Выбор конструкции изоляции и минимально допустимых расстояний

Выбор главной изоляции обмоток.

По табл.4-4 (Л-1) минимальные расстояния для обмотки НН:

От ярма – l₀₁=1,5 см

От стержня – a₀₁=0,4 см; d₀₁=картон 2 х 0,05 мм

По табл.4-5 (Л-1) минимальные расстояния для обмотки ВН:

От ярма – l₀₂=2,0 см

Между обмотками ВН и НН – а₁₂ = 3,0 см (прим. 1 к табл.4-5 (Л-1))

Между обмотками ВН соседних стержней – а₂₂ = 0,8 см;

Выступ цилиндра – l_Ц2 = 1 см

Выбор витковой изоляции.

В качестве витковой изоляции используем собственную изоляцию проводника.

Согласно табл. 4-6 (Л-1) выбираем круглый провод марки ПБ с толщиной изоляции на две стороны 0,4 мм (с учетом допуска).

Выбор междуслойной изоляции (предварительно).

Для многослойных цилиндрических обмоток из круглого провода междуслойную изоляцию выбираем по табл. 4-7 (Л-1):

при суммарном рабочем напряжении двух слоев обмотки менее 1000В принимаем два слоя кабельной бумаги марки К-120 толщиной 0,12 мм

d_м.сл.= 2 х 0,12 = 0,24 мм, выступ междуслойной изоляции на одну сторону – 1 см.

Выбор междукатушечной изоляции.

Для изоляции между катушками выберем радиальный масляный канал по табл. 4-5 (Л-1) прим.1: а₁₂ = 3 см

Выбор изоляции вводов (проходных изоляторов)

Согласно указаниям (Л-2) стр.10 по испытательному напряжению минимально допустимые расстояния (для U_исп.2 = 25 кВ):

• Между вводами разных обмоток и от линейного до нулевого ввода – 9,0 см;
• Между линейными вводами одной обмотки и от ввода до расширителя – 8,5 см,

или до выхлопной трубы – 11,0 см;

• От ввода до крана, оправы термометра и др. – 9,0 см.

Минимальные расстояния между фарфоровыми частями вводов принимаем не менее одной трети расстояния между линейными вводами.

Выбор и расчет обмоток

4.1. Предварительное значение средней плотности тока:

где k_д = 0,97 по табл.3-6 (Л-1) - коэффициент учитывающий наличие добавочных потерь в обмотках, стенках бака и пр.

При заданном значении потерь короткого замыкания выше нормы ГОСТ 12022-66 допускается выбор плотности тока в масляных трансформаторах с медными обмотками до 4,5 А/мм² (прим.1 к табл.3-6 (Л-1)).

Ориентировочное сечение витков.

Для обмотки НН:

Для обмотки ВН:

4.3. По таблице 5.8 (Л-1)выбираем тип обмоток:

Обмотка ВН – цилиндрическая многослойная из круглого медного провода.

Обмотка НН – цилиндрическая многослойная из круглого медного провода.

Расчет обмотки НН

4.4.1. По предварительному сечению П₁ по табл.5-1 (Л-1) выбираем провод марки ПБ диаметром d₁ = 5,2 мм, сечением П₁¢ = 21,22 мм², с изоляцией 2d = 0,4 мм и увеличением массы на 1,5%.

Диаметр провода в изоляции:

Следовательно, выбранный провод запишем как:

4.4.2. Уточненная плотность тока обмотки НН, применяемая в дальнейших расчетах:

4.4.3. Число витков в слое:

4.4.4. Число слоев в обмотке:

принимаем равным - 2

4.4.5. Число витков в последнем слое:

4.4.6. По условиям охлаждения обмотка НН будет состоять из одной катушки.

4.4.7. Рабочее напряжение между первыми витками двух соседних слоев:

по табл.4-7 (Л-1) выбираем толщину междуслойной изоляции

выступ междуслойной изоляции на одну сторону – 1 см.

4.4.8. Радиальные размеры для одной катушки без масляного канала:

4.4.9. Внутренний диаметр обмотки НН:

4.4.10.Наружный диаметр обмотки НН:

4.4.11. Охлаждающая поверхность катушки.

Двухслойная обмотка без охлаждающего канала имеет две охлаждающие поверхности:

где k = 0,75 – коэффициент учитывающий величину закрытия поверхности обмотки изоляционными деталями.

Расчет обмотки ВН.

4.5.1. Число витков обмотки ВН для средней ступени номинального напряжения:

4.5.2. Число витков для регулирования напряжения:

4.5.3. Число витков обмотки на ответвлениях:

верхняя ступень -

средняя ступень -

нижняя ступень -

4.5.4. Предварительная плотность тока в обмотке ВН:

4.5.5. Предварительное сечение витков обмотки ВН:

4.5.6. По предварительному сечению П₂ из сортамента провода для трансформаторов выбираем медный провод марки ПБ диаметром d₂ = 1,35 мм, сечением П₂¢ = 1,43 мм², с изоляцией 2d = 0,4 мм и увеличением массы на 5%.

Диаметр провода в изоляции:

Следовательно выбранный провод запишем как:

4.5.7. Уточненная плотность тока обмотки ВН, применяемая в дальнейших расчетах:

4.5.8. Число витков в слое:

4.5.9. Число слоев в обмотке:

4.5.10. Число витков в последнем слое:

4.5.11. По условиям охлаждения применяем конструкцию обмотки ВН в виде двух концентрических катушек с отношением слоев внутренней и внешней катушки как 1/3. Соответственно внутренняя катушка будет содержать 2 слоя, внешняя – 4.

4.5.12. Рабочее напряжение между первыми витками двух соседних слоев:

по табл.4-7 (Л-1) выбираем толщину междуслойной изоляции

выступ междуслойной изоляции на одну сторону – 1,6 см.

4.5.13. По испытательному напряжению обмотки ВН (25 кВ) и мощности трансформатора из табл.4-5 (Л-1) находим:

• Размер канала между обмотками ВН и НН: а₁₂ = 3,0 см;
• Толщина цилиндра между обмотками ВН и НН: d₁₂ = 0,25 см;
• Минимальное расстояние между обмотками ВН (на соседних стержнях):

а₂₂ = 0,8 см;

• Расстояние обмотки ВН от ярма: l₀₂ = 2,0 см;
• Ширина масляного канала между катушками:

4.5.14. Радиальный размер обмотки ВН для двух катушек с масляным каналом:

4.5.15. Внутренний диаметр обмотки ВН:

4.5.16. Наружный диаметр обмотки ВН:

4.5.17. Расстояния между осями стержней:

4.5.18. Охлаждающая поверхность катушки.

Поверхность охлаждения обмотки – две катушки с осевым каналом между ними (внутренняя катушка намотана на цилиндре):

где k = 0,83 – коэффициент учитывающий величину закрытия поверхности обмотки изоляционными деталями (Л-2) стр.16.

4.6. Вес меди обмотки НН по формуле 7-6 (Л-1) стр.309:

4.7. Вес меди обмотки ВН:

4.8. Общий вес меди обмоток:

4.9. Электрические потери в обмотке НН с учетом добавочных потерь:

где k_д = 1 по (Л-2) стр.17

4.10. Электрические потери в обмотке НН с учетом добавочных потерь:

4.11. Потери в обмотке НН, отнесенные к единице охлаждающей поверхности (плотность теплового потока):

4.12. Потери в обмотке ВН, отнесенные к единице охлаждающей поверхности:

Значения плотности теплового потока обмоток удовлетворяет отношению:

q £ 1200…1400 Вт/м² из §5-7 (Л-1) стр.264 для трансформаторов с естественным масляным охлаждением.