Мінімальна ширина охолоджувальних каналів в обмотках

 масляних трансформаторів

     Для визначення перепаду температури на поверхні обмоток із прямокутного або круглого провода з горизонтальними каналами необхідно користуватися емпіричною формулою:

= ∙0,35 ,                             (8.8)

де  - коефіцієнт, що враховує рух масла усередині обмотки та дорівнює:

1,0 – для природного масляного охолодження;

0,9 – для масляного охолодження з дуттям;

0,7 – з примусовою циркуляцією масла;

 - коефіцієнт, що враховує перешкоди конвекції масла і дорівнює:

1,0 – для зовнішніх обмоток ВН;

1,1 – для внутрішніх обмоток НН;

 - коефіцієнт, що враховує вплив на конвекцію масла у горизонтальних каналах і визначається за табл.8.3 залежно від співвідношення висоти каналу до ширини обмотки

Таблиця 8.3

Величина коефіцієнта  в (8.8)

	0,07-0,08	0,08-0,09	0,1	0,11-0,12	0,13-0,14	0,15-0,19	0,2 і більше
	1,10	1,05	1,0	0,95	0,90	0,85	0,80

     Після визначення внутрішнього і зовнішнього перепадів температури в обмотках для кожної обмотки визначають середнє перевищення її температури над середньою температурою масла за формулою:

=2/3 + .

8.3. Тепловий розрахунок бака

     Оскільки втрати в трансформаторі пов'язані з його потужністю, то при виборі конструкції бака можна орієнтуватися на потужність трансформатора (табл.8.4).

     Після вибору типу бака слід визначити його мінімальні внутрішні розміри, які визначаються зовнішніми габаритами активної частини та мінімально необхідними ізоляційними відстанями від обмоток і відводів до стінок бака.

     Визначення ізоляційних проміжків від відводів до обмотки ВН та стінки бака відбувається за табл.2.14 і 2.15 з урахуванням виробничих допусків і товщини відводів.

Таблиця 8.4

Типи баків силових масляних трансформаторів

Рис. 8.4. До визначення основних розмірів бака

     Згідно з рис.8.4, основними розмірами бака, які необхідно визначити, є:

     -  - ізоляційна відстань від ізольованого відводу обмотки ВН до власної обмотки і однакова їй за величиною відстань цього відводу  до стінки бака за табл.2.14;

     -  - діаметр ізольованого відводу обмотки ВН: для класів напруг 10 і 35 кВ, =20 мм при потужності до 10000 кВА і =25 мм для більших потужностей;

     -  - ізоляційна відстань від відводу обмотки НН до обмотки ВН за табл.2.15;

     -  - ізоляційна відстань від відводу обмотки НН до стінки бака за табл.2.14;

     -  - діаметр ізольованого відводу від обмотки НН, що дорівнює , або розмір неізольованого відводу обмотки НН (шини), що дорівнює 10-15 мм.

     Визначення цих відстаней проводиться окремо для відводів обмоток ВН і НН. Мінімальні внутрішні розміри бака визначають за рис.8.4.

     Мінімальна ширина, м,

 .              (8.9)

     Мінімальна довжина бака силового трансформатора для класів напруг 6, 10 і 35 кВ, м,

=2 + +2 10^-3 ,                               (8.10)

де = + + .

     Розміри, визначені за (8.9) і (8.10), є достатніми також з точки зору тепловіддачі.

     Глибина бака визначається висотою активної частини і мінімальною відстанню від верхнього ярма до кришки бака, що забезпечує розміщення внутрішніх частин прохідних ізоляторів і перемикачів під кришкою бака.

     Висота активної частини, м,

= +2 + ∙10^-3 ,                             (8.11)

де =30÷50 мм – товщина підкладки під нижнє ярмо.

     Відстань від верхнього ярма трансформатора до кришки бака  можна визначити за табл. 8.5.

Таблиця 8.5

Мінімальна відстань від ярма до кришки бака

     Загальна глибина бака (рис.8.4,б), м,

= + .                                   (8.12)

     Середнє перевищення температури зовнішньої поверхні стінки бака, труб, охолоджувачів над навколишнім повітрям  визначається за формулою:

= ,                         

де  - сумарні розрахункові втрати трансформатора;

 - поверхня випромінювання бака;

 - поверхня конвекції бака, тобто повна розгорнута сумарна поверхня його гладкої частини, труб, хвиль, охолоджувачів.

     Величини поверхонь випромінювання і конвекції бака визначають за формулами:

     Гладкий бак. Для гладкого бака поверхня випромінювання дорівнює його зовнішній поверхні і дорівнює також поверхні конвекції прямокутного бака

= =2( + ) + ∙0,5 ;                   (8.13)

овального бака

= =[2( – )+ ] + ∙0,5 ,                   (8.14)

де , ,  - розміри бака за рис.8.4, м;

поверхня кришки бака, м²;

;

0,16 – подвоєна ширина верхньої рамки бака;

0,5 – коефіцієнт, що враховує закриття поверхні кришки вводами та арматурою.

Бак із стінками у вигляді хвиль. На рис. 8.5 зображена стінка овального бака трансформатора у вигляді хвиль та форма і розміри однієї хвилі. При виборі основних розмірів стінки дотримуються співвідношень, що дають достатньо повне використання повітряного та масляного каналів хвилі: відношення ширини повітряного каналу хвилі  до ширини масляного каналу , / =2,5; мінімальна ширина масляного каналу =10 мм; найбільша глибина хвилі =300 мм; висота хвилястої стінки  на 0,1 м менша від попередньо розрахованої глибини бака; товщина стінки =0,8÷1,0 мм.

     Стінки такого бака виготовляють з тонколистої сталі товщиною 0,8÷1 мм. Він широко використовувався для трансформаторів потужністю до 630 кВА, але декілька десятків років тому назад був замінений баком з охолоджувальними трубами. Тепер деякі іноземні фірми випускають трансформатори потужністю до 630 кВА такого типу з розширником або в герметичному виконанні без розширника та повністю залиті маслом. Останні при нагріванні і охолоджені масла компенсують об’єм масла пружними деформаціями хвиль стінки.

Рис.8.5. Форма і основні розміри стінки бака з хвилями

     Повна поверхня випромінювання бака, м²,

= + + ∙0,5 ,                    (8.15)

де  - поверхня випромінювання стінки, м²,

=[2( – )+ ( +2 ∙10^-3)] ;

 - поверхня верхньої рами бака, м²,

=0,1 ;

=( + +2 )∙10^-3 – крок хвилі;

=[2( – )+ ]/  - число хвиль;

 - поверхня кришки бака.

     Повна поверхня конвекції бака, м²,

= + + ∙0,5 ,                    (8.16)

де  - поверхня конвекції стінки, м²,

=  ; 

 - розгорнута довжина хвилі, м,

=(2 + –0,86с)∙10^-3 ;

 - коефіцієнт, що враховує погіршення конвекції повітря в повітряних каналах хвиль =1– ; = / .

     Бак з охолоджувальними трубами. Число рядів труб вибирається від одного до чотирьох залежно від необхідної поверхні конвекції. Сусідні труби різних рядів розміщують одна над іншою. На рис.8.6 зображена одна із конструкцій стінки трубчастого бака.

     Усі труби мають радіус згину . Труби можуть бути круглі або овальні. Кроки труб у рядах  і між рядами  можуть бути різними.

     Порівняльні дані труб наведені в табл.8.6.

     За формулою (8.12) і рис. 8.4 наближено визначаємо глибину бака трансформатора . Відстань між центрами отворів зовнішнього ряду труб b (  на рис. 8.6) менша за висоту  на суму . Ці відстані залежать від конструкції верхньої рами бака, довжини прямої ділянки зовнішнього ряду труб  (  на рис. 8.6), форми перерізу труб.

Рис. 8.6. Елементи трубчастого бака

     Після визначення основних розмірів бака, вибору форми перерізу труби і числа рядів труб визначають розміри труб у всіх рядах та визначають поверхні випромінювання і конвекції бака у такій послідовності.

Таблиця 8.6