Расчёт и проектирование трансформаторной подстанции 10/0,4

      

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Расчетная часть

В данном пункте дипломного проекта перед нами стоит задача по выбору трансформаторов, автоматических выключателей и секционных выключателей.

2.1. Выбор и расчёт трансформатора.

 

При выборе трансформатора зададимся старой нагрузкой  и учтём что данная подстанция будет в будущем снабжать электроэнергией больше число потребителей.

Из источника 11 выбираем наиболее подходящий трансформатор:

 

 

Расчет  трансформатора начинается с расчета  основных электрических величин  – мощности на одну фазу и стержень, номинальный ток на стержнях ВН и  НН, фазные токи и напряжения, все  расчетные формулы приведены  из  [12,243-255]. 

    Мощность  одной фазы и одного стержня, кВА,

     ,           (1.1)

    где S – мощность трансформатора;

    m – число фаз;

      – мощность одной фазы.

      кВА.

    Номинальные линейные токи на сторонах, А,

    ВН: А,      (1.2)

    где – напряжение высокой стороны;

      – ток высокой стороны.

    НН: А.

    Фазные  токи обмоток при схеме соединения звезда равны линейным токам.

      А,                 (1.3)

      А.

    Фазные  напряжения обмоток ВН и НН при  соединении звезда в  меньше

    линейных.

      В,       (1.4)

      

2.2 Выбор  изоляционных расстояний и расчет  основных размеров трансформатора.

 

   Для определения изоляционных расстояний между обмотками и другими  токоведущими частями и заземленными деталями трансформатора, существенное значение имеют испытательные напряжения, при которых проверяется прочность изоляции тр-ра.

    По  табл. 5.1 из [12,77] определяем испытательное напряжение для обмоток ВН и НН ( по классу напряжения)

      кВ и  кВ

    По  табл. 4.1 из [12,54] выбираем предварительно тип обмоток:

    Обмотка ВН при напряжении 10 кВ и токе 92,4 А – непрерывная и обмотка НН при напряжении 0,69 кВ и токе 1340,3 А – непрерывная. 

    По  табл. 5.3 из [12,83] находим изоляционные расстояния для ВН, а по табл.

    5.2 из [12,82] находим изоляционные расстояния для НН: 

    Обмотка ВН:

      Для стороны ВН от ярма (мм): мм,

      Между ВН и НН (мм): мм, мм,

      Между ВН и ВН (мм): мм;

   Выступ цилиндра (мм): мм,

    Обмотка НН:

    Для стороны НН от ярма (мм): мм,

    Обмотка НН от стержня (мм): мм, мм, мм,

 Выступ  цилиндра (мм): мм, 

Расчет  основных размеров трансформатора: 

    Определяем  диаметр стержня:

      см,       (2.1)

где коэффициент определяющий соотношение между шириной и высотой трансформатора. По табл. 6.1 из [12, 96] выбираем

коэффициент Роговского, принимаем 

- реактивная составляющая напряжения КЗ,%

 индукция в стержне, принимаем  Тл,

 коэффициент заполнения сталью, принимаем 

ширина приведенного канала рассеяния  трансформатора, см

     см;                                  (2.2)

    где см;          (2.3)

коэффициент канала рассеивания, определяется  по табл. 6.3 [12,104] .

=                      (2.4) 

где реактивная составляющая напряжения КЗ, %;

активная  составляющая напряжения КЗ, %

Берем нормализованный диаметр D₀=24 см по табл. 9.1 [12,153],где

П_Ф.С=408 см², П_Ф.Я=409 см². Vу=8,27

Выбираем  сталь марки 3405 толщиной 0,3 мм с жаростойким  покрытием с отжигом по табл. 3.2 и 3.3 [12,50], к_З=0,96 – коэффициент заполнения. 

    Определяем  ЭДС витка:

     В.                                               (2.5)

    где активное сечение стержня, см²,

    

    Определяем  высоту обмотки

     см;              (2.6)

    где см;           (2.7)

    

    где средний диаметр между обмотками, см;

    а – принимаем для алюминиевого провода, а=1,43.

 

          

2.3. Выбор конструкции и расчёт  обмоток НН и ВН

 

       Расчет обмотки НН 

    Расчет  обмоток трансформатора начинают с  обмоток низкого напряжения, расположенной  между стержнем и обмоткой ВН. 

      Число витков на одну фазу  обмотки НН

     ;          (3.1)

    где – ЭДС одного витка,

      – число витков на одну  фазу

      шт

      Уточняем ЭДС одного витка:

     ;          (3.2)

      В.

      Действительная индукция в стержне:

     ;         (3.3)

      Тл.

      Ориентировочное сечение витка:

     ;          (3.4)

    где – средняя плотность тока

      мм².

по  табл. 7.1 [12,108] – средняя плотность тока равна 1,8 А/мм² для алюминиевого провода.

Обмотку выбираем непрерывную.

Выбираем  провод по табл. 7.2 [12,110] с изоляцией на две стороны 0,5 мм приближаясь к максимально возможному значению П_В.НН расчетное, т.к. обмотка непрерывна, а в таблице такого значения нет, то берем четыре провода с сечением 99,94 мм², причем рекомендуется выбирать провод с максимально возможным значением параметра b:

АПБ × n_пр * , где n_пр=8, т.е. восемь проводов в витке;

АПБ × 8 *  
 

  Уточняем плотность тока:

;          (3.5)

 А/мм². 
 

  Число катушек на одном стержне: 

шт     (3.6)

где h_КАН – высота канала выбрана равной 0,4 см.

  Число витков в катушке:

        (3.7)

  Определяем высоту обмотки:

;      (3.8)

где к_у – коэффициент усадки, принимаем равным 0,95;

 см.

  Определяем радиальный размер  обмотки:

 см.      (3.9)

  Внутренний диаметр обмотки:

 см.      (3.10)

  Наружный диаметр обмотки:

 см.      (3.11) 

         Расчет обмотки ВН 

 Число  витков на одну фазу:

;        (3.12)

.

  Число витков на одной ступени  регулирования:

;         (3.13)

 витков.

  Число витков на ответвлениях:

+5%

+5%

+2,5%

+2,5%

, номинальное число витков.  

-2,5%

-2,5%

-5%

-5%  
 

  Ориентировочная плотность тока:

;         (3.14)

 А/мм². 

  Ориентировочное сечение витка:

;          (3.15)

 мм². 

Выбираем  непрерывную обмотку.

Выбираем  реальное сечение провода по табл. 7.2 [1,110] с изоляцией на две стороны 0,5 мм приближаясь к максимально возможному значению П_В.НН расчетное.