Определение потерь короткого замыкания

Восстановительный расчет трансформатора КР 110102 114102 ЭЭЭ 011 ПЗ

Исходные данные

Номинальные данные:_н=160 кВ×А, полная мощность трансформатора_ВН = 20 кВ, номинальное высшее линейное напряжение,_НН = 0,4 кВ - номинальное низшее линейное напряжение,_к=6,6%, напряжение короткого замыкания

Y/Z-11 - схема и группа соединения обмоток.

d=14 см, расчетный диаметр стержня магнитопровода

С=37,5 см, расстояние между осями стержней

=74,5 см, высота стержня

П_я =133 см^2, площадь активного поперечного сечения ярма

Р₀ =730 Вт, потери мощности холостого хода (т.е. потери мощности на перемагничивание магнитопровода при номинальном напряжении)

Р_к = 3100 Вт, потери мощности при коротком замыкании при номинальном токе₀ =3,8%, сила тока холостого хода

- марка стали с лаковой межлистовой изоляцией.

 

Расчет обмотки НН

 

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов ближе к стержню.

Число витков на одну фазу обмотки НН

 

 

т.к. Y/Z-11

В-номинальное фазное напряжение обмотки НН,

- частота тока,

- магнитная индукция в стержнях

Площадь активного поперечного сечения стержня, м²

 

м²

 

где, d - диаметр стержня магнитопровода, м;

- коэффициент заполнения круга при расчете площади сечения стержня для трансформатора от 40 до 630 кВА.

Напряжение одного витка, В

 

В

 

Выбираем число слоев равным двум.

Число витков в одном слое:

 

Осевой размер обмотки, м

 

l₁ = l_c - 2 × l₀₁ = 0.745 - 2* 0.015 = 0.715 м

l

₀₁=15 мм - [таблица 2, стр. 9]

Ориентировочный осевой размер витка, м

 

м

 

Ориентировочное сечение витка, мм²

мм²

 

- номинальный фазный ток обмотки НН, А

- ориентировочная средняя плотность тока, А/м²

d₁₂=τd=1.36×0.14×1.06=0.19 м

 

А/м²

 

- мощность трансформатора, кВА;

- напряжение одного витка, В;

- коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках;

a=3.15 мм, b=11.8 мм

a’=3.65 мм, b’=12.3 мм

Для медного провода

 

мм

 

Размеры подобранных проводов

 

 

П’’=36,6 мм²

Полное сечение витка из n_в1 параллельных проводов, м², определяется по формуле

 

м²

 

Полученная плотность тока, А/м²

 

А/м²

 

Осевой размер витка, м

 

м

 

Осевой размер обмотки, м

 

 

Радиальный размер обмотки, м

 

м

 

Внутренний диаметр обмотки, м, где а₀₁ = 4 мм

 

м

 

Наружный диаметр обмотки, м

 

м

 

Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м² для всего трансформатора

 

м²

 

Плотность теплового потока, Вт/м², на поверхность обмотки

 

Вт/м²

 

Коэффициент добавочных потерь:

 

 

Основные потери в обмотке НН, Вт

 

Вт

 

Масса обмотки НН, кг

 

кг

 

Для масляных трансформаторов плотность теплового потока q в обмотках не должна превышать 800-1000 Вт/м², в нашем случае Вт, что соответствует нормам.

 

Расчет обмотки ВН

 

Число витков при номинальном напряжение

 

В

В

Проверяем коэффициенты трансформации:

 

 

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

 

 

На пяти ступенях:

верхние ступени напряжения

 

,

ы

 

при номинальном напряжении

нижние ступени напряжения

 

,

 

Осевой размер обмотки ВН l₂ принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l_1, l₂ = l_1, =0,704 м.

Плотность тока в обмотке ВН, А/м², предварительно определяется по формуле

А/м²

Номинальный фазный ток в обмотке ВН

 

А

 

Сечение обмотки витка ВН, мм², предварительно определяется по формуле

 

мм²

 

По ориентировочному сечению витка выберем по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов провод подходящего сечения

 

 

мм²

Полное сечение витка, м²

 

м²

 

Полученная плотность тока, А/м²

 

А/м²

Число витков в слое:

 

 

Число слоев в обмотке

 

 

Рабочее напряжение двух слоев, В

 

В

 

Радиальный размер обмотки, м (одна катушка без экрана с каналом)

 

 

Внутренний диаметр обмотки, м

 

м

 

Наружный диаметр обмотки, м

 

м

 

Плотность теплового потока, Вт/м^2, на поверхность обмотки

 

 

Коэффициент добавочных потерь в обмотке

 

 

Поверхность охлаждения, м²

 

м²

 

Основные потери в обмотке ВН, Вт

 

 

Масса металла, кг, каждой из обмоток может быть найдена по формуле

 

кг

 

Полученное q не более допустимого, для масляного трансформатора плотность теплового потока в обмотках ≤1000 Вт/м².

 

Определение потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания, Вт

 

 

Для трансформатора с медными проводами

Основные потери в отводах НН, Вт

 

 

Масса металла проводов отводов ВН, кг

 

 

Основные потери в отводах ВН, Вт

 

 

Масса металла проводов отводов НН, кг

 

 

Потери в баке и деталях конструкций, Вт

 

 

Полные потери короткого замыкания для медных проводов, Вт

 

 

Полные потери отличаются от табличного на 0.6%.