Расчет силового трансформатора 560ква

Введение

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети или энергосистемы. Потребители электрической энергии (электроприемники) рассчитаны на напряжение 380 / 220 В или 6,3 (10 кВ). Подавляющая часть электроприемников имеет номинальное напряжение 220 или 380 В. Генераторное напряжение (напряжение, на котором производится электроэнергия) не превышает 20 кВ.
Потребителей электроэнергии чрезвычайно много и они рассредоточены по территориям. Производство же электроэнергии по целому ряду причин (наличие энергоресурсов, экономическая целесообразность создания больших единичных мощностей генераторов) сосредоточено в относительно небольшом количестве мест. Отсюда встает проблема передачи больших мощностей электроэнергии на большие расстояния. Такая передача невозможна на напряжении потребителей и даже на генераторном напряжении. Поэтому напряжение для передачи на большие расстояния повышают до 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ и выше (до 1150 кВ).
Для преобразования энергии одного напряжения в энергию другого напряжения применяют такие преобразовательные устройства, как трансформаторы. Суммарная мощность всех трансформаторов в 5 … 6 раз превышает суммарную установленную мощность всех генераторов.
Трансформатор – это статическое устройство, не имеющее вращающихся частей. Любое устройство преобразования энергии имеет потери, например, в двигателях внутреннего сгорания КПД не превышает 40 … 45 %. У трансформаторов же КПД может (при больших мощностях) доходить до 99,5 %. Однако, необходимость многоступенчатой трансформации энергии и установки в сетях трансформаторной мощности, в несколько раз превышающей генераторную, приводит к тому, что общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенной величины. В целом на потери в трансформаторах расходуется до 6 % всей электроэнергии, выработанной электростанциями. Поэтому одной из важнейших задач, решаемых трансформаторостроением, является задача уменьшения потерь энергии в трансформаторах, главным образом, потерь холостого хода.
При проектировании трансформаторов стремятся применяемые материалы, в первую очередь проводниковые и магнитные, использовать до предела их возможностей (плотности тока в обмотках, магнитная индукция в стали магнитопроводов). Даже небольшое улучшение, скажем свойств трансформаторной стали, приводит к значительному снижению потерь, а также массогабаритных показателей трансформаторов, и следовательно, дает хороший экономический эффект.

Задание на курсовую работу по курсу «Электромеханика».

Тема: Расчет трансформатора. Вариант 15.

Исходные данные:
– Мощность: S = 560 кВА;
– Число фаз: m = 3;
– Схема и группа соединения: Y / YН – 0;
– Частота сети: f = 50 Гц;
– Напряжение обмотки высшего напряжения: UВН = 10000 В;
– Число ступеней регулирования: 4;
– Напряжение обмотки низшего напряжения: UНН = 230 В;
– Ток холостого хода: i0 = 6 %;
– Мощность потерь холостого хода: Р0 = 2500 Вт;
– Напряжение короткого замыкания: uК = 5,5 %;
– Мощность потерь короткого замыкания РК = 8500 Вт.

Целевая установка: Выработка навыков самостоятельного применения полученных знаний для решения конкретных практических задач, привитие навыков самостоятельного проектирования, производства расчетов, обоснования принимаемых решений.

Основные вопросы, подлежащие разработке:
1. Расчет основных электрических величин трансформатора;
2. Выбор изоляционных расстояний, и расчет основных параметров;
3. Выбор конструкции и расчет обмоток НН и ВН;
4. Расчет параметров КЗ;
5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода;
6. Определение КПД трансформатора и силовой расчет;
7. Тепловой расчет трансформатора;
8. Расчет массы трансформатора.

К защите представить:
1. Пояснительную записку объемом 25 … 40 стр.;
2. Габаритный чертеж магнитной системы трансформатора с обмотками.

Расчетная часть проекта.

Прежде всего необходимо выбрать (в задании это не указано) охлаждающую среду для активной части трансформатора (магнитопровод с обмотками). Несмотря на высокий КПД трансформаторов в них имеются потери энергии в виде выделений тепла и это тепло необходимо отводить в окружающую активную часть среду. Нужно также выбрать материал обмоток.
Трансформаторы напряжением до 1 кВ выполняют преимущественно «сухими» – с воздушным охлаждением. Трансформаторы напряжением 35 кВ и выше выполняют с жидкостным (масляным) охлаждением. Трансформаторы напряжением 6 и 10 кВ могут быть и сухими и масляными. Примем для проектируемого трансформатора масляное охлаждение, как обеспечивающее лучшие массогабаритные показатели.
В электротехнике применяются два основных материала для обмоток: медь и алюминий, и тот и другой материалы имеют свои преимущества и недостатки. Медь несколько дороже алюминия, но имеет гораздо лучшую электропроводность, и следовательно, обеспечивает меньшие потери энергии в обмотках. Это имеет существенное значение в условиях экономии электроэнергии. В советские времена трансформаторы изготавливались преимущественно с медными обмотками. Примем для проектируемого трансформатора в качестве материала для обмоток – медь.

1. Расчет основных электрических величин трансформатора.

Мощность одной фазы и одного стержня:
S' = = = 186,7 кВА.
Номинальные линейные токи на сторонах:
ВН → IВН = = = 32,33 А;
НН → IНН = = = 1406 А.
Фазные токи обмоток при схеме соединения звезда равны линейным токам.
Фазные напряжения обмоток ВН и НН при схеме соединения звезда:
ВН → UФ ВН = = = 5774 В;
НН → UФ НН = = = 132,8 В.