Вопрос 118 Расчеты при замене обмоток трансформаторов, поверочный расчет параметров ХХ и КЗ

В ходе восстановительного ремонта трансформатора с заменой обмоток и при наличии паспорта и типовой расчетной записки работы производят без каких-либо расчетов по старым обмоточным данным (при использовании старого провода или нового тех же размеров).

В ряде случаев необходимо изменить конструкцию обмоток, а также магнитную индукцию в сердечнике и плотность тока в обмотках. При этом для выбранного типа обмоток и принятой конструкции изоляции производят полный электромагнитный расчет, а также поверочный расчет параметров холостого хода.

При отсутствии обмоточных данных и тем более паспортной таблички (щитка) указанные расчеты производят в обязательном порядке (при этом иногда мощность и напряжение трансформатора неизвестны), В этом случае основанием для расчета служат результаты тщательных замеров магнитной системы, обмоток, бака и других частей трансформатора, подлежащего ремонту.

При модернизации, когда изменяют параметры трансформатора и соответственно отдельные конструктивные элементы, производят полный расчет (как до модернизации, так и после нее), чтобы можно было сравнить новый вариант с заменяемым.

Однако при любом виде ремонтных работ стремятся сохранить значение индукции в магнитной системе, близкое к заводскому, и обеспечить соответствие основных параметров трансформатора требованиям стандартов или технических условий.

Порядок расчета при ремонте по паспортным данным (об­моточные данные отсутствуют). В основу расчета должны быть положены следующие требования: обеспечение электрической прочности изоляции; обеспечение параметров холостого хода и короткого замыкания в соответствии с требованиями нормативных документов; обеспечение технических требований заказчика.

Расчет проводится по общепринятой методике. После определения основных размеров магнитной системы, по паспортным данным рассчитывают основные электрические величины (линейные и фазные токи и напряжения обмоток НН и ВН), производят выбор индукции в стержне.

Проводится поверочный расчет параметров холостого хода.

Определяют ЭДС одного витка

где П_С – активное сечение стали стержня

После определения чисел витков в обмотках НН и ВН производят выбор типа обмоток (цилиндрические, винтовые, непрерывные) по мощности, току, напряжению обмотки и сечению витка.

Сечение витка обмоток определяют либо по рекомендуемой плотности тока ∆_ср (А/м²), либо рассчитывают по заданным потерям короткого замыкания по формулам:

для медных обмоток

для алюминиевых обмоток

Здесь k — коэффициент, учитывающий наличие добавочных по­терь в обмотках, потери в отводах, стенках бака и т. д. (для трансформаторов мощностью до 100 кВ∙А k =0,97, мощностью 160—1000 кВ∙A — 0,96—0,91); Р_к—потери короткого замыка­ния, Вт; S — номинальная мощность, кВ∙A; d₁₂=ad — средний диаметр канала обмоток НН и ВН, м;

По испытательным напряжениям обмоток производят выбор изоляционных расстояний и геометрии изоляционных промежутков. После выбора типа обмоток и изоляции проводят расчет обмоток, размещая их на стержне (с учетом заданных размеров магнитной системы). Осевой размер обмоток принимают равным Н—2 l ₀ (где l ₀ — расстояние от торца обмотки ВН до ярма при отсутствии прессующих колец). Осевые размеры обмоток ВН и НН принимают равными. После размещения (раскладки) обмоток определяют их внутренние и наружные диа­метры и размеры в осевом и радиальном направлениях.

Проверка возможности размещения обмоток в окне магнитной системы сводится к сопоставлению рассчитанного промежутка между обмотками соседних фаз L с выбранным междуфазным изоляционным расстоянием а₂₂ (L=C—D_{нар вн} ≥ а₂₂) и расстоянием до ярма

Рассчитывают массу обмоток и вычисляют потери и напряжение короткого замыкания, сравнивая их с нормированными значениями, при отклонении от которых (более чем на 5%) можно несколько изменить размеры изоляционного расстояния между обмотками a₁₂ (только в сторону увеличения) или высо­ту обмоток (если позволяют размеры изоляции и окна магнит­ной системы), или изменить ЭДС одного витка (и число вит­ков). Эти изменения требуют повторного расчета.