4. Определение параметров режима короткого замыкания

4.1 Определение потерь короткого замыкания

Основные потери

Обмотка НН

Вт.

Обмотка ВН

Вт.

Основные потери в отводах рассчитываются следующим образом.

Длина отводов определяется приближенно

м – для схемы “треугольник”,

м – для схемы “звезда”.

Масса отводов НН

кг.

где м².

Потери в отводах НН

Вт.

Масса отводов ВН

кг.

где м².

Потери в отводах ВН

Вт.

Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяс­нения размеров бака определяем приближенно

Вт.

где k = 0,02 для S_н< 1000 кВ·А,

k = (0,03÷0,04) для S_н >1000 кВ·А.

Полные потери короткого замыкания

Вт.

к_д – коэффициент добавочных потерь: для многослойных цилиндрических обмоток к_д =1,12, для катушечных – к_д =1,05÷1,06.

или % заданного значения.

4.2 Определение напряжения короткого замыкания ()

Активная составляющая (в %)

%.

Реактивная составляющая (в %)

%,

где уточненное значение

Напряжение короткого замыкания (в %)

%,

или % заданного значенияU_к.

Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН

А,

где S_к – мощность короткого замыкания электрической сети:

S_к= 5000 кВ·А при U_ВН < 10 кВ, S_к= 2500 кВ·А при U_ВН >10 кВ.

Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания

А,

при по табл. П.20.

Температура обмотки через t = 5 с после возникновения короткого замыкания

ºС .

–рабочая температура обмотки до КЗ (принимают 90 ºС ) .

Предельно допустимая температура обмоток при аварийном коротком замыкании: для обмотки из меди кл. А и Е 250 ºС, для кл. В 350 ºС [1].

4.3Определение механических сил в обмотках

Радиальная сила

Н.

Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН

МПа.

Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН

МПа,

т. е. 38,4 % допустимого значения 60 МПа.

Осевые силы в катушечной обмотке

Н

Н.

где мм (по рис. 8,а), т – множитель, зависящий от расположения обмоток, для расположения обмоток на рис. 8, б значение т = 4 [1]. Расстояние от стержня до стенки бака l"= 0,25 м.

Для многослойных цилиндрических обмоток ,и(направлениена рис.8,б к центру обмотки 2).

Максимальные сжимающие силы в обмотках

Н.

Н.

Рис. 8. Механические силы в обмотках трансформатора

а) схема расположения катушек обмотки ВН по рис.6.

б) схема осевых сил обмоток НН и ВН

Наибольшая сжимающая сила наблюдается в середине обмотки НН (обмотка 1), где F _сж1= 174715 Н. Напряжение сжатия на междувитковых прокладках

МПа,

что ниже допустимого значения 18÷20 МПа [1];

n – число прокладок по окружности обмотки; а – радиальный размер обмотки;

b – ширина прокладки (b = 0,04 ÷ 0,06 м для S_н< 63000 кВ·А).

5. Окончательный расчет магнитной системы

5.1Определение размеров пакетов и активной площади стержня и ярма

Выбрана конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной ­системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по табл. П.12 для стержня диаметром 0,260 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6 (рис. 9).

Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. П.12.

№ пакета	Стержень, мм	Ярмо (в половине поперечного сечения), мм
1	250 35	250 35
2	23025	230 25
3	21513	21513
4	195 13	19513
5	175 10	175 10
6	1558	15523
7	1209	—
8	105 6	—

Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,238 м. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. П.21.

см² м²; ярма –см² м².

Объем, угла магнитной системы

см² м².

Активное сечение стержня

м².

Активное сечение ярма

м².

Объем стали угла магнитной системы

м³.

а)

б)

Рис. 9. Магнитна система трансформатора:

а)сечение стержня и ярма; б) основные размеры магнитной системы.

Длина стержня (рис. 1 и 9)

м.

где l₀ и — расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма (рис. 1).

Расстояние между осями стержней

м.

где = 0,033 – расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней (по табл. П.7).

5.2Определение массы стержня и ярма

Масса стали угла магнитной системы

кг.

кг/м³ – удельный вес стали.

Масса стали ярм

кг.

Масса стали стержней

кг.

где кг;

кг.

Общая масса стали

кг.

5.3Определение потерь в стали магнитопровода

Расчет потерь холостого хода по [1].

Индукция в стержне

Тл.

Индукция в ярме

Тл.

Индукция на косом стыке

Тл.

Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.

Площадь сечения стержня на косом стыке

м².

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков определяются по табл. П.22:

для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:

при ТлВт/кг;Вт/м²;

при ТлВт/кг;Вт/м²;

при ТлВт/м²;

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенча­тым ярмом, без отверстий для шпилек, с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь в магнитопроводе применим выра­жение:

,

где k_п.д = 1,15 для трансформаторов S_н ≤ 63000 кВ·А

и k_п.д = 1,2, если S_н > 63000 кВ·А.

По табл. П.23 находим коэффициент .

Тогда потери холостого хода

Вт.

Полученное значение P_x составляет % от заданного значения.