Визначення ізоляційних проміжків

Ізоляційні проміжки залежать від класу напруги трансформатора. Клас напруги визначається величиною довгостроково припустимої номінальної напруги, прикладеного до обмотці ВН, для кожного класу напруги установлена величина іспитової напруги перемінного струму з частотою 50 Гц. Крім цього, нові типи трансформаторів випробуються імпульсною напругою. Класи номінальних і іспитових напруг приведені в таблиці 2.4. При класі напруги 20 кв і вище вхідні витки обмотки ВН виконуються з посиленою ізоляцією.

Таблиця 2.4

Клас напруги , кв	До 1
Іспитова напруга, кв

Для класу напруги 35 кв у трансформаторах 1-го і 2-го габаритів у якості захисту від перенапруг під внутрішнім шаром обмотки ВН установлюється металевий екран у виді незамкнутого циліндра з латунного листа товщиною 0.5 мм. Циліндр з'єднуються з лінійним кінцем обмотки й ізолюється від внутрішнього шару обмотки звичайної междуслойной чи ізоляцією электрокартоном товщиною 0,1 див. Така ж ізоляція встановлюються зі сторони каналу.

У масляних трансформаторах ізоляція розділяються на зовнішню (ізоляція відводів у повітрі) і внутрішню (ізоляція обмоток, відводів, перемикача в олії).

У даних методуказаниях приводяться зведення про внутрішню ізоляцію. Питання, зв'язані з зовнішньою ізоляцією, викладаються [1,5,10].

Внутрішня ізоляція у свою чергу підрозділяється:

а) на поперечну ізоляцію між обмотками й ізоляцію обмоток від стрижня (ізоляція поперек вікна).

Загальний розмір ізоляційних проміжків поперек вікна позначається через , див.

б) на подовжню ізоляцію між обмотками і ярмом - , див.

Ізоляційні проміжки в залежності від потужності трансформатора і його класу напруги приведені в таблиці 2.5 і 2.6

Таблиця 2.5 Мінімально припустимі ізоляційні проміжки для обмоток НН

, ква	Клас напруги, кв	НН від ярма 0,5, мм	НН від стрижня , мм
25-250	До 1
400-630	До 1	Див. примітка

Примітка: відстань приймаються рівним відстані для обмотки ВН

Таблиця 2.6 Мінімально припустимі ізоляційні відстані для обмоток ВН

, ква	Клас напруги, кв	ВН від ярма	Між ВН і НН	Між ВН і НН
		,мм	,мм	, мм	,мм	,мм	,мм	,мм
25-100	3 і 6		-		2,5			-
160-630	3 і 6		-					-
25-400

Ширина вертикальних охолодних каналів - між концентрами обмотки в залежності від висоти обмоток ( ) вибирається по таблиці 2.7

Таблиця 2.7

, мм	До 300	300-500	500-1000
, мм

Для таблиць 2.5 і 2.6 основні ізоляційні проміжки показані на малюнку 2.1. Крім вищевказаних, у таблицях 2.5 і 2.6 приведені наступні ізоляційні проміжки [1,2]:

- товщина ізоляційної шайби, мм при класі напруги 35 кв;

- товщина ізоляційного циліндра між обмотками НН і ВН, мм;

- виступ цього циліндра за висоту обмоток, мм;

- товщина междуфазной перегородки, мм.

2.2.4. Визначення коефіцієнта заповнення обмоток провідниковим матеріалом

Середнє значення коефіцієнта вибирається в залежності від класу напруги і потужності трансформатора согласно таблиці 2.8

Таблиця 2.8

1. Потужність (ква)
2.Клас напруги, кв	6 10	6 10	6 10	6 10 35
3.	0,53 0,49	0,55 0,51	0,56 0,52	0,58 0,54 0,43

1.
2.	6 10 35	6 10 35	6 10 35	6 10 35
3.	0,59 0,55 0,49	0,6 0,55 0,51	0,61 0,57 0,53	0,62 0,6 0,55

Приблизно величину можна визначити як середнє арифметичне коефіцієнтів заповнення обмоток ВН і НН ( і ). Більш точно величина визначаються по формулі:

, (2,10)

де

- відношення плотностей струму в обмотках ВН ( ) і НН ( ); для економії обмотувального проводу рекомендується приймати в інтервалі

; - відношення повного числа витків в обмотці ВН ( ) до номінальному числу витків ( ),

- додаткове число витків обмотки ВН поверх номінальних, визначається заданим діапазоном регулювання напруги трансформатора; При діапазоні чи регулювання , виразивши числа витків у відносних одиницях (по відношенню до номінальному числу витків), одержимо:

З обліком середньої розрахункової щільності струмів обмоток ( ), регулювальних витків в обмотці ВН і обраного відношення щільності струмів кожної з обмоток відповідно рівні:

, (2,11) , (2,12)

2.2.5 Вибір коефіцієнта закриття поверхні обмоток і питомого теплового навантаження обмоток .

Коефіцієнт враховують закриття поверхні обмоток дистанцирующими і кріпильними рейками і расчитывается по формулі:

, (2.13)

де:

- число і ширина рейок (прокладок) по окружності котушки обмотки;

- коефіцієнт пропорційності між середнім діаметром обмоток і

діаметром стрижня.

Для трансформаторів потужністю від 25 до 630 ква значення =0,850,42.

Величина середнього питомого теплового навантаження обмоток трансформатора робить істотний вплив на термін служби ізоляції і величину приведених витрат. Величина належні забезпечувати перегрів обмоток над олією не вище 25 ⁰С.

У якості оптимальних можна рекомендувати зони значень , приведених у таблиці 2.9.

Таблиця 2.9. Значення які рекомендуються, для мідних тр-рів.

Діапазон потужностей КВА	, Вт/м².
	Мідь	Алюміній
25 100	450 750	350 450
160 630	400 800	400 500

2.2. Алгоритм попереднього оптимизационного розрахунку трансформатора.

Для одержання розрахункового варіанта трансформатора в зоні мінімуму приведених витрат на трансформацію розрахунок рекомендуються вести в наступному порядку:

2.3.1. Оцінити величину по даним п. 2.1, розрахувати величину економічного відношення втрат по (2.4).

2.3.2. Вибрати початкове (пускове) значення активної складової напруги короткого замикання , щоМ у ході розрахунку уточнюється шляхом ітерацій.

Величина в % орієнтовно визначається по формулі:

, %

де:

- повні втрати короткого замикання, обирані по чи каталогу ДСТ

для трансформатора даної потужності і класу напруги, Ут.

Величина для розглянутого діапазону потужностей трансформаторів

змінюється в межах (3,01,2) %. Великі значення відносяться до

трансформаторам меншої потужності.

2.3.3. Розрахувати:

а) Основні втрати в обмотках, у Вт:

(2.15)

б) Втрати в сталі, Ут:

(2.16)

в) Попередню величину маси електротехнічної сталі, кг:

(2.17)

г) Попереднє значення маси провідникового матеріалу обмоток, кг:

(2.18)

д) Середню щільність струму в обмотках, А/мм²:

, (2.19)

де:

2,4 для мідних і 13 для алюминевых обмоток.

е) Фазні струми обмоток, А:

; (2.15) ; (2.20)

ж) Загальну ширину всіх обмоток (двох фаз) у вікні трансформатора (малюнок 2.1) у мм:

, (2.21)

де:

; - щільність провідникового матеріалу,

для міді - 8,9 кг/дм³ ;

для алюмінію - 2,7 кг/дм³ ;

- реактивна складова напруги короткого

замикання, %; коефіцієнт 0,95 враховує ефект від дії полючи

розсіювання при відключенні регулювальних витків;

- складова приведеного каналу розсіювання між обмотками 1 і 2,

яка залежить від схеми розміщення обмоток.

Для схеми 1 , а для схеми 2 ;

- коефіцієнт Роговского, у попередньому розрахунку приймається рівним 0,95.

Тут необхідно уточнювати правильність вибору схеми розміщення обмоток

(п.2.21).

Звичайно попередньо вибирається найбільше розповсюджена схема розміщення обмоток 2 з і мм.

Величина уточнюються по формулі:

; (2.22).

де:

- вибирається по рекомендаціям п.2.2.4 , а величина по таблиці 2.9.

Розрахована по (2.22) величина округляються до найближчому дискретному

значенню (1,625 чи 0,875). Якщо уточнене значення відповідають

іншій схемі розміщення обмоток, то вибирається інша схема, визначається

, що відповідає цій схемі, уточнюється ширина обмоток по (2.21) і

уточнюється теплове навантаження обмоток по формулі

; (2.23).

ж) Попередню ширину кожної з обмоток у вікні і ширину вікна F.

(2.24).

(2.25).

(2.26).

де:(малюнок 2.1, 2.2.)

(2.27).

и) Діаметр стрижня магнитопровода ( у мм ) по формулі:

, (2.28).

де:

; ;

;

Для схеми 1 , а для схеми 2 .

к) По шкалі стандартних діаметрів виходячи з розрахованої величини діаметра

( Д), вибирається найближчий нормалізований ( Д_н) і уточнюється відповідний цьому діаметру й індукція в стрижні :

; (2.29).

де:

л) Кількість витків обмотки ВН:

(2.30).

Отриману величину округляють до найближчого цілого.

м) Середня висота обмоток, див:

(2.31).

де:

- ширина приведеного каналу розсіювання, мм; , для схеми 1 ,

для схеми 2 .

н) Висота вікна магнитопровода, мм:

де:

п) Маса стали магнитопровода, кг:

Отримана величина не належні відрізнятися від попереднього

розрахованої більш, ніж на 3 %. Якщо ця різниця більше, те варто виконати ітерацію, тобто. повторити весь розрахунок з уточненим значенням , що

визначається по формулі:

, % (3.34).

де:

Тут також необхідно уточнити величину у відповідності зі скоректованим значенням індукції в стрижні . Після досягнення необхідної точності збігу величин і по (2.1) розраховуються приведені витрати і попередній варіант розрахунку закінчується.

Для виконання попереднього оптимизационного розрахунку і проектних досліджень на ПЭВМ необхідно підготувати вихідні дані для розрахунку (таблиця 2.10) і занести їх з дисплея в шаблон вихідних даних.

Таблиця .2.10. Вихідні дані для розрахунків трансформатора на ПЭВМ (приклад).

Найменування і розмірність Вихідної величини	Значення

Тип трансформатора	ТМ 250 / 35
Потужність номінальна , ква
Число фаз , m
Частота f, Гц
Напруга короткого замикання , %
Співвідношення перемінних і постійних утрат ,
Співвідношення стоимостей обмоток і магнитопровода	0,7
Марка стали
Товщина листа стали	0,3
Матеріал обмоток	Al
Фазна напруга НН, кв	0,4
Фазна напруга ВН, кв	5,724
Теплове навантаження обмоток, Ут/м²
Ізоляція між обмотками ВН і НН , мм.
Коефіцієнт заповнення обмоток	0,55
Межфазная ізоляція , мм.
Ізоляція від стрижня до обмотки НН , мм.
Охолодний канал в обмотках , мм.
Індукція в стрижні, Тл	1,65
Ізоляція НН від ярма , мм.
Ізоляція ВН від ярма ,мм.

Таблиця 2.11. Результати попереднього оптимизационного розрахунку на ПЭВМ і основні вихідні дані для детального розрахунку.

											МО
кВА	%	Тл	кг	кг	А/мм²	--	--	--	--	мм	мм

Н
Мм	Вт/м²	%	Вт	Вт	--	мм	мм	Гр	--	--