Цель этого этапа расчета – проверить, как изменяется температура масла в баке трансформатора с естественным охлаждением при увеличении нагрузки трансформатора в условиях повышенной температуры окружающей среды.
Расчеты выполняются для заданных значений коэффициентов загрузки трансформатора при максимальном значении температуры воздуха. Расчетные поверхности FК и FЛ определены ранее по формулам (1.3), (1.4) и (1.5). Все остальные расчеты выполняются аналогично по изложенной выше методике, результаты оформить в виде таблиц с учетом изменения коэффициента загрузки kЗ в соответствии с заданием.
Представить графическую зависимость изменения температуры масла от нагрузки трансформатора tм (kз).
Полученные зависимости проанализировать и прокомментировать. В случае превышения допустимых значений температуры масла предложить варианты, улучшающие условия работы трансформатора.
На чертеже формата А3 или А4 изобразить бак трансформатора в двух позициях в масштабе, допустимом ГОСТ. Эскизы трансформаторов приведены в приложении 1.
Список рекомендуемых источников
1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т. 2. Электрооборудование / под ред. А.А. Федорова. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 592 с.
2. Тихомиров П.Н. Расчет трансформаторов. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 528 с.
3. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник / под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. — М.: Энергоиздат, 1982. — 512 с.
4. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1973. — 320 с.
5. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. — М.: Энергия, 1980. — 288 с.
6. Борзов В.П., Шабалина Л.Н. Теплотехника: сборник задач для студентов инженерныхспециальностей. — Кострома: КГСХА, 2010. — 158 с.
7. СНиП 2.01.01—82. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат, 1983. — 136 с.
8. Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6-220 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.
Приложения
Приложение 1
Эскизы баков трансформаторов
а) — ТМ-100/10*, ТМ-180/6*, ТМ-180/10*, ТМ-320/6*, ТМ-320/10*; б) — ТМ-180/35*, ТМ‑320/35*;
в) — ТМ-560/10*, ТМ-560/35*; г) — ТМ-750/10*, ТМ-1000/10*, ТМ1000/35*; д) — ТМ-40/6, ТМ-40/10, ТМ‑63/6, ТМ-63/10, ТМ-100/6, ТМ-100-10; е) — ТМ-100/35; ж) — ТМ-25/6,ТМ-25/10; з) — ТМ-63/20;
и) — ТМ‑20/6*, ТМ-20/10*, ТМ-30/6*, ТМ-30/10*, ТМ‑50/6*; к) — ТМ-400/10; л) — ТМ-630/35, ТМ‑630/20-35; м) — ТМ-1000/35,ТМ-1600/35; н) — ТМ-160/35, ТМ‑250/35, ТМ-400/35; о) — ТМ-250/6-10
Продолжение приложения 1
Технические характеристики силовых масляных трансформатров
с естественным охлаждением
| Тип | Номинальная мощность Р, кВА | Номинальное напряжение, кВ | Потери энергии, кВт | Размеры бака, мм | ||||
| ВН | НН | Рх.х. | Рк.з. | длина А | ширина В | высота Н | ||
| ТМ-20/6* | 6,3 | 0,4 | 0,18 | 0,6 | ||||
| ТМ-20/10* | 0,4 | 0,22 | 0,6 | |||||
| ТМ-25/6 | 6,3 | 0,4; 0,23 | 0,105-0,125 | 0,6-0,69 | ||||
| ТМ-25/10 | 0,4; 0,23 | 0,105-0,125 | 0,6-0,69 | |||||
| ТМ-30/6* | 6,3 | 0,4 | 0,25 | 0,85 | ||||
| ТМ-30/10* | 0,4 | 0,3 | 0,85 | |||||
 ТМ-40/6
| 6,3 | 0,23 | 0,24 | 0,88 | ||||
| ТМ-40/10 | 0,4 | 0,15-0,18 | 0,88-1,0 | |||||
| ТМ-50/6* | 6,3 | 0,525 | 0,35 | 1,325 | ||||
| ТМ-63/6 | 6,3 | 0,4; 0,23 | 0,36 | 1,28-1,47 | ||||
| ТМ-63/10 | 0,4; 0,23 | 0,22; 0,265 | 1,28-1,47 | |||||
| ТМ-63/20 | 0,4; 0,23 | 0,245; 0,29 | 1,28-1,47 | |||||
| ТМ-100/10* | 0,525 | 0,73 | 2,4 | |||||
| ТМ-100/6 | 6,3 | 0,4; 0,23 | 0,31-0,365 | 1,97-2,27 | ||||
| ТМ-100/10 | 0,4; 0,23 | 0,31-0,365 | 1,97-2,27 | |||||
| ТМ-100/35 | 20; 35 | 0,4; 0,23 | 0,39-0,465 | 1,97-2,27 | ||||
| ТМ-160/6-10 | 6,3; 10 | 0,4; 0,23 | 0,46-0,54 | 2,65-3,1 | ||||
| ТМ-160/35 | 0,23; 0,4 | 0,56-0,66 | 2,65-3,1 | |||||
| ТМ-180/6* | 6,3 | 0,525 |  1,0
| 4,0 |
Продолжение приложения 1
| ТМ-180/10* | 0,525 | 1,2 | 4,1 | ||||||
| ТМ-180/35* | 10,5 | 1,5 | 4,1 | ||||||
| ТМ-250/10 | 0,4; 0,23 | 1,05 | 3,7-4,2 | ||||||
| ТМ-250/35 | 0,23; 0,4 | 0,96 | 3,7-4,2 | ||||||
| ТМ-320/6* | 6,3 | 0,525 | 1,6 | 6,07 | |||||
| ТМ-320/10* | 0,525 | 1,9 | 6,2 | ||||||
| ТМ-320/35* | 10,5 | 2,3 | 6,2 | ||||||
| ТМ-400/35 | 0,23; 0,4 | 1,15-1,35 | 5,5-5,9 | ||||||
| ТМ-560/10* | 0,525 | 2,5 | 9,4 | ||||||
| ТМ-560/35* | 10,5 | 3,35 | 9,4 | ||||||
| ТМ-630/35 | 20; 35 | 0,4; 0,69 | 1,7-2,0 | 7,6 | |||||
 ТМ-750/10*
| 0,525 | 4,1 | 11,9 | ||||||
| ТМ-1000/10* | 6,3 | 4,9 | 15,0 | ||||||
| ТМ-1000/35* | 35; 20 | 10,5 | 5,1 | 15,0 | |||||
| ТМ-1000/35 | 0,4; 10,5 | 2,35-2,75 | 12,2-11,6 | ||||||
| ТМ-1000/35А | 0,4; 10,5 | 2,35-2,75 | 10,6 | ||||||
| ТМ-1600/35 | 0,69; 10,5 | 3,1-3,65 | 18; 16,5 | ||||||
 |
Приложение 3
Физические свойства сухого воздуха
при В = 760 мм. рт. ст. [6]
| t, °С | r, кг/м3 | l × 102, Вт/м ∙ К | а × 106, м2 /с | m × 106, Н × с /м2 | n × 106, м2 /с | Pr | |
| –50 | 1,584 | 2,04 | 12,7 | 14,6 | 9,23 | 0,728 | |
| –40 | 1,515 | 2,12 | 13,8 | 15,2 | 10,04 | 0,728 | |
| –30 | 1,453 | 2,20 | 14,9 | 15,7 | 10,80 | 0,723 | |
| –20 | 1,395 | 2,28 | 16,2 | 16,2 | 12,79 | 0,716 | |
| –10 | 1,342 | 2,36 | 17,4 | 16,7 | 12,43 | 0,712 | |
| 1,293 | 2,44 | 18,8 | 17,2 | 13,28 | 0,707 | ||
| 1,247 | 2,51 | 20,0 | 17,6 | 14,16 | 0,705 | ||
| 1,205 | 2,59 | 21,4 | 18,1 | 15,06 | 0,703 | ||
| 1,165 | 2,67 | 22,9 | 18,6 | 16,00 | 0,701 | ||
| 1,128 | 2,76 | 24,3 | 19,1 | 16,96 | 0,699 | ||
| 1,093 | 2,83 | 25,7 | 19,6 | 17,95 | 0,698 | ||
| 1,060 | 2,90 | 27,2 | 20,1 | 18,97 | 0,696 | ||
| 1,029 | 2,96 | 28,6 | 20,6 | 20,02 | 0,694 | ||
| 1,000 | 3,05 | 30,2 | 21,1 | 21,09 | 0,692 | ||
| 0,972 | 3,13 | 31,9 | 21,5 | 22,10 | 0,690 | ||
| 0,946 | 3,21 | 33,6 | 21,9 | 23,13 | 0,688 | ||
| 0,898 | 3,34 | 36,8 | 22,8 | 25,45 | 0,686 | ||
| 0,854 | 3,49 | 40,3 | 23,7 | 27,80 | 0,684 | ||
| 0,815 | 3,64 | 43,9 | 24,5 | 30,09 | 0,682 | ||
| 0,779 | 3,78 | 47,5 | 25,3 | 32,49 | 0,681 | ||
| 0,746 | 3,93 | 51,4 | 26,0 | 34,85 | 0,680 | ||
| 0,674 | 4,27 | 61,0 | 27,4 | 40,61 | 0,677 | ||
| 0,615 | 4,60 | 71,6 | 29,7 | 48,33 | 0,674 | ||
| 0,566 | 4,91 | 81,9 | 31,4 | 55,46 | 0,676 | ||
| 0,524 | 5,21 | 93,1 | 33,0 | 63,09 | 0,678 | ||
| 0,456 | 5,74 | 115,3 | 36,2 | 79,38 | 0,687 | ||
Приложение 4
Физические свойства трансформаторного масла
в зависимости от температуры [5]
| t, °С | r, кг/м3 | СР, кДж/кг × К | l, Вт/м × К | n × 106, м2/с | b × 104, К–1 | Pr |
| 892,5 | 1,549 | 0,1123 | 70,5 | 6,80 | ||
| 886,4 | 1,620 | 0,1115 | 37,9 | 6,85 | ||
| 880,3 | 1,666 | 0,1106 | 22,5 | 6,90 | ||
| 874,2 | 1,729 | 0,1098 | 14,7 | 6,95 | ||
| 868,2 | 1,788 | 0,1090 | 10,3 | 7,00 | ||
| 862,1 | 1,846 | 0,1082 | 7,58 | 7,05 | ||
| 856,0 | 1,905 | 0,1072 | 5,78 | 7,10 | 87,8 | |
| 850,0 | 1,964 | 0,1064 | 4,54 | 7,15 | 71,3 | |
| 843,9 | 2,026 | 0,1056 | 3,66 | 7,20 | 59,3 | |
| 837,8 | 2,085 | 0,1047 | 3,03 | 7,25 | 50,5 | |
| 831,8 | 2,144 | 0,1038 | 2,56 | 7,30 | 43,9 | |
| 825,7 | 2,202 | 0,1030 | 2,20 | 7,35 | 38,8 | |
| 819,6 | 2,261 | 0,1022 | 1,92 | 7,40 | 34,9 |
Приложение 5
Значения постоянных в уравнении Nu = c (GrжPrж)n
(теплоотдача при свободной конвекции)
| Условия теплоотдачи | c | n | Определяющий размер |
| Вертикальная пластина и труба: GrPr = 103…109 GrPr > 109 | 0,8 0,15 | 0,25 0,33 | высота пластины или длина трубы |
| Горизонтальная труба: 10–3≤ GrPr ≤ 103 103≤ GrPr ≤ 108 | 1,18 0,5 | 0,125 0,25 | диаметр трубы |
| Горизонтальная пластина при ламинарном режиме: – охлаждение сверху – охлаждение снизу | 0,54 0,27 | 0,25 0,25 | короткая сторона пластины |
Приложение 6