Тепловой расчет бака

При выборе конструкции бака для трансформатора главное внимание следует обращать на хорошую теплоотдачу, механическую прочность, простоту в изготовлении и по возможности меньший габарит.

Применяемые в трасформаторостроении баки с гладкими стенками, с трубами и трубчатыми радиаторами отвечают всем этим требованиям.

Типы баков в зависимости от мощности трансформаторов приводятся в табл. 11.1.

После выбора типа бака следует определить его минимальные внутренние размеры. После расчёта размеров выемной части трансформатора, т.е. его сердечника с обмотками и отводами, минимальные внутренние размеры бака в плане определяются внешними габаритами выемной части и минимально необходимыми изоляционными расстояниями от обмоток и отводов до стенок бака. На рис. 11.1. показан метод определения изоляционных расстояний между обмотками, отводами и стенкой бака. Определение изоляционных промежутков следует вести согласно табл. 3.9–3.12.

Таблица 11.1

Типы баков трансформаторов (ГОСТ 30830–2002)

Бак	Вид охлаждения	Пределы применения по мощности, кВА
Бак с гладкими стенками	м	До 25-40
Бак с трубами	м	От 40 до 6300
Бак с радиаторами с прямыми трубами	м	От 40 до 630
Бак с радиаторами из гнутых труб	м	От 1600 до 10000
Бак с радиаторами из гнутых труб с дутьём	д	От 10000 до 63000

Необходимо проверить допустимое расстояние от отвода до обмотки и отдельно до прессующей балки ярма. Определение этих расстояний производится отдельно для отводов ВН и НН. Минимальные внутренние размеры бака определяются согласно рис. 11.1.

Минимальная длина, см, бака трехфазного трансформатора классов напряжения 6, 10 и 35 кВ

А = 2С+D²₂ +2S₅.

Минимальная ширина, см,

В = D²₂ +S₁+S₂+d₁+S₃+S₄+d₂.

Для трансформаторов с классом напряжения обмотки ВН 110 кВ при расположении вводов в масле между ярмом сердечника и стенкой бака размеры бака в плане А и В могут быть приближённо приняты:

А @ 2С + D²₂ + 80;

В @ D²₂ + 80.

где С – расстояние между осями соседних стержней.

Глубина бака определяется высотой выемной части и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака. Высота, см, выемной части:

Н_в = + 2h_я + n,

где n – толщина подкладки под нижнее ярмо (n = 3–5 см).

Выбор минимального расстояния от верхнего ярма трансформатора до крышки бака Н_як может быть произведен по табл. 11.2.

Таблица 11.2

Минимальное расстояние от ярма до крышки бака

Класс напряжения обмотки, кВ	Минимальное расстояние от ярма до крышки, см	Класс напряжения обмотки ВН, кВ	Минимальное расстояние от ярма до крышки, см
		35*	47,0*
		110**	50,0*

Примечания. * В случае применения трехфазного переключателя, прикреплённого к крышке бака, расстояние Н_як = 85 см. ** При классе напряжения 110 кВ вводы ВН в масле располагаются между ярмом и стенкой бака; расстояние Н_як»50 см независимо от величины SР.

Глубина бака Н_б = Н_в + Н_як.

Длительно допустимое среднее превышение температуры обмоток над температурой воздуха при номинальной нагрузке может быть принято равным 70 ^оС. Тогда среднее превышение температуры, ^оС, масла, омывающего обмотки над температурой воздуха, должно быть не более:

q_мв = 70 – q_ом.ср,

где q_ом.ср – большее из двух значений, подсчитанных для обмоток Вн и НН.

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой воздуха будет меньше q_мв на величину перепада температуры, ^оС, между маслом и стенкой бака

q_б.в.= q_мв – q_Мб,

где q_Мб = 5–6 ^оС.

Полученное значение q_б.в. должно удовлетворять условию:

s (q_б.в + q_мв) £ 60 ^оС. (11.1)

В предварительном расчете s = 1,2.

В случае, если значение q_б.в не удовлетворяет неравенству (11.1) следует принять (q_б.в.+ q_мв)1,2 = 60, и значение q_б.в. определить из выражения:

q_б.в. = 50 – q_Мб.

Поверхность излучения бака в предварительном расчете:

бак прямоугольного сечения, м², в плане

П_и = 2(А+В) Н_б К 10^-4;

бака овального сечения, м², в плане

П_и = [2(А-В) + pВ] Н_б К 10^-4,

где К – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака.

Коэффициент k принимается равным: 1,0 – для гладкого бака;
1,2–1,5 – для баков с трубами; 1,5–2,0 – для баков с навесными радиаторами.

После предварительного приближённого расчета поверхности излучения бака рассчитывается поверхность, м², конвекции бака, требуемая для получения найденного выше значения q_б.в, по уравнению:

П_к = – 1,12 П_и, (11.2)

где , – потери короткого замыкания, Вт; – потери холостого хода, Вт.

Найденная таким образом поверхность конвекции является ориентировочной, позволяющей определить число и размер труб, волн, охладителей и гладких стенок бак. Они должны быть подобраны так, чтобы с учетом коэффициентов К_ф1, К_ф2, К_фn они в сумме давали полученное выше ориентировочное значение величины поверхности конвекции П_к. Значения коэффициентов К_ф берутся из табл. 11.3.

Таблица 11.3

Значение коэффициентов K_ф

Форма поверхности	Без дутья	С дутьём
гладкая стенка	Трубы
в один ряд	в два ряда	в три ряда	в четыре	гладкая стенка	трубы
Kф		1,4	1,4×0,96 = = 1,344	1,4×0,93 = = 1,302	1,4×0,9 = = 1,26	1,0×1,6 = = 1,6	1,4×1,6 = = 2,24

Примечание. Для трубчатых радиаторов без дутья K_ф = 1,4.

Дата добавления: 2015-07-19