Определение фазных токов и напряжений обмоток

Определим фазные токи и напряжения обмоток для схемы Y/Δ:

, кВ (1.13)

, кВ (1.14)

(1.15)

(1.16)

Рассчитаем предварительные значения площади сечений витков обмоток НН и ВН:

, мм² (1.17)

мм²

, мм² (1.18)

11,1 мм²

Произведем подбор провода обмотки НН. Для этого определим, что виток будет состоять из 4-х проводов. Найдем площадь одного провода. Поскольку площадь витка больше 16 мм², то предварительно по таблице Б3 [1] выберем алюминиевый прямоугольный провод марки АПБ сечением S_пр1 = 59 мм² и составим сечение витка:

, мм² (1.19)

мм²

Толщина изоляции на две стороны t_в1 = 0,45 мм и размерами: a₁ = 15 мм, b₁ = 4 мм. Величина толщины изоляции провода на две стороны, с учетом допуска на толщину изоляции 0,1 мм, определяется так:

, мм (1.20)

м

Определим предварительное значение среднего коэффициента заполнения ЦС-обмотки из провода прямоугольного сечения:

(1.21)

Сечение витка обмотки ВН по предварительным расчетам составляет: S_в2 =11,1мм².

Провод обмотки ВН целесообразно выбрать круглым, чтобы избежать проблем при наматывании обмотки. По данным таблицы Б1 [1] к нашим расчетам наиболее подходит провод марки АПБ диаметром d₀₂ = 2,8 мм с сечением S_пр = 6,16мм², причем виток будет состоять из двух элементарных проводов:

, мм² (1.22)

мм²

Изоляция для данного провода t_в2= 0,3 мм, допуск на толщину изоляции 0,1 мм, общая величина изоляции:

, мм (1.23)

мм

Расчетный диаметр изолированного провода:

, мм (1.24)

мм

Определим предварительное значение среднего коэффициента заполнения ЦС-обмотки из провода круглого сечения с учетом толщины межслойной изоляции t_м = 0,36 мм:

(1.25)

0,514

Предварительно предположим установку регулировочных витков в обмотке ВН(2) и примем: К_р1 = 1, а ранее было рассчитано: К_пр2 = 1,05.

Рассчитаем предварительное значение среднего коэффициента заполнения проводниковым материалом сечений катушек как отношение суммарной площади проводников обмотки в окне к полной площади сечения в окне катушки этой обмотки вместе с катушечной, витковой и слоевой изоляцией:

(1.26)

0,602

По таблице 2.9 [1] значение коэффициента φ_k = 0,6. Отклонение расчетного φ_k от показателей значений серийных трансформаторов составляет:

Для рассчитываемого трансформатора классом номинального напряжения 10 кВ устанавливается испытательное напряжение в 35 кВ, согласно таблице 2.5 [1].

Рассчитаем внутреннюю изоляцию масляного трансформатора (изоляцию обмоток, отводов, переключателя в масле).

Внутренняя изоляция подразделяется на:

1. поперечную изоляцию между обмотками и изоляцию обмоток от стержня (изоляция поперек окна, см. рис. 2.). Общий размер изоляционных промежутков поперек окна обозначается l_q, мм:

(1.27)

2. продольную изоляцию между обмотками и ярмом - l_q, мм:

(1.28)

Учитывая, что S_н = 5600 кВА и класс напряжения для обмоток НН 0,38 кВ (т.е. до 1 кВ), согласно таблице 2.6 [1] выбираем минимально допустимый изоляционный промежуток для обмоток НН от ярма, и минимально допустимый изоляционный промежуток для обмоток НН от стержня: a₀₁ = 4 мм.

Sн, кВА	Класс напряжения, кВ	НН от ярма 0,5l01, мм	НН от стержня a01, мм
	0,38

Теперь определим минимально допустимые изоляционные расстояния для обмоток ВН согласно таблицы 2.7 [1]:

Sн, кВА	Класс напряжения, кВ	ВН от ярма	Между ВН и НН	Между ВН и ВН
		0,5l02, мм	a12, мм	t12, мм	lμ2, мм	a22, мм

где:

t₁₂ - толщина изоляционного цилиндра между обмотками НН и ВН;

l_μ2 - выступ этого цилиндра за высоту обмоток.

Класс напряжения ВН (до 35 кВ) и номинальная мощность (в диапазоне 160ч630 кВА) рассчитываемого трансформатора не предусматривают наличие изоляционной шайбы и междуфазной перегородки, поэтому в таблице данные величины не приведены и при расчетах учтены не будут.

Расчетные значения a₁₂ и a₂₂ изоляционных промежутков будут завышены в 2 раза с целью эксперимента.

Выберем схему радиального строения обмоток. Для S_н = 560 кВА рекомендуется схема, состоящая из 4-х концентров, с вертикальным разделением охлаждающими каналами. При этом внутренний слой обмотки ВН соприкасается непосредственно с жестким изоляционным цилиндром и в процессе теплоотдачи не участвует. Значение коэффициента n_q зависит от числа поверхностей охлаждения обмоток НН и ВН и определяет схему размещения обмоток. Для данного расчета количество поверхностей охлаждения 6,5:

Ширину вертикальных охлаждающих каналов предварительно примем равной: b_q = 6.

Определим величину изоляционного промежутка между обмотками НН и ВН с учетом наличия охлаждающих каналов:

(1.29)

мм

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания равна:

(1.30)

где k_R = 0,95 - коэффициент Роговского, учитывающий эффект от действия поля рассеяния при отключении регулировочных витков.

Расчетный коэффициент, характеризующий материал (массу, объем и теплоотдачу) обмоток, в данном случае алюминий равен:

(1.31)