Розрахунок основних електричних величин та головною ізоляції обмоток трансформатора
Розрахунок трансформатора починається з визначення основних електричних величин: потужності на одну фазу і стержень; номінальних струмів на стороні ВН і НН; фазних струмів і напруг.
# 168; Потужність однієї фази трансформатора, кВ * А,
S ф =,
де S - потужність трансформатора; m - число фаз.
S` =,
де C- число активних (несучих обмотки) стержнів.
Зазвичай для 3-фазних трансформаторів число фаз дорівнює числу стрижнів.
на стороні НН I1 =;
на стороні ВН I2 =,
де S - потужність трансформатора, кВ * А; U1і U2 - відповідні значення напруг обмоток, кВ.
Для однофазного трансформатора номінальний струм, А, визначається за формулою
I =.
При визначенні струмів потужність підставляється в кіловат-амперах (кв * А), а напруга в кіловольт (кВ).
# 168; Фазні струми, А, трифазних трансформаторів
при з'єднанні в зірку або зигзаг:
Iф = Iл;
при з'єднанні обмотки в трикутник
Iф =,
де Iл - номінальний лінійний струм трансформатора.
Схема з'єднання і група обмоток зазвичай задається.
при з'єднанні обмотки в зірку або зигзаг:
Uф =,
при з'єднанні обмотки в трикутник:
Uф = Uл,
де Uл - номінальна лінійна напруга відповідних обмоток.
# 168; Випробувальна напруга трансформатора
Необхідно для визначення основних ізоляційних проміжків, між обмотками і іншими струмопровідними деталями.
Ця напруга, при якому проводиться випробування трансформатора, а саме електрична міцність ізоляції.
Випробувальна напруга для кожної обмотки трансформатора визначається по табл. 1 або 2 в залежності від класу напруги відповідної обмотки.
Випробувальні напруги промислової частоти (50 Гц) для масляних силових трансформаторів (ГОСТ 1516.1-76)
клас
напруги, кВ
Таким чином, випробувальні напруги обмоток є критерієм визначення всіх ізоляційних проміжків в силовому трансформаторі.
Нижче наводяться основні таблиці, за якими визначаються ізоляційні проміжки головною ізоляції, геометричні розміри охолоджуючих каналів (табл. 3, 4). У табл. 5 - нормальна виткового ізоляція проводів різних марок.
Головна ізоляція. мінімальні ізольовані
відстані обмоток НН з урахуванням конструктивних вимог
(Для масляних трансформаторів)
Потужність трансформатора S, кВ * А
НН від ярма
L01, кВ
НН від стрижня, мм
400-630 *
1000-2500
630-1600
2500-6300
630 і вище
630 і вище
все потужності
Приймається рівним знайденому по випробувальному напрузі обмотки ВН
* Для гвинтової обмотки з випробувальним напругою Uісп = 5кВ розміри взяти з наступного рядка для потужностей 1000-2500 кВ * А.
Головна ізоляція. Мінімальні ізольовані відстані
обмоток ВН (НН) з урахуванням конструктивних вимог
Потужність трансформатора S, кВ * А
Uісп для ВН (НН), кВ
Між ВН (СН) і НН, мм
Виступ циліндра Lц2, мм
Між ВН (СН) і НН, мм
25-100
160-630
1000-6300
630 і вище
630 і вище
160-630
1000-6300
10000 і вище
18; 25 і 35
18; 25 і 35
18; 25 і 35
45
55
85 (прим. 1)
85 (прим. 1)
85
Примітки: 1. Для циліндричних обмоток мінімальне ізоляційне відстань a12 = 27 мм, електростатичний екран з ізоляцією - 3 мм. 2. При наявності прессующих кілець відстань від верхнього ярма L "o приймати збільшеним проти даних табл. 4. для трансформаторів 1000-6300 кВ * А на 45 мм; для двообмоткових трансформаторів 10000-63000 кВ * А на 60 мм і для триобмоткових трансформаторів цих потужностей на 100 мм. Відстань від нижнього ярма L'o і в цих випадках приймати по табл. 4.
Таблиця 5
Вибір нормальної витковой ізоляції
Випробувальна напруга обмотки, кВ
Товщина ізоляції на дві сторони, мм
ПКД, АПСД, ПСДК і АПСДК
Круглий провід 0,29-0,38
(0,30 і 0,40), прямокутний
провід 0,27-0,48 (0,30 і 0,50)
Для сухих пожежобезпечних трансформаторів
Круглий провід 0,17-0,21 (0,27-0,31) 0,30 (0,40)
Для масляних і сухих трансформаторів
Прямокутний провід 0,45 (0,50)
Для масляних трансформаторів
Для звичайних обмоток
Для переплетених обмоток
Примітка. У дужках вказані розрахункові розміри з урахуванням допусків.
Міжвиткова ізоляція циліндричних багатошарових обмоток і багатошарових котушкові обмотках наведені відповідно в табл. 6. і 7.
Таблиця 6
Нормальна междуслойная ізоляція
в багатошарових циліндричних обмотках
Сумарне робоча напруга двох шарів обмотки, В
Число шарів кабельного паперу на товщину листів, мм
Виступ междуслойной ізоляції на торцях обмотки (на одну сторону), мм
2 × 0,12
3 × 0,12
4 × 0,12
5 × 0,12
6 × 0,12
7 × 0,12
8 × 0,12
9 × 0,12
Примітка. Дані таблиці наведені для трансформаторів потужністю до 630 кВ * А включно.
При потужності від 1000 кВ * А і вище междуслойную ізоляцію слід приймати по таблиці, але не менше 4 × 0,12 мм, виступ ізоляції - не менше 20 мм.
Таблиця 7
Нормальна междуслойная ізоляція
в багатошарових циліндричних котушках обмотки
Робоча напруга двох шарів обмотки, В
товщина
ізоляції, мм
Примітки: 1. У багатошарової циліндричної обмотки з регулюванням в
останньому шарі розрив не виконується. 2. Мінімальний виступ шайби за габарит обмотки а = 6 мм. Ширина обмотки шайби b = 6-8 мм. 4. Товщина кутовий шайби 0,5-1 мм.
Конструкція ізоляції в листі розриву обмотки ВН показана на рис. 1.
Головна ізоляція обмоток сухих силових трансформаторів повинна вибиратися відповідно до табл. 9. і 10.
Мал. 1. Конструкція ізоляції в місці розриву обмотки ВН
Ізоляція обмоток ВН сухих трансформаторів, мм
Примітки. 1. Див. Примітку до табл. 9. 2. Для гвинтової обмотки при Uісп для НН 3 Кв ставити циліндр d01 = 2,5-5 мм і приймати a01 не менше 20 мм.
Для ілюстрації основних ізоляційних проміжків представлені рис. 2, 3, і 4.
Мал. 2. Головна ізоляція обмотки ВН для випробувальних напруг від 5 до 85 кВ. Штриховими лініями показані можливі шляхи розряду, що визначають розміри lц
Причому головна ізоляція для трансформаторів з обмоткою ВН на 110 кВ (випробувальну напругу 200 кВ) вибирається по рис. 3.
Головна ізоляція сухих трансформаторів пояснюється рис. 4.
Для визначення мінімальних допустимих ізоляційних проміжків між відводами від обмоток до проходять ізоляторів відповідно від заземлених частин трансформаторів і обмотками представлені в табл. 11 і 12.
Для пояснення величин, наведених в табл. 11, 12, представлений рис. 5.
Для циліндричних обмоток з круглого або прямокутного проводу дуже часто потрібно вибирати поздовжні (осьові) охолоджуючі канали. Розміри таких каналів вибираються згідно табл. 13. і 14 відповідно для масляних і сухих трансформаторів.
Мал. 3. Головна ізоляція обмотки класу напруги 110 кВ з введенням на верхньому кінці обмотки (випробувальну напругу 200 кВ)
Мал. 4. Головна ізоляція обмоток сухих трансформаторів
Мінімальні допустимі ізоляційні відстані
від відводів до заземлених частин
Випробувальна напруга відведення, кВ
Горизонтальні охолоджуючі канали для сухих трансформаторів в залежності від класу ізоляції і щільності теплового потоку приймаються по табл. 15.
Горизонтальні охолоджуючі канали в масляних трансформаторах в межах від 4 до 15 мм.
Сухі трансформатори, горизонтальні канали. вибір ширини
каналу по допустимому перевищення температури та щільності
теплового потоку на поверхні обмотки q, Вт / м2
допустиме
перевищення температури, С °
Щільність теплового потоку, Вт / м2,
при ширині каналу