труб выбираем минимальные значения с и е.

с _min = 75мм, е _min = 85мм.

Расстояние между осями труб на стенке бака (по рис.14):

Наружный ряд

м.

Внутренний ряд

м.

Развернутая длина трубы (рис.14)

первый (внутренний) ряд

м,

второй ряд

м.

Рис.14. Элемент трубчатого бака

Поверхность конвекции составляется из:

поверхности гладкого бака П_к,гл = 7,5 м² и

поверхности крышки бака

м² ,

где 0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака.

Поверхность излучения бака с трубами

м² .

где d – больший размер поперечного сечения овальной трубы, d = 72 мм (табл. П.30), меньший размер – 20 мм.

Поверхность конвекции труб

м² .

Необходимая фактическая поверхность конвекции труб

м² ,

где k _Фтр =1,34 для двух рядов труб и k _Фтр =1,4 при одном ряде труб.

При поверхности 1м трубы П_М = 0,16 м² необходимо иметь общую длину труб

м.

где П_м – поверхность 1 м трубы по табл. П.30.

Число труб в одном ряду на поверхности бака

.

Шаг труб в ряду

м.

Поверхность конвекции бака

м² .

Таким образом, поверхность конвекции бока достаточно близка к предварительному значению , необходимой для отвода тепловых потерь.

6.3 Определение превышения температуры обмоток и масла над воздухом .

Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха

С.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы

С.

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха

С.

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха

С 60С.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воз­духа:

НН С 65С.

ВН С 65С.

Превышения температуры масла в верхних слоях С и обмоток С лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85.

6.4 Определение массы масла и основных размеров расширителей.

Масса активной части

кг.

Объем активной части

м³ .

Объем бака

м³ .

Объем масла в баке

м³ .

Масса масла в баке

кг.

Масса масла в охладителях

кг.

Общая масса масла

кг.

По ГОСТ 982-80 используется трансформаторное масло марки Т-750 с антиокислительной присадкой и гарантированной кинетической вязкостью при –30С.

Список литературы

1. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». Учебное пособие для вузов. М.,«Энергия», 1986.

2. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». Учебное пособие для вузов. М.,«Энергия», 1976.

3. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1985.

4. Электротехнический справочник: В4, т.2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимов и др. (глав. Ред.Н.Н. Орлов) 8-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 518 с.

Приложение

Параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения классов напряжения 10 и 35 кВ мощностью 25 – 630 кВ·А ( ГОСТ 12022-76 )

Таблица П.1

Номинальная мощность, кВ·А	Класс напряжения, кВ	Потери, Вт		Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
		холостого хода	короткого замыкания
25	10	130	600	4,5	3,2
40	10	175	880	4,5	3,0
63	10	240	1280	4,5	2,8
100	10	330	1970	4,5	2,6
100	35	420	1970	6,5	2,6
160	10	510	2650	4,5	2,4
160	35	620	2650	6,5	2,4
250	10	740	3700	4,5	2,3
250	35	900	3700	6,5	2,3
400	10	950	5500	4,5	2,1
400	35	1200	5500	6,5	2,1
630	10	1310	7600	5,5	2,0
630	35	1600	7600	6,5	2,0

Параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения классов напряжения 10 и 35 кВ мощностью 1000 – 80 000 кВ·А, переключаемых без возбуждения ( ГОСТ 11920-85 )

Таблица П.2

Номинальная мощность, кВ·А	Класс напряжения, кВ	Потери, Вт		Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
		холостого хода	короткого замыкания
1000	10 35	2100 2000	11 600 11 600	5,5 6,5	1,4 1,4
1600	10 35	3300 3500	17 500 18 000	5,5 6,5	1,3 1,3
2500	10 35	3900 3900	23 500 23 500	5,5 6,5	1,0 1,0
4000	10 35	5200 5300	33 500 33 500	7,5 7,5	0,9 0,9
6300	10 35	7400 7600	46 500 46 500	7,5 7,5	0,9 0,8
10 000	35	12 300	65 000	7,5	0,8
16 000	35	17 800	90 000	8,0	0,6
80 000	38,5	58 000	280 000	10,0	0,45

Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Таблица П.3

Класс напряжения, кВ	3	6	10	15	20	35	110	150	220	330	500
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	3,6	7,2	12,0	17,5	24	40,5	126	172	252	363	525
Испытательное напряжение Uисп , кВ	18	25	35	45	55	85	200	230	325	460	630

Примечание. Обмотки масляных трансформаторов с рабочим напряжением до 1 кВ имеют

U_исп = 5 кВ.

Выбор способа прессовки стержней и ярм, формы сечения и коэффициента усиления ярма для современных трансформаторов [1]

Таблица П.4

Мощность трансформатора S , кВА	Прессовка стержней	Прессовка ярм	Форма сечения ярма	Коэффициент усиления ярма
25 – 100	Расклиниванием с обмоткой	Балками стянутыми шпильками, расположенными вне ярма	3 – 5 ступеней	1,025
160 – 630			С числом ступеней на одну- две меньше числа ступеней стержня	1,015 – 1,025
1000 – 6300	Бандажами из стеклоленты	Балками, стянутыми стальными полубандажами

Число ступеней в сечении трехфазных масляных трансформаторов и коэффициент заполнения k кр Таблица П.5
Мощность трансформатора, кВ·А	до 16			16	25	40-100	160-630
Ориентировочный диаметр стержня d , м	до 0,08			0,08	0,09	0,10-0,14	0,16-0,18	0,20	0,22
Число ступеней	1	2	3	4	5	6	6	7	8
Коэффициент k кр	0,636	0,786	0,851	0,861	0,890	0,91-0,92	0,913	0,918	0,928
Мощность трансформатора, кВ·А	1000-1600		2500-6300		10 000	16 000	25 000	32 000-80 000
Ориентировочный диаметр стержня d , м	0,24-0,26	0,28-0,30	0,32-0,34	0,36-0,38	0,40-0,42	0,45-0,50	0,53-0,56	0,60-0,67	0,71-0,75
Число ступеней	8	8	9	9	11	14	15	16	16
Коэффициент k кр	0,925	0,928	0,929	0,913	0,922	0,927	0,927	0,929	0,931
Мощность трансформатора, кВ·А	100 000-1 000 000
Ориентировочный диаметр стержня d , м	0,80-0,95		1,00-1,09	1,12-1,18		1,22	1,25-1,36	1,40-1,50
Число ступеней	12		13	15		16	17	18
Коэффициент k кр	0,892-0,904		0,899-0,907	0,903-0,909		0,910	0,912-0,913	0,913-0,914

Обычные пределы применения различных типов обмоток масляных трансформаторов

Таблица П.6

Тип обмотки	Применение на стороне		Материал обмоток	Пределы применения включительно				Число параллельных проводов
	главное	возможное		по мощности трансформатора, кВ·А	по току обмотки стержня, А	по напряжению, кВ	по сечению витка, мм 2	от	до
Цилиндрическая одно- двухслойная из провода прямоугольного сечения	НН	ВН	Медь	до 630	от 15-18 до 800	до 6	от 5,04 до 250	1	4-8
			Алюминий	до 630	от 10-13 до 600-650	до 6	от 6,39 до 300
Цилиндрическая многослойная из провода прямоугольного сечения	ВН	НН	Медь	от 630 до 80 000	от 15-18 до 1000-1200	10 и 35	от 5,04 до 400	1	4-8
			Алюминий	до 16 000 -25 000	от 10-13 до 1000-1200	10 и 35	от 6,30 до 500
Цилиндрическая многослойная из провода круглого сечения	ВН	НН	Медь	до 630	от 0,5 до 80-100	до 35	от 1,094 до 42,44	1 1	2 1
			Алюминий	до 630	от 2-3 до 125-135	до 35	от 1,37 до 50,24
Непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения	ВН	НН	Медь	от 160 и выше	от 15-18 и выше	от 3 до 110-220	от 5,04 и выше	1	3-5
			Алюминий	от 100 и выше	от 10-13 и выше	от 3 до 110-220	от 6,39 и выше
Винтовая одно- и двух- ходовая	НН	—	Медь	от 160 и выше	от 300 и выше	до 35	от 75-100 и выше	4	Без ограниче-ния
			Алюминий	от 100 и выше	от 150-200 и выше	до 35	от 75-100 и выше

Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН с учетом конструктивных требований. Масляные трансформаторы

Таблица П.7

Мощность трансформатора S, кВ·А	U исп для НН, кВ	НН от ярма l 01 , мм	НН от стержня, мм
			01	а И1	а 01	l И1
25 50	5	15	картон 20,5	—	4,0	—
400 630*	5	Принимаем равным найденному по испыта-тельному напряжению обмотки ВН	картон 20,5	—	5,0	—
1000 2500	5		4,0	6,0	15	18
630 1600	18, 25 и 35		4,0	6,0	15	25
2500 6300	18, 25 и 35		4,0	8,0	17,5	25
630 и выше	45		5,0	10	20	30
630 и выше	55		5,0	13	23	45
Все мощности	85		6,0	19	30	70

* Для винтовой обмотки с испытательным напряжением U _исп = 5 кВ размеры взять из следующей

строки (для мощностей 1000-2500 кВ·А)

Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН с учетом конструктивных требований. Масляные трансформаторы.

Таблица П.8

Мощность трансформатора S, кВ·А	U исп для ВН, кВ	ВН от ярма, мм		Между ВН иНН, мм		Выступ цилиндра l Ц2	Между ВН иНН, мм
		l 02	Ш	а 12	12		а 22	22
25100	18, 25 и 35	20	18	–	2,0	10	8,0	—
160630	18, 25 и 35	30	15	–	3,0	15	10	—
1 0006300	18, 25 и 35	50	—	20	4,0	20	18	—
630 и выше	45	50	2,0	20	4,0	20	18	2,0
630 и выше	55	50	2,0	20	5,0	30	20	3,0
160630	85 (прим.1)	75	2,0	27	5,0	50	20	3,0
1 0006300	85 (прим.1)	75	2,0	27	5,0	50	30	3,0
10 000 и выше	85	80	3,0	30	6,0	50	30	3,0

Примечания:

1. Для цилиндрических многослойных обмоток минимальное изоляционное расстояние а ₁₂ = 27 мм. Электростатический экран – с изоляцией 3 мм. При расчете диаметра стержня магнитной системы и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания принимать а ₁₂ = 30 мм.

2. При наличии прессующих колец расстояние до верхнего ярма принимать увеличенным против данных таблицы для трансформаторов 1000 – 6300 кВ·А на 45 мм,

для двухобмоточных трансформаторов 10 000 – 63 000 кВ·А — на 60 мм и для трехобмоточных трансформаторов этих мощностей — на 100 мм. Расстояние от нижнего ярма l ₀ и в этих случаях выбирается по таблице.

Значения коэффициента k в формуле для масляных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Таблица П.9

Мощность трансформатора S , кВА	Класс напряжения, кВ
	10	35	110
до 250 400 – 630 1000 – 6300 10 000 – 80 000	0,63 0,53 0,51 – 0,43 —	0,65 – 0,58 0,52 – 0,48 0,48 – 0,46	— — 0,68 – 0,58

Рекомендуемая индукция в стержнях масляных трансформаторов В , Тл

Таблица П.10

Марки стали	Мощность трансформатора S, кВА
	до 16	25–100	160 и более
3411, 3412, 3413	1,45–1,50	1,50–1,55	1,55–1,60
3404, 3405, 3406, 3407, 3408	1,50–1,55	1,55–1,60	1,55–1,65

Примечания: 1. В магнитных системах трансформаторов мощностью от 100 000 кВА и более допускается индукция до 1,7 Тл.

2. При горячекатаной стали в магнитных системах масляных трансформаторов индукция до 1,4–1,45 Тл.

Ориентировочные значения b = 2 a₂ / d для масляных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Таблица П.11

Мощность трансформатора, кВА	Класс напряжения, кВ
	10	35	110
До 100	0,55	—	—
100630	0,460,40	—	—
10006300	0,260,24	0,320,28	—
630063 000	—	0,26	0,35

Примечания. 1. Для обмоток из алюминиевого провода значения b, полученные из

таблицы, умножить на 1,25.

Размеры пакетов – ширина пластин а и толщина пакетов b , мм, для магнитных систем без прессующей пластины с прессовкой стержня бандажами из стеклоленты ( n _с и n _я – число ступеней в сечении стержня и ярма; k _кр – коэффициент заполнения круга для стержня)

Таблица П.12

стержня d, м	Стержень				Ярмо		Размеры пакетов а b , мм, в стержне
	без прессующей пластины		с прессующей пластиной		n я	а я , мм
	n с	k кр	n с	k кр			1	2	3	4	5	6	7	8
0,08	4	0,863	—	—	3	55	75 14	65 9	55 9	40 5	—	—	—	—
0,09	5	0,891	—	—	4	55	85 15	75 10	65 6	55 4	40 5	—	—	—
0,10	6	0,917	—	—	5	55	95 16	85 10	75 7	65 5	55 4	40 4	—	—
0,11	6	0,905	—	—	5	65	105 16	95 11	85 7	75 6	65 4	40 7	—	—
0,12	6	0,928	—	—	5	60	115 18	105 11	90 10	75 8	60 6	40 4	—	—
0,13	6	0,918	—	—	5	65	125 18	110 16	100 8	80 9	65 5	40 6	—	—
0,14	6	0,919	—	—	5	65	135 19	120 17	105 10	85 9	65 7	40 5	—	—
0,15	6	0,915	—	—	5	85	145 19	135 13	120 13	105 9	85 8	55 7	—	—
0,16	6	0,913	—	—	5	85	155 20	135 23	120 10	105 7	85 7	55 7	—	—
0,17	6	0,927	—	—	5	85	160 28	145 17	130 10	110 10	85 8	50 8	—	—
0,18	6	0,915	—	—	5	95	175 21	155 25	135 13	120 8	95 9	65 8	—	—
0,19	7	0,927	6	0,890	5	100	180 30	165 17	145 14	130 8	115 7	100 5	75 7	—
0,20	7	0,918	6	0,885	5	120	195 22	175 26	155 15	135 11	120 6	105 5	75 7	—
0,21	7	0,922	6	0,890	5	130	200 32	180 22	160 14	145 8	130 6	110 8	90 6	—
0,22	8	0,929	7	0,901	6	120	215 23	195 28	175 15	155 12	135 9	120 5	105 4	75 7
0,23	8	0,933	7	0,907	6	130	220 34	205 19	185 16	165 12	145 9	130 5	115 5	90 6
0,24	8	0,927	7	0,902	6	135	230 34	215 19	195 17	175 12	155 9	135 8	120 5	95 6
0,25	8	0,929	7	0,909	6	140	240 35	220 24	200 16	180 12	155 11	140 6	120 6	100 5
0,26	8	0,924	7	0,900	6	155	250 35	230 25	215 13	195 13	175 10	155 8	120 9	105 6
0,27	8	0,930	7	0,901	6	155	260 36	240 25	215 20	195 13	170 11	155 5	135 7	105 8
0,28	8	0,927	7	0,903	6	175	270 37	250 26	230 17	215 9	195 11	175 9	135 13	105 7
0,29	8	0,927	7	0,899	6	165	280 37	260 27	235 21	210 15	180 13	165 6	145 6	115 8
0,30	8	0,930	7	0,912	6	175	295 28	270 37	250 18	230 13	215 8	175 18	135 12	105 6

Примечания:

1. В магнитной системе с прессующей пластиной исключить последний – седьмой или восьмой – пакет стержня.

2. Крайний наружный пакет ярма имеет ширину а и толщину, равную сумме толщин трех крайних пакетов (5 – 7 или 6 – 8) при отсутствии прессующей пластины, или двух крайних пакетов (5 – 6 или 6 – 7) при её наличии.

Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и b в – мм, сечения в – мм² )

Медный провод ПБ все размеры таблицы, за исключением провода размером b 17 и 18 мм

Алюминиевый провод АПБ все размеры таблицы вправо и вверх от жирной черты

Таблица П.13

a b	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24	2,36	2,50	2,65	2,80	3,00	3,15	3,35	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60	a b
3,75	5,04	—	5,79	—	6,39	—	7,14	—	8,04	—	8,83	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	3,75
4,00	5,39	5,79	6,19	6,44	6,84	7,24	7,64	8,12	8,60	8,89	9,45	10,1	10,7	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,00
4,25	5,74	—	6,59	—	7,29	—	8,14	—	9,16	—	10,1	—	11,4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,25
4,50	6,09	6,54	6,99	7,29	7,74	8,19	8,64	9,18	9,72	10,1	10,7	11,4	12,1	13,0	13,6	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,50
4,75	6,44	—	7,39	—	8,19	—	9,14	—	10,3	—	11,3	—	12,8	—	14,4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,75
5,00	6,79	7,29	7,79	8,14	8,64	9,14	9,64	10,2	10,8	11,3	12,0	12,7	13,5	11,5	15,2	16,2	17,2	—	—	—	—	—	—	—	—	5,00
5,30	7,21	—	8,27	—	9,18	—	10,2	—	11,5	—	12,7	—	14,3	—	16,2	—	18,3	—	—	—	—	—	—	—	—	5,30
5,60	7,63	8,19	8,75	9,16	9,72	10,3	10,8	11,5	12,2	12,7	13,5	14,3	15,1	16,3	17,1	18,2	19,3	20,1	21,5	—	—	—	—	—	—	5,60
6,00	8,19	—	9,39	—	10,4	—	11,6	—	13,1	—	14,5	—	16,3	—	18,4	—	20,8	—	23,1	—	—	—	—	—	—	6,00
6,30	8,61	9,24	9,87	10,4	11,0	11,6	12,2	13,0	13,8	14,3	15,2	16,2	17,1	18,4	19,3	20,6	21,8	22,8	24,3	25,9	27,5	—	—	—	—	6,30
6,70	9,17	—	10,5	—	11,7	—	13,0	—	14,7	—	16,2	—	18,2	—	20,6	—	23,2	—	25,9	—	29,3	—	—	—	—	6,70
7,10	9,73	10,4	11,2	11,7	12,4	13,1	13,8	14,7	15,5	16,2	17,2	18,3	19,3	20,8	21,8	23,2	24,7	25,8	27,5	29,3	31,1	32,9	34,6	—	—	7,10
7,50	10,3	—	11,8	—	13,1	—	14,6	—	16,4	—	18,2	—	20,5	—	23,1	—	26,1	—	29,1	—	32,9	—	36,6	—	—	7,50
8,00	11,0	11,8	12,6	13,2	14,0	14,8	15,6	16,6	17,6	18,3	19,5	20,7	21,9	23,5	24,7	26,3	27,9	29,1	31,1	33,1	35,1	37,1	39,2	43,9	8,00
8,50	11,7	—	13,4	—	14,9	—	16,6	—	18,7	—	20,7	—	23,3	—	26,2	—	29,6	—	33,1	—	37,4	—	41,6	46,7	8,50
9,00	12,4	13,3	14,2	14,9	15,8	16,7	17,6	18,7	19,8	20,7	22,0	23,3	24,7	26,5	27,8	29,6	31,4	32,9	35,1	37,4	39,6	41,9	44,1	46,8	49,5	9,00
9,50	13,1	—	15,0	—	16,7	—	18,6	—	20,9	—	23,2	—	26,1	—	29,4	—	33,2	—	37,1	—	41,9	—	46,6	—	52,1	9,50
10,00	13,8	14,8	15,8	16,6	17,6	18,6	19,6	20,8	22,0	23,1	24,5	26,0	27,5	29,5	31,0	33,0	35,0	36,6	39,1	41,6	44,1	46,6	49,1	52,1	55,1	10,00
10,60	14,6	—	16,8	—	18,7	—	20,8	—	23,4	—	26,0	—	29,1	—	32,8	—	37,1	—	41,5	—	46,8	—	52,1	—	58,5	10,60
11,20	15,5	16,6	17,7	18,7	19,8	20,9	22,0	23,4	24,7	25,9	27,5	29,1	30,8	33,1	34,7	37,0	39,2	41,4	43,9	46,7	49,5	52,3	55,1	58,5	61,9	11,20
11,80	—	—	18,7	—	20,9	—	23,2	—	26,1	—	29,0	—	32,5	—	36,6	—	41,3	—	46,3	—	52,2	—	58,1	—	65,2	11,80
12,50	—	18,5	19,8	20,9	22,1	23,4	24,6	26,1	27,6	29,0	30,7	32,6	34,5	37,0	38,8	41,3	43,8	46,0	49,1	52,3	55,4	58,5	61,6	65,4	69,1	12,50
13,20	—	—	—	—	23,4	—	26,0	—	29,2	—	32,5	—	36,4	—	41,0	—	46,3	—	51,9	—	58,5	—	65,1	—	73,1	13,20
14,00	—	—	—	—	24,8	26,2	27,6	29,3	31,0	32,5	34,5	36,6	38,7	41,5	43,6	46,4	49,2	52,0	55,1	58,6	62,1	65,6	69,1	73,3	77,5	14,00
15,00	—	—	—	—	—	—	29,6	—	33,2	—	37,0	—	41,5	—	46,7	—	52,7	—	59,1	—	66,6	—	74,1	—	83,1	15,00
16,00	—	—	—	—	—	—	31,6	33,6	35,5	37,2	39,5	41,9	44,3	47,5	49,9	53,1	56,3	59,1	63,1	67,1	71,1	75,1	79,1	83,9	88,7	16,00
17,00	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	47,2	—	53,2	—	59,4	—	67,1	—	75,6	—	84,1	—	94,3	17,00
18,00	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	53,1	55,8	59,4	63,0	66,6	71,1	75,6	80,1	84,6	89,1	94,5	99,9	18,00

Примечания:

1. Провод марок ПБ и АПБ выпускается с толщиной изоляции на две стороны 2 = 0,45 (0,50), 0,55 (0,62), 0,72 (0,82), 0,96 (1,06), 1,20 (1,35), 1,35 (1,50), 1,68 (1,83) и 1,92 (20,7) мм.

2. Вне скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Медный провод марки ПБУ выпускается с размерами проволоки по стороне а от 1,8 до 5,6 и по стороне b от 6,7 до 18 мм с изоляцией толщиной 2 = 1,35 (1,45), 2,00 (2,20), 2,48 (2,63), 2,96 (3,16), 3,60 (3,80), 4,08 (4,28) и 4,40 (4,65) мм.

Значения k _Д для трехфазных трансформаторов

Таблица П.14

Мощность трансформатора S , кВА	до 100	160–630	1000–6300	10 000– 16 000	25 000– 63 000	80 000– 100 000
k Д	0,97	0,96–0,93	0,93–0,85	0,84–0,82	0,82–0,81	0,81–0,80

Примечание. Для однофазных трансформаторов определять k _Д по мощности 1,5S .

Номинальные размеры и сечения прямоугольного медного обмоточного провода марок ПСД и ПСДК (предпочтительные размеры) (размеры a и b – в мм, сечение – в мм² )

Таблица П.15

a b	1,40	1,60	1,80	2,00	2,24	2,50	2,80	3,15	3,55	4,00	4,50	5,00	5,60
4,00	5,39	6,19	6,84	7,64	8,60	9,45	10,7	—	—	—	—	—	—
4,50	6,09	6,99	7,74	8,64	9,72	10,7	12,1	13,6	—	—	—	—	—
5,00	6,79	7,79	8,64	9,64	10,80	12,0	13,5	15,2	17,2	—	—	—	—
5,60	7,63	8,75	9,72	10,80	12,20	13,5	15,1	17,1	19,3	21,5	—	—	—
6,30	8,61	9,87	10,40	12,20	13,80	15,2	17,1	19,3	21,8	24,3	27,5	—	—
7,10	9,73	11,20	12,40	13,80	15,50	17,2	19,3	21,8	24,7	27,5	31,1	34,6	—
8,00	11,00	12,60	14,00	15,60	17,60	19,5	21,9	24,7	27,9	31,1	35,1	39,2	43,9
9,00	12,40	14,20	15,80	17,60	19,80	22,0	24,7	27,8	31,4	35,1	39,6	44,1	—
10,00	13,80	15,80	16,60	19,60	22,00	24,5	27,5	31,0	25,0	39,1	44,1	49,1	—
11,20	—	—	—	—	24,70	27,5	30,8	34,7	39,2	43,9	49,5	55,1	—
12,50	—	—	—	—	27,60	—	—	—	—	—	—	—	—

Примечание. Номинальная удвоенная толщина изоляции 2 = 0,270,48 мм. В расчете принимать для проводов с размером b 5,60 мм, 2 = 0,45 мм; для проводов с размером b 6,30 мм – 2 = 0,50 мм.

Ориентировочное увеличение в процентах массы медного провода марки ПБ за счет изоляции

Таблица П.16

Диаметр провода, мм	При толщине изоляции 2, мм
	0,72	1,20	1,92	4,08	5,76
1,18	18	35	—	—	—
1,40	14	27	—	—	—
1,60	12	23	—	—	—
1,80	10	19	—	—	—
2,00	9	17	—	—	—
2,12	8,5	16	—	—	—
2,50	7,5	12,5	22	—	—
3,00	6	10	18	—	—
3,55	5	9	14	—	—
4,00	4,5	8	12	34	54
4,50	4	7	11	28	46
5,20	4	6	10	24	38

Примечание . Для промежуточных значений диаметра провода и толщины изоляции можно пользоваться линейной интерполяцией.

Номинальные размеры сечения и изоляции круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2 = 0,30 (0,40) мм

Таблица П.17

Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %
Марка ПБ – медь			2,00	3,14	3,0	4,00	12,55	1,5
1,18	1,094	6,0	2,12	3,53	3,0	4,10	13,2	1,5
1,25	1,23	5,5	2,24	3,94	3,0	4,25	14,2	1,5
Марка ПБ – медь Марка АПБ – алюминий			2,36	4,375	2,5	4,50	15,9	1,5
1,32	1,37	5,0	2,50	4,91	2,5	4,75	17,7	1,5
1,40	1,51	5,0	2,65	5,515	2,5	5,00	19,63	1,5
1,50	1,77	4,5	2,80	6,16	2,5	5,20	21,22	1,5
1,60	2,015	4,0	3,00	7,07	2,5	Марка АПБ – алюминий
1,70	2,27	4,0	3,15	7,795	2,0	5,30	22,06	1,5
1,80	2,545	3,5	3,35	8,81	2,0	6,00	28,26	1,5
1,90	2,805	3,5	3,55	9,895	2,0	8,00	50,24	1,0
			3,75	11,05	1,5

Примечания: 1. Провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 2 = 0,30 (0,40); 0,72 (0,82); 0,96 (1,06) и 1,20 (1,35) мм;

провод диаметром от 2,24 мм и выше – также с изоляцией 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75 мм и выше – также с изоляцией 2,88 (3,08); 4,08 (4,33)

и 5,76 (6,11) мм.

2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Увеличение массы провода за счет изоляции дано для медного провода. Для алюминиевого провода марки АПБ данные таблицы по увеличению массы умножить на 3,3.

4. Увеличение массы провода марок ПБ и АПБ с усиленной изоляцией принимают по табл. 5.4 с учетом прим. 3 к табл. 5.1.

5. Провод марок ПСД и ПСДК выпускается в пределах диаметров от 1,18 до 5,0 мм и провод марок АПСД и АПСДК – от 1,32 до 5,0.

6. Толщина изоляции провода марок ПСД, ПСДК, АПСД и АПСДК при диаметрах до 2,12 мм 2 = 0,29 мм (в расчете принимать 0,30 мм), при диаметрах от 2,24 до 5,0 мм

2 = 0,350,38 мм (в расчете принимать 0,40 мм).

7. Для провода марок ПСД и ПСДК данные таблицы по увеличению массы умножить на 1,75 для диаметров от 1,18 до 2,12 мм и на 2,1 для диаметров от 2,24 мм и выше.

Для алюминиевого провода марок АПСД и АПСДК учитывать прим. 3.

Ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции для марки ПБ при нормальной толщине изоляции на две стороны
2 = 0,45 мм

Таблица П.18

а , мм b , мм	1,40–1,80	1,90–2,65	2,80–3,75	4,00–7,00
3,75–7,50	3,5	3,0	2,5	2,0
8,0–18,0	2,5	2,0	2,0	1,5

Примечания:

1. При другой толщине изоляции данные из таблицы умножить при 2 = 0,96 мм на 2,5; при 2 = 1,35 мм на 3,5; при 2 = 1,92 мм на 5,0.

2. Для провода марок ПСД и ПСДК данные из таблицы умножать при 2 = 0,45 мм на 1,7; при 2 = 0,50 мм 2,0.

Значение коэффициента k _б для расчета потерь в баке

Таблица П.19

Мощность, кВ А	До 1000	1000 – 4000	6300 – 25 000	16 000 – 25 000	40 000 – 63 000
k	0,015 – 0,02	0,025 – 0,04	0,04 – 0,045	0,045– 0,052	0,06 – 0,07

Значения k _max при различных значениях u _р /u _а

Таблица П.20

uр /uа	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0
k max	1,51	1,63	1,75	1,95	2,09
uр /uа	5,0	6,0	8,0	10,0	14 и более
k max	2,19	2,28	2,38	2,46	2,55

Площади сечения стержня П _ф,с и ярма П _ф,я и объем угла V _y плоской шихтованной магнитной системы без прессующей пластины и с прессующей пластиной с размерами пакетов по табл. 11

Таблица П.21

d , м	Без прессующей пластины			С прессующей пластиной
	П ф,с , см 2	П ф,я , см 2	V y , см 3	П ф,с , см 2	П ф,я , см 2	V y , см 3
0,19	262,8	267,3	4118	252,3	253,3	4012
0,20	288,4	296,2	4811	277,9	273,4	4685
0,21	319,2	327,2	5680	308,4	311,6	5522
0,22	353,0	360,5	6460	342,5	343,7	6334
0,23	387,7	394,0	7482	376,9	378,4	7342
0,24	419,3	425,6	8428	407,9	409,4	8274
0,25	456,2	462,6	9532	446,2	448,6	9392
0,26	490,6	507,1	10 746	478,0	488,5	10 550
0,27	532,6	543,4	12 018	515,8	518,6	11 758
0,28	570,9	591,1	13 738	556,2	566,6	13 480
0,29	612,4	622,8	14 858	594,0	596,4	14 554
0,30	657,2	675,2	16 556	644,6	654,2	16 336
0,31	702,0	715,8	18 672	683,0	689,4	18 312
0,32	746,2	762,4	20 144	732,7	743,9	19 880
0,33	797,1	820,2	22 382	770,1	779,2	21 828
0,34	844,8	860,8	23 732	828,6	837,4	23 416
0,35	903,6	927,6	26 814	868,6	876,0	26 118
0,36	929,2	948,8	27 944	910,3	917,5	27 574
0,37	988,8	1003,8	30 606	969,8	975,8	30 228
0,38	1035,8	1063,4	33 074	1019,6	1037,6	32 716
0,39	1105,2	1123,6	35 966	1080,0	1085,8	35 438
0,40	1155,6	1167,6	39 550	1143,2	1150,4	39 284
0,42	1282,9	1315,0	46 220	1255,0	1270,0	45 528
0,45	1479,2	1500,2	56 560	1451,2	1460,2	55 860
0,48	1688,9	1718,7	68 274	1657,4	1670,1	67 424
0,50	1816,4	1843,9	76 604	1788,4	1800,7	75 846
0,53	2044,8	2077,8	92 752	2013,6	2030,6	91 832
0,56	2286,2	2316,7	107 900	2258,9	2275,4	107 120
0,60	2639,4	2690,9	133 770	2596,5	2618,4	133 370
0,63	2892,5	2958,3	154 240	2869,1	2916,3	153 340
0,67	3273,9	3397,7	186 170	3226,6	3273,0	184 350
0,71	3688,0	3797,8	222 880	3651,2	3729,8	221 310
0,75	4115,7	4251,8	262 210	4055,7	4140,2	259 430

Удельные потери в стали р и в зоне шихтованного стыка р_з для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 по ГОСТ 21427-83 и для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х толщиной 0,35, 0,30 и 0,28 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

Таблица П.22

р , Вт/кг					р з , Вт/м2
В , Тл	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
0,80 1,00 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28 1,30 1,32 1,34 1,36 1,38 1,40 1,42 1,44 1,46 1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 1,86 1,88	0,320 0,475 0,675 0,697 0,719 0,741 0,763 0,785 0,814 0,843 0,872 0,901 0,930 0,964 0,998 1,032 1,066 1,100 1,134 1,168 1,207 1,251 1,295 1,353 1,411 1,472 1,536 1,600 1,672 1,744 1,824 1,912 2,000 2,090 2,180 2,270 2,360	0,300 0,450 0,635 0,659 0,683 0,707 0,731 0,755 0,779 0,803 0,827 0,851 0,875 0,906 0,937 0,968 0,999 1,030 1,070 1,110 1,150 1,190 1,230 1,278 1,326 1,380 1,440 1,500 1,560 1,620 1,692 1,776 1,860 1,950 2,040 2,130 2,220	0,280 0,425 0,610 0,631 0,652 0,673 0,694 0,715 0,739 0,763 0,787 0,811 0,835 0,860 0,869 0,916 0,943 0,970 1,004 1,038 1,074 1,112 1,150 1,194 1,238 1,288 1,344 1,400 1,460 1,520 1,588 1,664 1,740 1,815 1,890 1,970 2,060	0,245 0,370 0,535 0,555 0,575 0,595 0,615 0,635 0,658 0,681 0,704 0,727 0,750 0,778 0,806 0,834 0,862 0,890 0,926 0,962 1,000 1,040 1,080 1,132 1,184 1,244 1,312 1,380 1,472 1,564 1,660 1,760 1,860 1,950 2,040 2,130 2,220	170 265 375 387 399 411 423 435 448 461 474 497 500 514 526 542 556 570 585 600 615 630 645 661 677 695 709 725 741 757 773 789 805 822 839 856 873	215 345 515 536 557 578 589 620 642 664 686 708 730 754 778 802 826 850 878 906 934 962 990 1017 1044 1071 1098 1125 1155 1185 1215 1245 1275 1305 1335 1365 1395
1,90 1,95 2,00	2,450 2,700 3,000	2,300 2,530 2,820	2,150 2,390 2,630	2,400 2,530 2,820	890 930 970	1425 1500 1580

Значения коэффициента k _п.у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали различных марок при В = 0,91,7 Тл и f = 50 Гц

Таблица П.23

Число углов со стыками		Марка стали и её толщина
		3412, 0,35 мм	3413, 0,35 мм	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм; 3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм
косыми	прямыми
Трехфазная магнитная система (три стержня)
6	—	7,48	7,94	8,58	8,75	8,85	8,38	9,10
5*	1*	8,04	8,63	9,38	9,60	9,74	9,16	10,10
4	2	8,60	9,33	10,18	10,45	10,64	9,83	11,10
—	6	10,40	11,57	12,74	13,13	13,52	12,15	14,30
Однофазная магнитная система (два стержня)
4	—	4,60	4,88	5,28	5,40	5,44	5,16	5,60
—	4	6,40	7,18	7,84	8,08	8,32	7,48	8,80

* Комбинированный стык по рис. 2.17, в [1].

Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q _з для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f = 50 Г

Таблица П.24

В , Тл	Марка стали и её толщина				q з , В·A/м2
	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	3404	3405
0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28 1,30 1,32 1,34 1,36 1,38 1,40 1,42 1,44 1,46 1,48	0,040 0,120 0,234 0,375 0,548 0,752 0,782 0,811 0,841 0,870 0,900 0,932 0,964 0,996 1,028 1,060 1,114 1,168 1,222 1,276	0,040 0,117 0,230 0,371 0,540 0,742 0,768 0,793 0,819 0,844 0,870 0,904 0,938 0,972 1,006 1,040 1,089 1,139 1,188 1,238	0,039 0,117 0,227 0,366 0,533 0,732 0,758 0,783 0,809 0,834 0,860 0,892 0,924 0,956 0,988 1,020 1,065 1,110 1,156 1,210	0,038 0,115 0,223 0,362 0,525 0,722 0,748 0,773 0,799 0,824 0,850 0,880 0,910 0,940 0,970 1,000 1,041 1,082 1,123 1,161	40 80 140 280 1000 4000 4680 5360 6040 6720 7400 8200 9000 9800 10 600 11 400 12 440 13 480 14 520 15 560	40 80 140 280 900 3700 4160 4620 5080 5540 6000 6640 7280 7920 8560 9200 10 120 11 040 11 960 12 880

Продолжение таблицы П.24

В , Тл	Марка стали и её толщина				q з , В·A/м2
	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	3404	3405
1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 1,86 1,88 1,90 1,95 2,00	1,330 1,408 1,486 1,575 1,675 1,775 1,958 3,131 2,556 3,028 3,400 4,480 5,560 7,180 9,340 11,500 20,240 28,980 37,720 46,460 55,200 89,600 250,000	1,289 1,360 1,431 1,511 1,600 1,688 1,850 2,012 2,289 2,681 3,073 4,013 4,953 6,364 8,247 10,130 17,670 25,210 32,750 40,290 47,830 82,900 215,000	1,246 1,311 1,376 1,447 1,524 1,602 1,748 1,894 2,123 2,435 2,747 3,547 4,347 5,551 7,161 8,770 15,110 21,450 27,790 34,130 40,740 76,900 180,000	1,205 1,263 1,321 1,383 1,449 1,526 1,645 1,775 1,956 2,188 2,420 3,080 3,740 4,736 6,068 7,400 12,540 17,680 22,820 27,960 33,100 70,800 145,000	16 600 17 960 19 320 20 700 22 100 23 500 25 100 26 700 28 600 30 800 33 000 35 400 37 800 40 800 44 400 48 000 52 000 56 000 60 000 64 000 68 000 80 000 110 000	13 800 14 760 15 720 16 800 18 000 19 200 20 480 21 760 23 160 24 680 27 000 28 520 30 840 33 000 35 000 37 000 39 800 43 600 47 400 51 200 55 000 65 000 75 000

Значения коэффициента k _т.у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,3 мм при f = 50 Гц

Таблица П.25

Число углов со стыками		индукция В, Тл
косыми	прямыми	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
6 5 4 -	- 1 2 6	26,0 32,25 38,5 58,5	27,95 34,83 41,7 64,7	27,95 35,20 42,45 65,6	26,0 33,25 40,5 64,7	22,10 27,85 33,66 52,0

Удельные теплопроводности изоляционных и других материалов

Таблица П.26

Материал	, Вт/(м °С)
Бумага кабельная сухая Бумага кабельная в масле Бумага кабельная, пропитанная лаком Электроизоляционный картон Лакоткани электроизоляционные Гетинакс Текстолит Стеклотекстолит Лак бакелитовый и др. лаки Масло при отсутствии конвекции Электротехническая сталь в пакетах: вдоль пластин поперек пластин Нагревостойкое покрытие стали Медь Алюминий	0,12 0,17 0,17 0,17 0,25 0,17 – 0,175 0,146 – 0,162 0,178 – 0,182 0,3 0,1 22,3 4,75 – 4,85 0,8 390 226

Значения коэффициента k _з

Таблица П.27

h к /а	0,07 – 0,08	0,08 – 0,09	0,1	0,11 – 0,12	0,13 – 0,14	0,15 – 0,19	0,2 и более
k з	1,10	1,05	1,0	0,95	0,90	0,85	0,80

Типы баков силовых масляных трансформаторов

Таблица П.28

Тип бака	Рисунок [1]	Вид охлаждения	Пределы применения по мощности, кВ·А
Бак с гладкими стенками	—	М	до 25 – 40
Бак со стенками в виде волн	9.14	М	от 40 – 63 до 630
Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый)	9.15	М	от 40 – 63 до 1600
Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами	9.16	М	от 100 до 6300
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами	9.17	М	от 2500 до 10 000
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами с дутьем	9.6	Д	от 10 000 до 80 000
Бак с охладителями с принудительной циркуляцией масла и с дутьем	—	ДЦ	от 63 000 и выше

Минимально допустимые расстояния от отводов до заземленных частей бака

(рис. 12 и 13)

Таблица П.29

Испытательные отводы, кВ		25	35	45	55	85	100
Изоляционные расстояния, мм	S1	15	25	35	40	42	45
	S2	15	23	32	40	40	40
	S3	25	30	50	70	90	150
	S4	15	20	25	25	25	30
	S5	45	60	82	105	125	200
Диаметр отвода ВН, мм	d1	4	6	6	8	10	15
Диаметр отвода НН, мм	d2	6	10	14	16	20	25

Данные круглых и овальных труб, применяемых в масляных силовых трансформаторах

Таблица П.30

Формы труб	Размеры сечения, мм	Толщина стенки, мм	Поперечное сечение в свету, мм2	Поверхность 1 м, м2	Масса в 1 м, кг
					металла	масла в трубе
Круглая Овальная Круглая	51 7220 30	1,5 1,5 1,2	1810 890 600	0,16 0,16 0,0942	1,82 1,82 0,845	1,63 0,79 0,54
Формы труб	Шаг, мм		Радиус изгиба, мм R	Число рядов труб при мощности, кВ·А
	между рядами t р	в ряду tT		63 – 160	250 – 630	1000 – 1600
Круглая Овальная Круглая	75 100 55	70 50 50	150 188 150	1 1 1	2 1 1	2 – 3 1 – 2 2 – 3

Минимальное расстояние оси трубы от дна и крышки бака для масляных силовых трансформаторов. Трубы круглого сечения 51 мм

Таблица П. 31

а, мм	50 – 80	100 – 150	170 – 200	250 – 280
с min	60	75	90	120
emin	70	85	100	130

Примечание. Для труб овального сечения 7220 мм при тех же размерах а значения с _min и e_min , найденные из таблицы, увеличивать на 10 мм.

Скачать архив с текстом документа