Расчёт температуры нагрева обмоток при коротком замыкании
Действующее значение установившегося тока КЗ
А.
Коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую
.
Мгновенное максимальное значение тока КЗ
iк,mах
=
· kmax
Iк,y =
1,414 · 1,454 · 1527,3 = 3140,54 А.
Допустимая продолжительность протекания тока КЗ
,
где допустимая продолжительность внешнего короткого замыкания
принимается tк,max = 15 с.
Согласно ГОСТ 11677-85 наибольшую продолжительность КЗ на
зажимах трансформаторов принимают на стороне обмотки ВН с
напряжением до 35 кВ длительностью 4 с
Температура обмотки через tк = 4 с после возникновения КЗ:
– для медных обмоток
oс.
θн = 90oс – начальная температура обмотки, установлена ГОСТ 11677-85
Предельно допустимые температуры обмоток при КЗ для
различных классов нагревостойкости материалов установлены в ГОСТ
11677-85(табл. 37[1]).
Для медных обмоток макс. допустимая температура равна 250 oс.
Время достижения температуры 2500С, для «медных» обмоток
tк250 ≈ 2,5 (uк / Jвн)2 = 2,5 · (5,67 / 2,464)2 = 13,24 с.
Расчёт механических сил в обмотках
Радиальная механическая сила на одну обмотку
Fяp = 0,628 · (iк,mах · Wвн)2 · β · kр · 10-6 =
= 0,628 · (3140,54 · 280)2 · 1,316 · 0,962 · 10-6 = 6,15 · 106 Н.
Осевая сила
Foc = Fяp · аР / (2 · Hо) = 6,15 · 106 · 0,0285 / (2 · 0,56027) = 0,156 · 106 Н.
Дополнительная осевая сила
Foc,д = Fяр · hx / (аР · kр · kx) = 6,15 · 106· 0,00184 / (0,0285 · 0,962 · 4) = 0,103 · 106 Н.
Т.к. hx › 0, то значение коэффициента kx ≈ 4; Принимается kx = 4.
Максимальная сжимающая сила
Fсж = Foc + Foc,д = (0,156 + 0,103) · 106 = 0,259 · 106 Н.
Напряжение на сжатие в проводниках обмоток
σсжнн = Fсж · 10-6 / (2 · π · Wнн · Пв,нн) =
= 0,259 · 106 · 10-6 / (2 · 3,1416 · 64 · 154,3 ·10-6) = 4,17 мПа.
Масса участков магнитной системы
Усредненное значение удельной массовой плотности стали
γст = 7650 кг/м3.
По принятому размеру D0 по табл. 29 определяем:
– геометрическое сечение ярма
Пя,с = 0,01883м2;
– объем угла
Vу = 0,00242 м3;
– высоту ярма (по ширине наибольшего листа)
hя = 0,155м.
Масса угла
Му = Vу Кз γст = 0,00242 · 0,96 · 7650 = 17,77 кг.
Масса стержней
Мс= с ⋅Пф,с Кз (Н + hя) ⋅γст – с ⋅Му =
= 3 · 0,01835 · 0,96 · (0,62027 + 0,155) ∙ 7650 – 3 ·17,77 = 260,12 кг;
активное сечение стержня
Пс = Пф,с Кз = 0,01835 · 0,96 = 0,017616 м2.
Масса ярм
Мя = 4 ⋅Пя,с ⋅ Кз ⋅А ⋅ γст – 4 ⋅My =
= 4 · 0,01883 · 0,96 · 0,32502 · 7650 – 4 · 17,77 = 108,70 кг;
активное сечение ярма
Пя = Пя,с Кз = 0,01883 · 0,96 = 0,01808 м2.
Масса стали
Мст = Мс + Мя + 2 ⋅ с ⋅Му = 260,12 + 108,70 + 2 · 3 · 17,77 = 475,44 кг.
Суммарная масса активных материалов
ΣМ = Мст + Мнн + Мвн + Мо,нн + Мо,вн =
= 475,44 + 164,65 + 226,06 + 17,417 + 3,941 = 887,508 кг.