Расчет трансформатора

Основой, на которой закреплены все неподвижные детали, является бумажно-бакелитовый цилиндр. Все подвижные детали собраны на длинном валу, который представляет собой бумажно-бакелитовую трубку. В каждом положении ламельный или подвижный сегментный контакт соединяет два соседних неподвижных контакта. Все три фазы такого переключающего устройства работают синхронно.В трансформаторах III габарита про напряжении до 35кВ используются трёхфазные переключающие устройства, представляющие собой три однофазных устройства барабанного типа П6 и П8, собранных в единый блок. Каждое из них работает как самостоятельное однофазное устройство. Осевой размер трёхфазного переключающего устройства находят увеличением в три раза осевого размера А однофазного переключающего устройства (Рисунок 9.). Переключающие устройства типа П6 и П8 просты по конструкции и надёжны в эксплуатации.Таблица 2. Размер однофазного переключателя типа П6.Тип переключателяРазмеры, ммП6-200-350/11АBCДFabd236126591142514878Переключающее устройство типа П6 размещается на уровне обмотки и крепится в деревянной раме с помощью бакелитовых цилиндров. Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок или комбинированными из деревянных стержней и бумажно-бакелитовых трубок.Рисунок10– Конструкция и схема работы однофазного переключающего устройства барабанного типа П6:1- штифт;2- переходная трубка;3- трубка;4- диск;5- втулка;6- контактные кольца;7- коленчатый вал;8- контактные латунные стержни;9- подводящий провод (кабель).Рисунок 11 – Крепление переключателя барабанного типа на активной части трансформатора: 1-колпак привода; 2-фланец, приваренный к крышке бака; 3-крышка бака; 4-вал привода; 5-штанга привода; 6-ярмовая балка; 7-деревянная рама; 8-защитный бумажно–бакелитовый цилиндр; 9-короткий цилиндр; 10-переключатель; 11-текстолитовая шпилька; 12-кабель.7.2 Выбор и размещение отводов.Отводы представляют собой проводники, которые соединяют обмотки трансформатора между собой, с проходными или опорными изоляторами и с переключателями.При больших линейных токах отводы выполняют проводом с прямоугольным сечением. Плотность линейного тока в алюминиевых проводах масляных трансформаторов допускается около 2 МА/м2. Они должны быть надёжно изолированы от бака, заземлённых частей (прессующие кольца, ярмовые балки и др.), а также от всех токоведущих частей, то есть от обмоток и других отводов. В отводах классов напряжения до 35 кВ при диаметре более 0,0052 м провод не изолируется или на него надевают бумажно-бакелитовую трубку. Отводы с рабочим напряжением 25-30 кВ, не имеющие собственной изоляции, при переходе через деревянные планки изолируются электрокартоном толщиной 0,0002м на сторону. Проводники отводов удерживаются в требуемом положении креплениями. Необходимое число и расположение мест креплений зависят от устройства отводов и сечения проводников. В масляных трансформаторах применяется крепление отводов деревянными (буковыми) планками. Деревянные крепления обмоток представляют собой систему связанных между собой вертикальных и горизонтальных планок. Вертикальные планки (стойки, скреплённые вверху и внизу горизонтальными планками) крепятся к ярмовым балкам стальными шпильками. Местами крепления могут быть: горизонтальная полка балки, вертикальное ребро жёсткости балки, специально приваренная к балке пластина или угольник и так далее (Рисунок 11).Отводы зажимаются между горизонтальными планками, одна из которых (основная) закрепляется на вертикальных стойках, а другая (прижимная) стягивает отводы. В одной из горизонтальных планок или в обеих делают вырезы, соответствующие размерам проводников отводов. Чтобы горизонтальные планки не соприкасались, глубину выреза в одной планке (другая без выреза) для отводов в бумажно-бакелитовых трубках с наружным диаметром до 0,004 м следует брать на 0,002 м меньше диаметра трубки.Ширина планок в трансформаторах III габарита 0,02…0,04 м. Размеры вертикальных планок (стоек) 0,04х0,04 м в трансформаторах III габарита.Рисунок12- Конструкция крепления отводов: 1 - верхняя ярмовая балка;2- вертикальная деревянная планка;3 - отвод обмотки ВН;4 - сдвоенные деревянные горизонтальные планки;5 - буковые или стальные шпильки;6 - стальные шпильки или болты;7 - деревянный брусок;8 - приваренная к балке пластина;9 - обмотка ВН;10- изогнутая пластина или уголок.7.3 Выбор и размещение вводов.В масляных трансформаторах обмотки присоединяются к электрической сети проходными изоляторами, или вводами, которые вставляются в отверстия в крышке или стенках бака. Ввод состоит из токоведущей части в виде металлического стержня или шины и изолятора, отделяющего токоведущую часть от крышки.Ввод должен надёжно обеспечивать изоляцию токоведущего стержня от заземлённой крышки или стенок бака со стороны масла и со стороны воздуха, а также давать возможность присоединения трансформатора к внешней сети. Вводы разрабатываются на определённый класс напряжения и номинальный ток.Съёмный ввод на напряжение до 10кВ и ток до 600А состоит из одного фарфорового изолятора, который закрепляется на крышке бака нажимными кулачками и токоведущими шпильками или болтами (Рисунок 12).Применение съёмных вводов позволяет отказаться от механической связи крышки бака с активной частью трансформатора. Размещение вводов на крышке бака показано на Рисунке 13.Таблица 3. Минимальные расстояния между вводами на крышке бака.Номинальная мощностьНоминальное напряжениеобмоткиРасстояние между осями вводов, ммСхема соединения обмотокДЕДо 6300 кВ∙АДо 10 кВ200150Д/УТаблица 4. Основные параметры и размеры изоляторов.Тип изолятораКласс напряженияНоминальный ток, АОсновные размеры, ммПНТ-6/10/2506-1025045130386510515240556555*- П- проходной; Н- наружной установки; Т- для трансформаторов.Рисунок 13 – ввод для наружной и внутренней установки на напряжение до 10кВ, для токов до 600А: 1- медная шпилька;2- латунная гайка;3- латунный колпак;4- стальная шпилька;5,6- стальная гайка и шайба; 7- резиновое кольцо; 8- фарфоровый изолятор; 9- стальной штампованный фланец; 10- кулачок; 11- резиновое уплотнение; 12- токоведущая шпилька.Рисунок14– Размещение вводов на крышке бака трансформатора7.4 Крепление активной части трансформатора в баке.Крепление активной части трансформатора III габарита может осуществляться двумя способами. При применении первого способа точка крепления активной части внутри бака винт 3 на рисунке 12, ввёрнутый во втулку5 и упирающийся в пластину 2. Пластина усилена косынками 1 и приварена к верхнейполке верхней ярмовой балки. Втулка, в свою очередь, приварена к стенке бака 4. Резьбовое соединение винта с втулкой герметизировано гайкой 8 и уплотнительным кольцом 6. Резьбовое соединение гайки с винтом закрыто колпачком 7, приваренным к гайке.Рисунок 15 – Крепление активной части трансформатора с помощью винтов, ввёрнутых во втулку: 1 - косынка; 2 - пластина; 3 - винт; 4 - стенка бака; 5 - втулка; 6 - кольцо; 7 - колпачок; 8 - гайка.Внутренние металлические части трансформатора, находясь в электрическом поле, приобретают некоторый потенциал. Поэтому между отдельными металлическими частями, а также между ними и баком возникают разности потенциалов. Хотя они, как правило, невелики, но могут превзойти электрическую прочность небольших изоляционных промежутков, разделяющие металлические части, и вызвать разряды, которые разлагают масло. Во избежание этого магнитопровод и ярмовые балки заземляют с помощью лужёных медных лент размером (0.3х30 или х40)·10 -3м или шинок, соединяющих верхние слои верхнего ярма магнитопровода с ярмовыми балками, которые, через элементы крепления активной части трансформатора соединяются с баком и заземлением трансформатора. Один конец ленты помещают между пластинами на расстоянии 0.01 м от края ярма на глубину 0.04…0.07 м, а другой прикрепляют болтом к полке верхней ярмовой балки.7.5 Выбор вспомогательной аппаратуры.7.5.1. Расширитель.Работа трансформатора сопровождается изменением его температуры и, как следствие, колебаниями уровня масла. Установка расширителя позволяет существенно уменьшить открытую поверхность масла, соприкасающуюся с воздухом, ограничив его окисление, а также предохранить масло в баке от увлажнения и загрязнения. Влага и грязь, попадающие в расширитель, собираются в его нижней части и удаляются. Расширитель снабжается указателем контроля масла (уровня). Расширитель располагается вдоль узкой стороны бака, справа от него, если смотреть на трансформатор со стороны вводов ВН.Таблица 5. Размеры расширителя в метрах.Полный объём Размеры расширителя, мДиаметр соединительного патрубка, мМасса масла, кгВнутренний диаметрдлинаТолщина стенокВ расширителеВ баке трансформатора2500,471,440,00140,501051950Рисунок 16– Крепление расширителя диаметром 470 мм: 1 – пластины опор-ные; 2 – стенка расширителя; 3 – пояса; 4 – угольники крепящие, приваренные к опорным пластинам; 5 – шпильки, приваренные к крышке бака; 6 – крышка бака; 7 – гайка; 8 – маслоуказатель трубчатый; 9 – воздухосушитель встроенный, 10 – трубопровод, соединяющий расширитель с крышкой бака; 11 – реле газовое; 11 – грязевик; 13 – кольцо для подъема расширителя; 14 – пробка; 15 – кран плоский.7.5.2. Воздухоосушитель.Для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в расширитель, используется выносной воздухоосушитель, который связан с воздушным пространством расширителя трубопроводом и крепится на баке трансформатора так, чтобы смотровое стекло воздухоосушителя находилось на уровне глаз человека - примерно на 1,6 м от земли.Вынесенный воздухоосушитель представляет собой цилиндр, наполненный силикагелем марки КСМ, пропитанный хлористым кальцием. В нижней части воздухоосушителя помещен масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Этот (сосуд) затвор предотвращает свободный доступ в воздухоосушитель воздуха и очищает его от посторонних примесей. В верхней части цилиндра устанавливается патрон, заполненный индикатором- силикагелем. Патрон имеет смотровое отверстие закрытое стеклянным диском. По мере увлажнения силикагель в патроне меняет свою окраску с голубой на розовую.Рисунок 17 – Воздухоосушитель выносной. 1-крышка масляного затвора; 4-силикагель-осушитель; 5-силикагель-индикатор; 9-соединительный патрубок; 10-смотровое окно; 11-патрон; 12-окно маслоуказателя.7.5.3 Термосифонный фильтр.Для увеличения срока службы трансформаторного масла, на трансформа-торе устанавливается термосифонный фильтр, производящий непрерывную очистку масла от продуктов окисления, образующихся в процессе эксплуатации. Термосифонный фильтр представляет собой цилиндр, в который помещена решетка с сорбентом. Сорбент отбирает измасла влагу, шлам, кислоты и перекисные соединения, ускоряющие процесс старения масла и твердой изоляции обмо-ток трансформатора. Термосифонный фильтр заполняется сорбентом - силикогелем марки КСК.Таблица 6. Характеристики термосифонного фильтра.Тип фильтраРазмеры, мМасса, кгdт.фАпhт.фdпмасла втрансформаторемассасиликагеляТФ – 250,2621,201,4660,111600…250025Рисунок 18– Термосифонный фильтр типа ТФ – 251 – пробка для выпуска воздуха, 2 – пробка для спуска грязи, 3 – кран7.5.4 Газовое реле.Для своевременного обнаружения внутренних повреждений, приводящих к местному нагреву отдельных деталей и выделению газов, в трансформаторе устанавливается реле типа РГ - 43 - 66 в патрубке между крышкой бака и рас-ширителем. При повреждениях происходит разложение масла, органической изоляции и выделение газа, который поднимается вверх, к крышке трансформатора, попадает в маслопровод расширителя и далее в корпус газового реле. Газ вытесняет оттуда масло, и сигнальный поплавок замыкает цепь сигнализации.7.5.5 Выхлопная труба.Для предохранения бака трансформатора от деформации при очень сильных взрывообразных выделениях газов на трансформаторе устанавливается выхлопная труба. Она представляет собой длинный стальной цилиндр, сваренный из листовой стали толщиной 0,0015 м, нижним основанием прикрепленный к крышке бака трансформатора. Внешний конец трубы закрыт мембраной (стеклянным диском), которая при повышении давления разрушается, и масло с газами выбрасывается наружу. Внутренняя полость верхней части трубы соединяется трубкой диаметром 0,018 ... 0,021 м с внутренней полостью расширителя, и таким образом, воздух в верхней части трубы сообщается с атмосферой через воздухоосушитель расширителя.Диаметр трубы выбирается в зависимости от диаметра расширителя.Таблица 7. Размеры выхлопной трубы трансформатора.Диаметр расширителя, мДиаметр выхлопной трубы, dв.т, мТолщина стеклянной мембраны, м0,47…0,940,150,0025Рисунок 19. Выхлопная труба трансформатора: 1- собственно труба; 2,3-прокладка; 4,6-фланец; 5-кольцо упорное; 7-мембрана стеклянная; 8,9-болт,гайка.7.5.6 Термометр.Трансформатор снабжается дистанционным сигнальным маномеметрическим термометром типа ТС - 100. Его корпус со шкалой и указательной стрелкой для удобства считывания размещается на стенке бака, на высоте 1,5 от уровня пола (грунта). Термометр снабжается двумя сигнальными контактами, которые могут быть установлены на любых точках шкалы.7.5.7 Радиатор.Для масляной системы охлаждения, можно применить прямотрубные радиаторы.Основным элементом прямотрубных радиаторов являются трубчатые секции, изготовленные из круглых прямых труб диаметром 30 мм и толщиной стенки 1,2 мм, которые ввариваются в коллекторы. Расположение труб в радиаторе коридорное. Шаг труб в секции и между секциями 65 мм. Трубы укладываются в ряд по 10 штук (6х10=60 труб )Таблица 8. Размеры прямотрубного радіатора.h, мHр, мГабаритные размерыLx М. мFр, м2F2,м2Масса радиатора,кгМасса масла,кг1,51,850,63 х 0,7111,3411,84147,786,4Рисунок 20 – Прямотрубный радиатор из круглых труб.7.5.8 Прочие вспомогательные устройства.Для отбора пробы масла и спуска масла из бака в нижней части бака устанавливается кран, позволяющий регулировать струю масла. Заливка масла в бак производится через краны, используемые для присоединения термосифонного фильтра. В днище бака устанавливается пробка для спуска отстоя и остатков масла после слива его через нижний кран. Для передвижения по рельсам трансформатор снабжается поворотными каретками.8. Сопоставление технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформаторов.Таблица 9. Сравнительная таблица показателей.ПоказательПроектируемый трансформатор(по расчету)Серийный трансформатор(по заданию)Потери короткого замыкания Pk, Вт1567818000Напряжение короткого замыкания uk, %5,615,5Потери холостого хода P0, Вт33803650Ток холостого хода i0, %1,4011,4Масса стали магнитной системы mст, кг1995,6152005Масса обмоточного провода mоб.пр., кг348,977480ЗаключениеНа основе заданных параметров произведён электромагнитный расчёт трансформатора, определены механические силы в обмотках, масса. Составлена Т-образная схема замещения. Изучена конструкция и её особенности для данной серии масляных трансформаторов. Технико-экономические показатели проектируемого трансформатора сопоставлены серийному.Список литературы.1. Монюшко Н.Д., Сигалов Э.А., Важенин А.С. Расчет трансформаторов: Учебное пособие по курсу "Электрические машины" для студентов- заочников - Челябинск: ЧПИ, 19862. Монюшко Н.Д. и др. Расчет трансформаторов, Конструкция и тепловые расчеты: Учебное пособие для студентов-заочников - Челябинск: ЧПИ, 19873. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов - 5-е изд.-М.: Энергоатомиздат, 1986