Курсовая работа (т): Расчет силового трансформатора

Расчет силового трансформатора

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П.Грязева

Кафедра Электротехники и электрооборудования

Курсовая работа на тему

«Расчет силового трансформатора»

Выполнил: ст. гр. 121211

Сорокин А.В.

Вариант №53

Руководитель Чумаков А.В.

Тула 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.        ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2.      ВЫБОР ГЛАВНОЙ И ПРОДОЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

.        ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ МАГНИТОПРОВОДА

.        ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА

.        ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ОМБОТОК

.        РАСЧЕТ ОБМОТОК НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

.        РАСЧЕТ ОБМОТОК ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

.        РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

.        РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ОСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с ГОСТом 16110-82 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенных для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии, называется силовым.

В конструктивном отношении современный силовой трансформатор можно схематически представить состоящим из трех основных систем: магнитной, системы обмоток с их изоляцией, системы охлаждения и вспомогательных систем - устройств регулирования напряжения, измерительных и защитных устройств, арматуры и т.д. конструктивной и механической основой трансформатора является его магнитная система, которая служит для локализации в ней основного магнитного поля трансформатор. Она представляет собой комплект пластин или других элементов из электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранного в определенной геометрической форме.

Целью данной курсовой работы является изучение основных типов и конструкций трансформаторов методом его расчета.

В результате расчета необходимо:

выбрать конструкцию магнитной системы и конструкцию главной изоляции;

определить основные размеры трансформатора;

выбрать конструкцию и произвести расчет обмоток низшего и высшего напряжения;

определить потери короткого замыкания и напряжения короткого замыкания;

произвести расчет магнитной системы, определить параметры холостого хода.

Полученные в результате расчета значения величин не должны отличаться от заданных значений более чем на:

 - напряжение короткого замыкания;

 - потери короткого замыкания;

 - потери холостого хода;

 - ток холостого хода.

Выбор исходных данных для расчетов производим из таблицы 1 методички в соответствии с номером варианта.

Расшифровка условных обозначений масляных трансформаторов ТРДНС-32000/15-У1 ГОСТ 11920-85:

·              ТРДНС XXX / YY У1, УХЛ1

·              Т - трехфазный;

·              Р - обмотка низшего напряжения расщеплена на две;

·              Д - масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха;

·              Н - с регулированием напряжения под нагрузкой;

·              С - для собственных нужд электростанций;

·              ХХХ - Номинальная мощность кВА

·              YY - Класс напряжения обмотки ВН, кВ;

·              У1 - вид климатического исполнения.

ОПИСАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТИПА ТРДНС

Силовые трехфазные двухобмоточные с масляным охлаждением с дутьем, с переключением ответвлений под нагрузкой и повышенной стойкостью к токам короткого замыкания предназначены для собственных нужд электростанций. Трансформаторы ТРДНС 32000 по технике безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.2-75, выпускаются в соответствии с ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 11920-85. ГОСТ 11677-85;ГОСТ 11920-85.

Система циркуляции воздуха - принудительная. Охлаждение - естественное, масляное.Возможность регулирования напряжения под нагрузкой (диапазон РПН ±8 х 1,5% ).

Форма баков. Для типа ТДНС, ТРДНС изготавливаются овальные. При необходимости увеличения поверхности охлаждения часто используются радиаторы. Возможность перемещения трансформатора ТРДНС также предусмотрена - под верхней рамой бака располагаются крюки.

За циркуляцию воздуха отвечают вентиляторы, установленные снизу радиаторов и имеющие мощность двигателя 0,25 кВА.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недопустимых пределах. Не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки ТРДНС над уровнем моря не более 1000 м.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Масляные трансформаторы ТРДНС предназначены для наружной или внутренней установки умеренного (от + 40оС до - 45оС) климата.

1. определение основных электрических величин

1.1. Мощность одной фазы  и одного стержня

где - число стержней ,m-число фаз.

.2 Фазные напряжения и токи

 (2)

где  индекс 1 относится к ОНН,2 - к ОВН;

- номинальное линейное напряжение -ой обмотки, приведенное в задании.

Активная и реактивная составляющие напряжения короткого

замыкания,

2. выбор главной и продольной изоляции

Изоляция всех частей трансформатора относительно земли и друг относительно друга должна в течение всего срока службы (20-25 лет) обеспечивать необходимую электрическую прочность как при номинальном напряжении, так и при перенапряжениях, которые могут возникать в процессе эксплуатации. Перенапряжения могут вызываться процессами, происходящими в самой энергосистеме или иметь атмосферное происхождение. Первые носят название внутренних перенапряжений, вторые имеют несколько названий: внешние, атмосферные, грозовые. С точки зрения электрической прочности изоляции существенное значение имеют величина перенапряжений, длительность их воздействия и скорость нарастания. Электрическая прочность изоляции трансформатора достигается путем ограничения атмосферных и частично внутренних перенапряжений до определенной величины с помощью вентильных разрядников и надлежащим конструированием главной и продольной изоляции [2,с.8].

Определим класс напряжения масляного силового трансформатора и его испытательное напряжение (ГОСТ 1516.1-76) по [1, табл.4.1, с.169]. Под классом напряжения трансформатора понимается класс напряжения его обмотки высшего напряжения, т. е. номинальное напряжение (линейное) электрической системы, для работы на которую она предназначена. Для каждого класса напряжения установлено наибольшее рабочее напряжение, длительное воздействие которого изоляция должна выдерживать неограниченное время.

Для надежной работы трансформатора его изоляция должна испытываться в соответствии с ожидаемыми перенапряжениями, величины которых полностью определяются характеристиками защищающих его вентильных разрядников.

Электрооборудование каждого класса напряжения характеризуется определенными величинами испытательных напряжения рабочей частоты и импульсного напряжения. Испытательные напряжения по воздействию на изоляцию представляют собой эквивалент соответственно внутренним и атмосферным перенапряжениям с учетом отличия условий испытания от условий работы изоляции в эксплуатации и рода других обстоятельств. Программа, последовательность, условия и методы испытаний устанавливаются ГОСТами 11677-75 и 1516-73 [1, с.9]. Найденные данные сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Выбор конструкции главной изоляции масляных трансформаторов произведем на основании [1, с. 187]. Принятая конструкция главной изоляции представлена на рис.2.

Рис. 2

Минимальные изоляционные расстояния, в главной и продольной изоляции обмоток и отводов масляных обычно выбираются применительно к определенным конструкциям изоляции, для которых они проверены опытным путем. При распространении этих расстояний на какие-либо другие конструкции необходима новая опытная проверка. Так ,изоляционные расстояния главных изоляционных обмоток, указанные из табл. 4.4. и 4.5, можно принимать только при конструкционных материалов, указанных в пояснениях к этому рисунку. При этом предполагается, что хранение изоляционных материалов, заготовка, обработка, сушка и пропитка маслом изоляционных деталей выполняются в строгом соответствии с установленным технологичесским процессом.

Минимальные изоляционные расстояния  масляных трансформаторов определяются по [табл.4.4, с.183] - для обмоток низшего напряжения (ОНН) и по [табл.4. 5 стр.183] - для обмоток высшего напряжения (ОВН). При =80 кВ изоляционные расстояния указаны [рис.4.7.]

Таблица 2.1

Таблица 3.

Ширина каналов между катушками обмоток по условиям электрической прочности определяем по формуле:

где  - рабочее напряжение одной катушки.

Выберем ширину каналов по условиям охлаждения согласно [1,табл.9.2, с.426]. При этом длина вертикальных каналов принимается равной высоте цилиндрических обмоток, а длина горизонтальных каналов равна радиальному размеру винтовых и катушечных обмоток.

Таблица 9.2а.(стр.426). Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках. Масляные трансформаторы Таблица 2.2

Минимальные размеры канала  катушечных обмоток ВН в месте расположения регулировочных витков выбираются по [1, табл.4.9, с.192]: = 20 мм).

Таблица 2.3. Минимальные размеры канала  в месте расположения регулировочных витков обмотки ВН