Расчёт обмотки высокого напряжения

От обмотки НН обмотка ВН (U _исп.ВН = 200 кВ) изолирована масляным каналом 50 мм с двумя цилиндрами из электроизоляционного картона толщиной 6 мм каждый в сочетании с двумя угловыми шайбами. Радиальное строение осевого канала между обмотками ВН и НН: канал – 10 мм; цилиндр – 6 мм; канал – 14 мм; всего 50 мм.

В верхней и нижней частях обмотки канал увеличивается до 60 мм. Для защиты от импульсных перенапряжений у начала и конца каждой фазной обмотки ВН устанавливаются ёмкостные кольца и экранирующие витки (рис. 3.13).

Согласно табл. 3.2 выбираем непрерывную катушечную обмотку из прямоугольного алюминиевого провода (S = 2 500 кВ^.А, I _ф.ВН = 13,122 А, U _ф.ВН = 63 509 В).

Ориентировочное сечение витка П_ВН = 7,139 мм². В соответствии с сортаментом алюминиевого обмоточного провода по табл. 3.1 выбираем провод марки

,

где П_ГОСТ = 7,14 мм²; n _эл = 1.

Для входных катушек с усиленной изоляцией плотность тока увеличиваем на 15 %: J  = 2,1 А/мм² [1].

Ориентировочное сечение витка усиленных катушек, мм²,

.

В соответствии с полученным сечением по сортаменту табл. 3.5 выбираем провод для усиленных катушек:

,

где П_{ГОСТ (у)} = 7,14 мм².

Уточняем плотность тока основных катушек и катушек с усиленной изоляцией, А/мм²,

.

Отклонение составит

.

Экранирующие витки – это незамкнутые витки из медного или алюминиевого провода (в данном случае алюминиевого), имеющие дополнительную изоляцию, располагаемые у начальных или конечных витков обмотки и соединённые гальванически с её ближайшим концом (рис. 3.13, б).

Число витков в регулировочной ступени

,

где b – полный диапазон регулирования, %; n – полное число ступеней регулирования; U _в – напряжение витка, В,

,

D U _ф = 1 131 В.

Итак, число витков в регулировочной ступени 53.

а б

Рис. 3.13. Непрерывная катушечная обмотка ВН:
1 – цилиндр между обмотками ВН и НН – бумажно-бакелитовый (2 шт. по 6 мм); 2 – кольца из электрокартона – для разгона витков обмотки; 3 – ёмкостное кольцо; 4 – экранирующие витки; 5 – межкатушечные прокладки;
6 – схема присоединения экранирующих витков

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами (рис. 3.14):

6 каналов по 8 мм;

4 канала по 10 мм;

остальные каналы по 6 мм.

Ёмкостное кольцо ЕК1 – 12 мм.

С учётом этого найдём число катушек из уравнения

l = n b  + S n _у b _у + (n – 1 – n _у) × h _к,

где l – высота обмотки (из расчёта на ЭВМ); n – число катушек;
b  – осевой размер провода с изоляцией; n _у и b _у – число и высота усиленных каналов; h _к – ширина нормального масляного канала,

1 075 = n × 5,1 + 6 × 8 + 4 × 10 + 12 + (n – 11) × 6.

Отсюда найдём число катушек: n = 93,78.

С учётом прессовки возьмём n = 96.

Распределим витки по катушкам.

Берем катушки трёх типов: усиленные, нормальные, регулировочные.

Таблица 3.18

Проверка напряжений на основной и крайних ступенях
регулирования

Так как в каждой регулировочной ступени 53 витка, а среднее число витков в катушке

,

каждую регулировочную ступень сделаем из двух катушек
по 27 витков.

Тогда регулировочных катушек будет n _p = 2 × 9 × 2 = 36, а усиленных и нормальных 96 – 36 = 60.

Диапазон регулирования ±9 × 1,78 %.

Радиальный размер нормальной катушки, мм,

а_KN = 1,03 W_N n _эл a  + 1 = 1,03 × 34 × 1 × 3,35 + 1 = 118,317,

где W_N – число витков в нормальной катушке; n _эл – число элементарных проводов; a  – размер провода с изоляцией.

Осевой размер нормальной катушки b  _N = 5,1 мм.

Подберём во входных катушках целые числа витков, при которых радиальные размеры катушек будут минимально отличаться от радиальных размеров нормальных катушек.

Радиальный размер катушек типа А

а_А = 1,03 · 31 · 3,5 + 4 + 1 = 116,755 мм.

Осевой размер b  _A = 5,25 + 4 = 9,25 мм,

а_В = 1,03 · 31 · 3,5 + 7 + 1 = 119,755 мм.

Осевой размер b  _В = 5,25 + 7 = 12,25 мм,

а_С = 1,03 · 31 · 3,5 + 5 + 1 = 117,755 мм.

Осевой размер b  _С = 5,25 + 5 = 10,25 мм.

Радиальный размер регулировочной катушки

а _кр = 1,03 · 27 · 3,35 + 4 + 1 + 18 = 116,164 мм,

где 18 – увеличение ширины регулировочных катушек с помощью электрокартона.

Распределение витков по катушкам сведём в табл. 3.19.

Таблица 3.19

Проверка числа витков в непрерывной обмотке

Примечание. Дробное число витков в катушке с учётом 20 прокладок из электрокартона между катушками.

Проверку высоты обмотки ВН занесём в табл. 3.20.

Таблица 3.20

Проверка высоты обмотки ВН

Рис. 3.14. Продольная изоляция входной зоны обмотки ВН