7.1. Тепловой расчет масляного трансформатора
(по [1, с. 421])
1. Внутренний перепад температуры в обмотках ВН и НН, ºС
,
где q – плотность теплового потока на поверхности обмоток ВН и НН; δ – толщина изоляции провода на одну сторону, м, равная 0,25 ·10–3; λиз – теплопроводность бумажной изоляции, Вт/м·ºС, равная 0,17.
2. Перепад температуры на поверхности обмотки ВН и НН
,
где К 1 = 1 – для естественного масляного охлаждения; К 2 = 1,1 – для внутренней обмотки НН (К 2 = 1 – для наружной обмотки ВН);
К 3 – см. по [1, табл. 9.3].
3. Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу для обмоток ВН и НН
.
4. Перед выполнением теплового расчета бака и радиаторов по [1, § 9.6] выбираем конструкцию бака.
Ширина бака [1. рис. 9.13, 9.16], м составляет
,
где S 1 – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки; S 2 – расстояние от отвода до стенки бака [1, табл. 4.11]; S 3 – изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН
[1, табл. 4.12]; S 4 – изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака; d 1 – диаметр отвода, мм; d 2 – диаметр изолированного отвода обмотки ВН, мм; 
В – увеличение ширины бака с учетом регулировочных устройств (табл. 7.1), м.
Длина бака, м,
А = 2 С + В + А,
где С – расстояние между осями стержней, м, С = D //2 + a 22;
А – увеличение длины бака с учетом устройства регулирования (табл. 7.1), м.
Таблица 7.1
Размеры, необходимые для определения параметров бака
с учетом регулировочных устройств
| Класс напряжения, кВ | ||||
| Способ регулирования | ПБВ | РПН | ПБВ | РПН |
| Δ В, мм | ||||
| Δ А, мм |
Глубина бака, м,
Н б = Н а.ч + Н я.кр,
|
|
где Н я.кр – минимальное расстояние от ярма до крышки бака, м.
Высота активной части, м,
Н а.ч = l c + 2 ·h я+ Δ h,
где l c – высота стержня, м; h я – высота ярма, м; Δ h = 0,05 м – толщина подкладки под нижнее ярмо.
Рассчитаем предварительную поверхность излучения бака, м2:
– для бака овального сечения
Пи 
[2(А – В) + π В ] · Н б Κ;
– для бака прямоугольного сечения
Пи 2(А – В) · Н б Κ.
Поверхность конвекции бака для 
.
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха, °С, составляет
,
.
По ГОСТу [1, с. 450]
(запас),
.
Поверхность конвекции гладкой стенки бака, м2,
Пк.гл = Н б [2(А – В) + π В ].
Поверхность крышки бака, м2,
.
Поверхность конвекции радиаторов, м2,
.
Поверхность конвекции радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки [1, табл. 9.6, с. 432],
,
где 
находим по [1, рис. 9.16, табл. 9.6]; 
– по [1, табл. 9.9, с. 442]; Пк.к – по [1, табл. 9.9].
Необходимое число радиаторов
п р = ∑Пк.р / Пк.р.
Поверхность конвекции бака,м2,
Пк = п рПк.р + Пк.гл + Пк.кр.
5. Определим превышение температуры масла и обмоток над температурой охлаждающего воздуха [1, с. 452].
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха, ºС,
= 
.
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы, ºС,
.
Превышение средней температуры масла над температурой воздуха, °С,
м.в = м.б + б.в.
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха, °С,
м.в.в =K м.в < 60 °С.
Итак, превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха [1, с. 446, § 9.7] составляет:
|
|
обмотки ВН: о.в.ВН = о.ср.ВН + о.м.ВН + м.б + б.в < 65 °С;
обмотки НН: о.в.НН = о.ср.НН + о.м.НН + м.б + б.в < 65 °С.
Превышения температур лежат в допустимых ГОСТом пределах.
7.2. Определение массы конструктивных материалов
и масла трансформатора
масса активной части [1, § 9.8, с. 447], кг,
,
где G р.ст – масса стали радиатора, кг [1, табл. 9.9, с.442]; G р.м – масса масла радиатора, кг.
масса провода, кг,
.
Масса стали магнитопровода, кг,
.
Масса бака с радиатором, кг
G б.ст = γст V б.ст + n р G р,
где V б.ст = ∑ Пб ·δст, м3; δст – толщина стали бака, равная 10 мм;
∑ Пб =Пбк+Пкр +Пд, м2.
Объем бака, м3,
.
Средняя плотность активной части, м3,
V а.ч = G а.ч/γа.ч,
где γа.ч– средняя плотность активной части, γа.ч= 5500…6000 кг/м3 – для трансформаторов с медными обмотками; γа.ч= 5000…5500 кг/м3 –для трансформаторов с алюминиевыми обмотками.
Общая масса масла, кг,
.
Масса трансформатора, кг,
G тр = G а.ч + G б + G м.
Таблица 7.2
Расстояние между осями вводов, мм
| Номинальная мощность, кВ.А | До 2 500 | До 10 000 | Свыше 10 000 | |
| Класс напряжения | До 35 кВ | 240…300 | 400…500 | |
| 35 кВ | ||||
| 110 кВ | ||||
| 150 кВ |