Выбор и описание конструкции трансформатора

Реферат

В данном курсовом проекте  составлены технические условия, выбрана  конструкция и приведены электромагнитный и тепловой расчёты трехфазного  двухобмотачного силового масляного  трансформатора общего назначения со следующими данными:

─ номинальная мощность 63 кВ×А;                                                                                                                  

─ номинальное напряжение обмотки ВН 6 кВ;

─ номинальное напряжение обмотки НН 0,4 кВ;

─ потери холостого хода 240 Вт;

─ потери короткого замыкания 1280 Вт;

─ ток холостого хода  2.8 %;

─ напряжение короткого  замыкания 4.5 %;

─ частота питающей сети 50 Гц;

─ число фаз 3;

─ регулирование напряжения ПБВ ±2x2.5 %;

─ схема и группа соединения обмоток У/У_н-0;

─ естественное масляное охлаждение (М).

         Данный трансформатор предназначен для наружной установки в

условиях умеренного климата при длительной нагрузке для 

обеспечения электрической  энергией промышленных объектов.

Остальное соответствуют  требованиям межгосударственных

стандартов   ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 12022-76.

 

 

 

Содержание

Введение.....................................................................................................…....

1.Технические условия................................................................................…... 

1.1.Технические требования.......................................................................

1.2.Методы контроля...................................................................................

1.3.Указания по эксплуатации....................................................................

1.4.Гарантия поставщика.......................................................................….

  2.Выбор и описание конструкции трансформатора…...................................

2.1.Общая конструктивная схема трансформатора................................

2.2.Конструкция магнитной системы..........................................................

2.3.Система обмоток...................................................................................

2.4. Вспомогательная   система..................................................................

3.Основные расчеты.............................................................................

3.1 Определение основных электрических величин…............................

3.2 Выбор изоляционных промежутков.....................................................

3.3 Определение основных размеров трансформатора........................

3.4 Расчет обмотки НН…............................................................................

3.5 Расчет обмотки ВН…….....................................................................…

3.6 Расчет потерь и напряжения короткого замыкания...........................

3.7 Механический расчет.............................................................………….

3.8 Расчет магнитной системы…...................................................…...…..

3.9 Расчет потерь  холостого хода.......................................................…..

3.10 Расчет тока холостого хода.............................................................…

3.11 Рабочие характеристики.......................................................................

3.12 Тепловой расчет.................................................................................…

Заключение..............................................................................….......................

Список литературы............................................................................................

 

Введение

 

На современных  электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами.

Назначение  силовых трансформаторов – преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. Силовые трансформаторы подразделяются на два вида. Трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, или для питания приемников электрической энергии, не отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. Трансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются  особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. К числу таких сетей или приемников электрической энергии относятся подземные рудничные сети и установки, выпрямительные установки, электрические печи и т. п.

Особо важными  задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия  материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть потерь энергии всего трансформаторного парка. 

Коэффициент полезного действия трансформатора очень велик и для большинства  их составляет 98-99 %. В трансформаторах  серии ТМ потери холостого хода снижены до 50 %, потери короткого замыкания на 20-25 %, однако вследствие увеличения числа ступеней трансформации в сетях, роста общей мощности трансформаторного парка, общие потери в парке уменьшились в меньшей степени. Поэтому одной из важнейших задач является существенное уменьшение потерь энергии в трансформаторах, т.е. потерь холостого хода и короткого замыкания.

Уменьшение потерь холостого хода достигается путем применения холоднокатаной рулонной  электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами,  низкими удельными потерями и низкой удельной намагничивающей мощностью.

Новые конструкции магнитных  систем характеризуются применением косых стыков пластин в углах системы, стяжкой стержней и ярем кольцевыми бандажами, вместо сквозных шпилек в старых конструкциях, и многоступенчатой формой сечения ярма  в плоских магнитных системах.

Уменьшение  потерь короткого замыкания достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках. В значительной мере это стало возможно после замены медного провода алюминиевым в силовых трансформаторах общего назначения мощностью до 16000 кВ×А.

Сокращение  расхода изоляционных материалов, трансформаторного масла и металла, применяемого на изготовление баков и систем охлаждения трансформаторов, может быть достигнуто путем снижения испытательных напряжений и уменьшения изоляционных расстояний при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки  изоляции и применения новых средств защиты трансформаторов от перенапряжения. Большой эффект в деле экономии конструктивных материалов дает также применение новых систем форсированного охлаждения  с направленной циркуляцией масла в каналах обмоток и эффективных охладителях.

Для обеспечения  экономной работы сетей и надлежащего  качества энергии, отпускаемой потребителям, т.е. для поддержания постоянства напряжения, возникает необходимость в расширении выпуска трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой ( РПН ).

Поскольку в  настоящее время в эксплуатации находятся трансформаторы как с  алюминиевыми обмотками, так и с медными, то целесообразно проектировать те и другие с одинаковыми параметрами и напряжением короткого замыкания, потерями и током холостого хода. Особое развитие должны получить работы по исследованию шума трансформаторов, нормированию его уровня, разработке методов измерения и понижения уровня шума.

Целью курсового проекта  является углубленное изучение методики проектирования трансформаторов на примере силового трехфазного двухобмоточного  масляного трансформатора общего назначения, мощностью   63 кВ∙А. Поставленная цель выполняется при решении следующих задач:

• изучение основных тенденций развития и проблем современного трансформаторостроения;
• составление технических условий на проектируемый трансформатор;
• выбор конструкции трансформатора;
• выполнение электромагнитного, механического, теплового, экономического и других расчетов для ряда вариантов; выбор варианта расчета, наиболее полно удовлетворяющего техническим условиям;
• конструктивная разработка общего вида и основных узлов конструкции спроектированного трансформатора.

 

1 Технические условия

 

Настоящие технические  условия распространяются на силовой  трёхфазный двухобмоточный трансформатор  общего назначения мощностью 63 кВ·А, предназначен для приема, передачи и распределения электрической энергии в линиях электропередач и электрических сетях.

 

1.1 Технические требования

 

Трёхфазный силовой  трансформатор мощностью 63 кВ×А должен соответствовать требованиям действительных технических условий и комплекта документации ГОСТ 12022-76.

1.1.1 Основные  параметры и размеры

1.1.1.1 Основные параметры приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Основные  параметры	Условное обозначение	Единица Измерения	Величина
Полная мощность трансформатора	S	кВ·А	63
Номинальное линейное напряжение	UЛ1	кВ	6
Номинальное линейное напряжение	UЛ2	кВ	0.4
Схема и группа соединения обмоток	У / Ун - 0	—	—
Число ступеней регулирования	ПБВ	ступ.	5
Пределы регулирования	—	%	±2х2,5
Потери холостого хода	РО	Вт	240
Потери короткого замыкания	РK	Вт	1280
Напряжение короткого  замыкания	UK	%	4.5
Ток холостого хода	IO	%	2.8
Частота питающей сети	f	Гц	50
Число фаз	m	—	3
Характер нагрузки	SI	—	—
Способ охлаждения	M	—	—
Категория размещения	1	—	—

 

1.1.1.2 Габаритные и установочные  размеры:

- полная высота –1192 мм;

- высота до крышки –760 мм;

- ширина – 485 мм;

- длина – 870 мм;

 

1.1.2 Характеристики

1.1.2.1 Трансформатор должен  соответствовать требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 11920-85 и рабочим чертежам, утверждённым в установленном порядке.    

1.1.2.2 Согласно требованиям  стандарта ГОСТ 11677-85 в готовом трансформаторе отклонения от заданных величин не должны превышать:

- плюс-минус 10 процентов  для напряжения короткого напряжения;

- плюс 10 процентов для  потерь короткого замыкания;

- плюс 15 процентов для  потерь холостого хода;

- плюс 30 процентов для  тока холостого хода.

При проектировании допускается  отклонения в половину от указанных  выше.

1.1.2.3 Трансформатор должен  соответствовать следующим показателями  надёжности: вероятность безотказной работы за наработку 8800 часов – не менее 0,995; срок службы до первого капитального ремонта не менее 12 лет; полный срок службы – не менее 25 лет.

1.1.2.4 Трансформатор должен  быть рассчитан на продолжительный  режим работы при нагрузке обмоток  1,05·I_max , при условии, что напряжение обмотки на ответвлении соответствует номинальному.

1.1.2.5 Допустимые продолжительные  нагрузки, а также систематические  аварийные перегрузки и их длительность в зависимости от графика нагрузки, температуры окружающей среды, должны соответствовать требованиям стандарта ГОСТ 14209-76.

1.1.2.6 Трансформатор должен  выдерживать без повреждений  внешние внезапные короткие замыкания при любом ответвлении при испытаниях по стандарту ГОСТ 20243-74.

1.1.2.7 Регулирование напряжения должно осуществляться переключением витков обмотки ВН без возбуждения (трансформатор обесточен с обеих сторон) – ПБВ; пять ступени по 2,5 %.

1.1.2.8 Трансформатор должен  допускать параллельную работу  с двухобмоточными трансформаторами.

1.1.2.9 Активная часть трансформатора должна помещаться в баке, герметически закрытом крышкой и заполненном трансформаторным маслом, по физико-техническим показателям соответствующий требованиям стандарта ГОСТ 10121-76.

1.1.2.10 Бак трансформатора  должен выдерживать избыточное давление 35 кПа.

1.1.2.11 К стенкам бака  крепятся радиаторы, оси фланцев  которых должны отстоять от дна и крышки бака не менее чем на 15 см.

1.1.2.12 На стенках бака  должна располагаться арматура  для слива и отбора пробы  масла, причём последняя должна находиться в нижней части бака на высоте не более 10 мм от дна бака.

1.1.2.13 Для регенерации  масла трансформатор должен иметь  термосифонный фильтр, который крепится  к стенкам бака.

1.1.2.14 На стенках бака  должны быть предусмотрены крюки  для подъема трансформатора.