Общие замечания. Определяются изоляционные расстояния между отводами, обмоткой ВН и баком, размеры бака: длина, ширина и глубина бака через высоту активной части

Определяются изоляционные расстояния между отводами, обмоткой ВН и баком, размеры бака: длина, ширина и глубина бака через высоту активной части трансформатора. Находится среднее превышение температуры масла над воздухом, среднее превышение температуры бака над воздухом. Определяется предварительное значение необходимой поверхности конвекции бака.

Бак трансформатора должен обеспечивать при минимальных внешних размерах хорошую теплоотдачу, позволяющую отвести в окружающую среду все тепло от активных частей трансформатора.

Потери мощности и количество отводимого тепла увеличиваются с номинальной мощностью трансформатора. Вследствие этого с ростом необходимо увеличивать теплоотдающую поверхность, что достигается усложнением конструкции бака. Тип бака трансформатора с естественной циркуляцией масла (т. е. в нашем случае) приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Типы баков силовых масляных трансформаторов

Тип бака	Пределы применения по мощности, кВ×А
Бак с гладкими стенками	До 40
Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами	100–6300
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами	2500–10000
Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый)	40–1600

Для всех вариантов заданий данного курсового проекта заданная мощность трансформатора достаточно высока, что не позволяет обойтись просто гладким баком без дополнительных охлаждающих элементов (радиаторов или труб). Диапазон мощностей трансформаторов для каждого типа охлаждающих элементов достаточно широк, что не позволяет сразу определить, какой тип охлаждения подойдет для конкретного типа трансформатора. В настоящее время трубчатые баки применяют редко вследствие использования более технологичных баков с навесными радиаторами.

Размеры бака зависят от габаритных размеров активной части и минимально допустимых изоляционных расстояний от обмоток и отводов до стенок бака. Потребуются следующие изоляционные расстояния:

– от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние от этого отвода до стенки бака;

– от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН;

– от отвода НН до стенки бака;

– определено ранее по формуле (результаты расчета приведены в табл. 3.2).

По табл. 5.3 определите необходимые для расчета бака минимальные изоляционные расстояния между отводами, обмоткой ВН и баком (рис. 5.3, а).

Таблица 5.3

Допустимые изоляционные расстояния

Изоляционное расстояние, мм (рис. 5.3)	Наличие изоляции отвода	Испытательное напряжение отвода, кВ
До 25
,	–				–
Изоляция 4 мм
	–
Изоляция 4 мм

Далее определим размеры собственно бака.

Минимальные длина и ширина бака трехфазного трансформатора классов напряжения 6, 10 и 35 кВ (рис. 5.3, б) (т. е. в нашем случае):

, (5.26)

, (5.27)

где – расстояние между осями соседних стержней по формуле (4.3); – наружный диаметр обмотки ВН, по формулам (2.102), (2.113), (2.133) для соответствующего типа обмотки ВН; , , , , − по табл. 5.3; – диаметр изолированного отвода ВН, мм при классах напряжения до 35 кВ включительно и мощностях до 10000 кВ∙А (т. е. подходит для всех вариантов трансформаторов), мм при больших мощностях (в данном проекте таких трансформаторов нет); – диаметр изолированного отвода обмотки НН, равный при напряжении обмотки НН 3,15 кВ и более, или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10–15 мм при напряжении обмотки до 1 кВ (см. свой вариант).

Высота активной части трансформатора

, (5.28)

где − толщина подкладки под нижнее ярмо, мм; – высота стержня магнитопровода; – высота ярма магнитной системы, равная ширине центрального пакета стали ярма .

Глубину бака определяют по высоте активной части и расстоянию от верхнего ярма до крышки бака (рис. 5.3), необходимому для установки и крепления вводов, переключателя регулирования напряжения и отводов:

, (5.29)

где – по формуле (5.28); – по табл. 5.4.

Таблица 5.4

Минимальные расстояния от ярма до крышки бака

Класс напряжения трансформатора, кВ	Расстояние , м
	0,16
	0,16
	0,30
	0,85; 0,4*

* При горизонтальном положении переключателя между ярмом и крышкой бака (реечные переключатели типа ПТР). Остальные расстояния даны для вертикальной установки переключателя (переключатели типа ПТЛ-6, ПТЛ-0-15).

По найденным размерам бака предварительно определяют требуемую из условий охлаждения поверхность конвекции , исходя из которой рассчитывают систему охлаждения. Необходимую поверхность конвекции приближенно определяют по потерям мощности и длительно допустимым перепадам температур между обмоткой, маслом, баком и окружающим воздухом при условии, что температура наиболее нагретой обмотки не превысит максимально допустимую для изоляции класса А температуру 105 °С при температуре окружающего воздуха +40 °С (ГОСТ 11677–85).

При максимально допустимой температуре обмотки 105 °С длительно допустимое среднее превышение температуры обмотки над воздухом при номинальной нагрузке равно 65 °С. Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, над воздухом должно быть не более величины:

, (5.30)

где – большее из двух значений и , подсчитанных для обмоток НН и ВН по формулам (5.25).

Среднее превышение температуры бака над воздухом

, (5.31)

где − по формуле (5.30); – перепад температуры между маслом и стенкой бака, можно принять равным 5–6 °С.

По требованиям ГОСТ 11677–85 превышение температуры верхних слоев масла над воздухом не должно превосходить 60 °С. Для выполнения этого условия полученное значение должно удовлетворять неравенству

°С. (5.32)

Если неравенство (5.32) не удовлетворяется, то следует принять °С и определить значение :

, (5.33)

где принять равным 5–6 °С.

Предварительное значение необходимой поверхности конвекции бака

, (5.34)

где , – потери короткого замыкания и холостого хода по формулам (3.19) и (4.9); − по формуле (5.31) или (5.33).

По найденному значению определяют вид, число и размеры охлаждающих элементов, которые подбирают так, чтобы их суммарная поверхность конвекции приблизительно была равна .