9. Тепловой расчет

При работе трансформатора возникают потери мощности в сердечнике, обмотках и прочих конструктивных элементах (элементах крепления, стенках бака и т.п.). Эти потери выделяются в виде тепла и нагревают указанные элементы конструкции. Нагревание трансформатора является основным фактором, ограничивающим его мощность в различных режимах, поскольку максимальная допустимая температура обмоток и магнитопровода определяется интенсивностью охлаждения и нагревостойкостью материалов. Тепловой расчет трансформатора производится для установившегося режима работы, а также для режима, соответствующего отключению короткого замыкания. Расчетные значения перегревов обмоток, сердечника и масла не должны превышать допустимые по ГОСТ Р 52719-2007 [7]. Сделаем эскиз выемной части трансформатора и бака (Рис. 8).

Рис.8 Эскиз выемной части трансформатора и бака

9.1. Полные потери в трансформаторе

9.2. Принимая тепловую нагрузку бака трансформатора =600 Вт/ , определим необходимую поверхность охлаждения бака и радиаторов

9.3. Боковая поверхность бака.

Ширина бака:

расстояние от поверхности наружной обмотки (обмотки НН) до стенки бака (принимается =20...200 мм). Получаем:

Боковая поверхность бака

коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи с боковой поверхности бака закрытием трубами или навесными радиаторами (принимается =0,6...0,7);

А – длина прямой части стенки бака (А=2С);

– высота бака.

Высота бака определяется формулой:

где Н– высота магнитопровода;

– расстояние между верхней поверхностью ярма магнитопровода и крышкой бака, которое зависит от напряжения обмотки ВН и конструкции выводов (для трансформаторов данного класса напряжения принимается из диапазона = 500...1000 мм). Получаем:

А=2 ∙ 824,6=1,65 м,

9.4. Поверхность крышки бака

где

- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи с поверхности крышки бака из-за закрытия ее арматурой (принимается из диапазона =0,4...0,5). Примем

1,65∙1,086+ )=1,36

9.5. Полная поверхность бака и полная длина бака Полная поверхность бака

.

Полная длина бака

(

9.6. Тип, размеры и количество радиаторов, размещаемых на баке трансформатора. Требуемая суммарная площадь поверхности радиаторов должна быть не меньше

.

Тип радиатора, их количество и размеры выбираются согласно таблице Приложения 5 методических указаний к курсовому проекту.

Исходя из длины прямой части стенки бака А=1650 мм, принимаем двойные радиаторы шириной A'=598 мм. При длине бака возможно разместить по 3 радиатора с каждой стороны бака, при этом необходимая поверхность охлаждения каждого из них будет составлять

По таблице Приложения 5 выбираем . Тогда суммарная площадь поверхности радиаторов:

Значение удовлетворяет требованию. Расстояние между осями патрубков радиаторов h=1660 мм позволяет разместить их на прямых частях стенок бака. Поверхность охлаждения бака и радиаторов

Действительная тепловая нагрузка бака составит

Рис.9 Эскиз двойного навесного радиатора охлаждения трансформатора

9.7. Температура нагрева обмоток

Пользуясь графиками на рисунке 3.14, 3.15 Методических указаний к курсовому проекту, по значению тепловой нагрузки

для обмотки ВН =716 Вт/ перегрев =63°С.

для обмотки НН =1131 Вт/ перегрев =67°С.

Согласно стандарту превышения температуры обмоток масляных трансформаторов над температурой окружающей среды при классе нагревостойкости изоляции А должны быть не более значений, указанных в табл. 3.7. Методических указаний. При принудительной циркуляции с направленным потоком масла через обмотку полученные значения перегревов не превышают по ГОСТу значения 70°С.

9.8. Перегрев масла ( ) представляет собой превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды и определяется выражением: = 1,2 , где – превышение температуры масла над температурой воздуха (определяется по Рис. 3.14 Методических указаний). При перегрев =43°С, тогда = 1,2 = 51,6 ℃. По ГОСТ превышение температуры масла в верхних слоях не должно превышать значения 60 ℃. Полученное значение удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 52719-2007.

9.9. Температура обмотки в конце процесса аварийного короткого замыкания, когда трансформатор отключается от сети аппаратами защиты

- наибольшая продолжительность короткого замыкания, согласно ГОСТ Р 52719-2007 для трансформаторов с номинальным напряжением 35 кВ и ниже принимается = 4 с;

– начальная температура обмотки (принимается = 90°С).

°С.

В нашем случае не должно превышать 250 °С. Полученное значение удовлетворяет условию.