Механические силы в обмотках

4.3 Механические силы в обмотках

Процесс короткого замыкания является аварийным режимом работы трансформатора. Вследствие многократного увеличения токов в обмотках, по сравнению с номинальными токами, в обмотках возникают ударные механические нагрузки, действующие на обмотки и части трансформатора, сильный перегрев обмоток, вызванный выделением большого количества тепла в проводниковом материале обмоток. Проверка обмоток на механическую прочность при КЗ включает:

- определение максимального тока КЗ трансформатора;

- определение механических сил между обмотками и их частями;

- определение механических напряжений в изоляционных опорных и межкатушечных конструкциях и в проводах обмоток;

- определение температуры обмоток при КЗ.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.23)

где  - номинальный ток соответствующей обмотки, А;

 - номинальная мощность трансформатора, МВ·А;

 - мощность короткого замыкания, равная согласно [4]:  = 500 МВ·А;  = 2500 МВ·А;  - напряжение короткого замыкания, %.

В начальный момент ток короткого замыкания вследствие наличия апериодической составляющей может значительно превысить установившейся ток и вызвать механические силы между обмотками, превышающие в несколько раз силы при установившемся токе короткого замыкания. Согласно общей теории трансформаторов это мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания определяется по формуле:

(4.24)

где  - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания, определяемый по формуле:

(4.25)

Суммарная радиальная сила, действующая на наружную обмотку и стремящаяся растянуть ее, равна:

(4.26)

На обмотку также действует осевая сила , которая алгебраически складывается из двух сил  и . Если нет разрыва в обмотке, то  = 0. Так как для рассчитываемого трансформатора регулировочные витки располагаются по высоте всего наружного слоя и соответственно разрыв в обмотке отсутствует, то  = 0.

(4.27)

Тогда полная осевая сила будет равна:

Учитывая взаимное расположение обмоток, имеем:

- сжимающая сила обмотки:

 = 0

- сила, действующая на ярмо:

 = 0

Для оценки механической прочности обмотки определяют напряжение сжатия во внутренней обмотке НН, возникающее под воздействием радиальной силы  и напряжения сжатия в прокладках межвитковой и опорной изоляции обмоток.

При определении напряжения сжатия от радиальной силы находится сила, сжимающая внутреннюю обмотку, условно рассматриваемая как статическая:

(4.28)

Напряжение на сжатие в проводе обмоток:

(4.29)

или при допустимом  МПа  допустимого.

Напряжение на разрыв в наружной обмотке АН имеет гарантированный запас и в трансформаторах мощностью до 6300 кВ·А может не рассчитываться.

Напряжение сжатия на опорных прокладках НН:

(4.30)

где - число прокладок на окружности обмотки ( = 8);

- радиальный размер обмотки, м;

 - ширина прокладки, м, принимается от 0,04 до 0,06 м [1].

или при допустимом  МПа  допустимого.

При расчете температуры обмоток при КЗ полагают, что вследствие кратковременного процесса можно не учитывать теплоотдачу от обмотки к маслу и считать, что все тепло, выделяющееся в обмотке, накапливается, повышая ее температуру. Если при расчете температуры обмотки учесть увеличение удельного сопротивления провода с его нагревом, а также теплоемкость металла провода и его изоляции, то, полагая изменение температуры обмотки с изменением времени линейным, можно конечную температуру обмотки ,°С, через , с, после возникновения КЗ определить по формуле (для алюминиевых обмоток) [2]:

(4.31)

где  - начальная температура обмотки, принимаемая за 90°С;

 - длительность КЗ, которая для трансформаторов с номинальным напряжением 35 кВ·А и ниже равна 4 с.

°С,

то ниже допустимой температуры для алюминиевых обмоток  = 200 °С.

Время достижения температуры 200 °С:

°С, (4.32)

Похожие работы

Тепловой расчет силового трансформатора

Скачать

27775

9

2

... работа по данной теме предполагает выполнение теплового расчета масляных трансформаторов с естественной циркуляцией масла и воздуха. Технические данные силовых трансформаторов приведены в приложении 1. 1.1 МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРА Тепловой расчет трансформатора выполняется для заданной мощности трансформатора и соответствующей ему конструкции бака [1]. Расчет заключается в ...

Электротехнические материалы, применяемые в силовых трансформаторах

Скачать

60867

8

0

... 27,6 105 Полиэтилен 1014 2,2 23 60 Полипропилен 1014 2 23,6 100 Тефлон (фторопласт) >2·1016 2,1 110 200 Сердечники. Сердечники силовых трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали. Электротехническая нелегированная сталь с нормированными свойствами в постоянных полях используется для изготовления магнитопроводов всех видов и самых сложных ...

Охрана труда. Безопасность эксплуатации силовых трансформаторов класса напряжения 110/35 кВ

Скачать

16550

3

3

... неполадок в трансформаторе, которые создают шум. 2. Использование индивидуальных средств защиты от шума: специальные наушники, вкладыши в ушную раковину, противошумные каски. 3. Пожарная безопасность при эксплуатации силовых трансформаторов класса напряжения 110 кВ Перечень горючих веществ и материалов в силовом трансформаторе: - трансформаторное масло; - твердая изоляция обмоток. ...

Трансформаторы

Скачать

27945

13

7

... пластины чаще всего имеют Ш-образную форму. Применяются также пластины Г-образной формы.   Ш - образная Г- образная После намотки трансформатора каркас должен быть возможно плотнее заполнен трансформаторной сталью. Набивать силовой трансформатор надо вперекрышку: на то место, где ...