Расчет обмотки высокого напряжения

Расчет обмотки высокого напряжения состоит из выбора ее типа и конструкции, определения числа витков, размеров провода и числа параллельных ветвей, выбора числа катушек и распределения витков между катушками, нахождения осевого и радиального размеров.

Для силовых трансформаторов класса напряжения 35…110 кВ в диапазоне мощностей 1…80 МВА в отечественном трансформаторостроении применяют непрерывные обмотки. В обмотках трансформаторов классов напряжения до 35 кВ мощностью до 4 МВА включительно по условиям нагрева однопарные катушки можно заменить сдвоенными, в которых масляные каналы через один чередуются с шайбами из электрокартона толщиной 1 мм.

Конструкция обмоток ВН зависит от класса напряжения и от системы его регулирования. Последовательность расчета обмоток в трансформаторах рассматриваемых классов напряжения с ПБВ и с РПН, по существу, одинакова, поэтому ниже для определенности рассматривается расчет обмотки ВН класса напряжения 110 кВ.

Определение числа витков обмотки. Заметим прежде всего, что число витков на любой ступени регулирования обязательно должно быть целым, так как основной поток индуктирует ЭДС только в витках, полностью охватывающих стержень.

По выбранной в предварительном расчете ЭДС на виток Е ₀ определяем число витков на основной ступени напряжения обмотки ВН:

W _ВН = U _ф.ВН / Е ₀,

где U _ф.ВН – номинальное фазное напряжение; Е ₀ = U _в – вольт на виток.

Это число витков округляем до ближайшего целого в трансформаторах с РПН и до ближайшего четного в трансформаторах с ПБВ. Линейные и фазные напряжения на основной и крайних ступенях регулирования двух- и трехобмоточных трансформаторов классов напряжения 35…150 кВ с ПБВ приведены в табл. 3.7,
а в табл.3.8 – аналогичные напряжения для трансформаторов с РПН. В числителях дробей приведены также разности линейных и фазных напряжений , соответствующие переходу с одной ступени регулирования на другую (соседнюю).

Число витков в регулировочной ступени

,

где – напряжение ступени, равное разности фазных напряжений двух соседних ступеней регулирования, взятое из табл. 3.7 или 3.8; – полный диапазон регулирования в %; n – полное число ступеней регулирования.

Число витков на основных и крайних ступенях регулирования будет составлять W _н, W _н ± nW _р.с. Данные заносят в первую строку табл. 3.9. Для получения числа витков должно быть проверено соответствие коэффициентов трансформации отношению заданных напряжений. Так как в предварительном расчете выбор ЭДС на виток производился из условия получения целого числа витков в обмотке НН, то проверку коэффициентов трансформации можно
заменить проверкой напряжений обмотки ВН.

Подчеркнем, что вычисление напряжений на всех ступенях регулирования нужно производить с точностью до одного вольта, пользуясь вычислительной машиной. Проверку числа витков производим с помощью табл. 3.7 или 3.8. Заполняем третью строчку табл. 3.9. Если в табл. 3.7 отсутствует заданное напряжение, необходимо значения фазных напряжений на всех ступенях получить путем точных вычислений.

Подсчитываем напряжение на основной ступени путем умножения числа витков на ЭДС на виток, т.е. , и записываем во вторую строку табл. 3.9. Разность между ним и соответствующим значением третьей строки записываем с указанием знака в четвертую строку. После этого вычисляем суммарное напряжение всех регулировочных ступеней путем умножения числа их витков на ЭДС на виток Е ₀, т.е. . Прибавляя и соответственно вычитая его из напряжения основной ступени, получаем значения напряжения на крайних ступенях регулирования (строка 2). Разность между ними и заданными значениями не должна превышать значений, установленных ГОСТ11677–75 (табл. 3.10). При недопустимо больших отклонениях изменяют число витков в регулировочной ступени.

Таблица 3.7

Линейные и фазные напряжения на нормальной и крайних ступенях регулирования обмоток ВН и СН
трансформаторов с ПБВ классов напряжения 35…150 кВ

Ступени регулирования напряжения, %	Класс напряжения 110 кВ	Класс напряжения 35 кВ	Класс напряжения
11…10 кВ	6 кВ
–5

Таблица 3.8

Линейные и фазные напряжения на нормальной и крайних ступенях регулирования обмоток ВН и СН трансформаторов с РПН классов напряжения 35…150 кВ

Класс напряжения 150 кВ	Класс напряжения 110 кВ	Класс напряжения 35 кВ
Число ступеней ±8	Число ступеней ±9	Число ступеней ±6	Число ступеней ±9
Ступени регулирования напряжения, %		Ступени регулирования напряжения, %		Ступени регулирования напряжения, %		Ступени регулирования напряжения, %
		16,02
–12		16,02		–9		–12

Таблица 3.9

Проверка напряжений
на основной и крайних ступенях регулирования

В трансформаторах любого класса напряжения при коэффициенте трансформации напряжений, равном трем и менее, а также в трансформаторах класса напряжения 150 и 110 кВ на всех ступенях регулирования, кроме основной (при любом коэффициенте трансформации), допускается отклонение коэффициента трансформации на 1 %.

В таблице знак «+» означает отклонение в сторону больших значений, знак «–» – в сторону меньших. При пользовании табл. 3.10 следует иметь в виду, что приведенные в ней допустимые значения отклонений относятся к изготовленным трансформаторам, и поэтому, в виду возможных неточностей расчета
и изготовления, при проектировании трансформатора значения этих величин следует брать примерно вдвое меньше.

Таблица 3.10

Допустимые отклонения величин, задаваемых техническими
условиями, для выполненных трансформаторов согласно ГОСТ 11677–75