Расчёт и проектирование трансформаторной подстанции 10/0,4

- намагничивающая мощность, требуемая  для прохождения магнитного потока через зазоры стыков.

                                    Относительное значение тока ХХ, %

;                  (5.9)

.

Относительное значение активной составляющей тока ХХ, %,

;                (5.10)

.

Относительное значение реактивной составляющей тока ХХ, %,

;                (5.11)

. 
 

   Ток ХХ получается меньше на из табл. 6.2 [12,98] следует, что величина допуска составляет , т.е. найденное значение входит в допуск, следовательно, расчет верен. 

      2.6. Определение К.П.Д. трансформатора

 

   Полная  мощность трансформатора, подводимая к первичной обмотке  , содержит активную и реактивную составляющие. Часть активной мощности расходуется на потери в обмотках, элементах конструкции и магнитопроводе трансформатора, а оставшаяся передается со вторичной обмотки потребителю; аналогично часть реактивной мощности расходуется на создание основного поля в магнитной системе и поля рассеивания, а оставшаяся передается в питаемую от трансформатора вторичную сеть.

   Реактивную  мощность нельзя преобразовать, т.е. она  не может полезно использоваться потребителем, а лишь нагружает линию  передачи, связывающую трансформатор с источником энергии (генератором), вызывая в ней потери энергии.

   Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением активной мощности , передаваемой во вторичную сеть, к активной мощности , подводимой к трансформатору. 

   Принимаем cosφ=1, что допустимо,

;                 (6.1)

. 
 

 

       2.7. Тепловой расчет трансформатора

 

   Тепловой  расчет обмоток

Удельная  тепловая нагрузка обмоток

Обмотки НН, Вт/м²

       (7.1)

мм             (7.2)

Обмотки ВН, Вт/м²

мм 

Превышение  температуры обмоток над температурой масла:

Обмотки НН, ^оС

              (7.3)

Обмотки ВН, ^оС

Определяем  размеры бака и поверхности охлаждения бака и крышки.

Находим ширину бака, см,

;                 (7.4)

.

где – наружный диаметр внешней обмотки; – изоляционное расстояние от внешней обмотки до стенки бака по табл. 10.7 [12,174].

Определяем  длину бака, см,

;                          (7.5)

.

где А – расстояние между осями  стержней магнитопровода.

Определяем  глубину бака, см,

;                (7.6)

.

где Н – высота окна; h_Я – высота ярма; h_Я.К – сумма расстояний от магнитопровода до дна и крышки бака по табл. 10.7 [12,174].

Поверхность гладкого овального бака и крышки, м²,

;        (7.7)

.

Поверхность крышки, м²,

;               (7.8)

.

    Определяем  допустимое среднее превышение температуры  масла над воздухом из условия, чтобы температура наиболее нагретой катушки обмоток превышала температуру воздуха не более чем допускает ГОСТ 11677-85, т.е.

    

    Для этого превышения температуры по 10.5 определяем превышение температуры масла в верхних слоях:

     , что ниже допустимой 

    Определяем  порпавку:

                (7.9)

                 (7.10)

По  таблице 10.6 определяем =278Вт/м² т.к.  

Потери, отводимые с поверхности бака, Вт,

;              (7.11)

.

Потери, отводимые с поверхности радиаторов, Вт,

;               (7.12)

.

Необходимая площадь радиаторов, м²,

;                (7.13)

.

По  табл. 10.8 [1,176] выбираем  радиатор:

Н_ОР=1600 мм; Н_Р=1795 мм; с 4-мя рядами труб

П_Р=22,4 м²;

М_Р=237 кг;

М_М.Р=137 кг;

Уточняем  удельную тепловую нагрузку бака q_Б, Вт/м²,

;                       (7.14)

.

По  таблице 10.6находим 

Определяем превышение температуры обмотки над воздухом:

Обмотки НН:

Обмотки ВН: , что близко к допустимой , следовательно тепловой расчет трансформатора выполнен верно.

      2.8. Расчет массы трансформатора

 

Масса активной части, кг,

;                (8.1)

.

Масса провода, кг,

;            (8.2)

.

Масса бака с радиаторами, кг,

;                (8.3)

;

где принимаем равной кг/м³, 
 
 

V_Б.СТ – объем гладкого бака, м³,

;                 (8.4)

; 

;                (8.5)

.

где – толщина стали бака 10 мм,

П_Б – сумма теплоотдающих поверхностей, м²,

 – площадь дна равна  м².

Полная  масса масла, кг,

;              (8.6)

;

;                  (8.7)

;                  (8.8)

,

где V_Б – объем гладкого бака, м³,

V_А.Ч – объем занимаемый активной частью, м³,

 – средняя плотность активной  части, принимаем  кг/м³.

Масса трансформатора, кг,

;                (8.9)

. 

В данном пункте дипломного проека были выполнены расчеты проектирования трансформатора типа ТМГ-1600/10. Конструкция магнитопровода была выбрана трех стержневая с косыми и прямыми стыками стержней и ярм, дающая по сравнению с другими меньшие потери, лучшую технологичность сборки; для уменьшения магнитных потерь магнитопровод выполнен шихтованным из высококачественной электротехнической холоднокатаной стали марки Э3405, с высоким значением индукции β=1,65 Тл. Тип обмотки выбран «непрерывные», так как они обладают высокими       механическими свойствами, что очень важно и необходимо для выдерживания электродинамических усилий при токах короткого замыкания, а так же они обладают хорошими теплоотводящими свойствами.

Конструкция бака и радиаторов выбрана из современных  типовых конструкций, а именно, в соответствии с расчетами применили бак овальный с двумя типовыми радиаторами, по четыре трубы. Классы напряжений первичной и вторичной обмоток показывают, что данный трансформатор может найти применение  в ОРУ (открытое распределительное устройство) понизительных подстанций или КТП (комплектная трансформаторная подстанция) наружной установки, с режимом работы; изолированная нейтраль - в соответствии с ПУЭ для установок напряжением выше 1кВ. В данном трансформаторе обмотки соединены по схеме звезда-звезда с нулем, соответствующей группе соединения 0 или 12.  
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Расчёт  и выбор автоматического выключателя.

     Автоматические  выключатели обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей (токи от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты электроприёмника, а так же сетей, от перегрузки и коротких замыканий, Аппараты имеют тепловой расцепитель и, как правило, электродинамический расцепитель. Аппараты, как правило снабжаются дугогасящими устройствами в виде фибровых пластин либо дугогасящих камерю

     Автоматы  выбирают по их номинальному току. Уставки  токов расцепителей определяют по следующим  соотношениям

     1. Для силовых одиночных электроприёмников:  ток уставки теплового расцепителя: