Курсовая работа: Трансформатор силовий трифазний потужністю 740 кВА

Курсовая работа: Трансформатор силовий трифазний потужністю 740 кВА

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Кафедра електромеханіки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту на тему:

Трансформатор силовий трифазний потужністю740 кВА

Студент групи ЕТ – 661_/ Безкоровайний В.С. /

Керівник проекту/ Захарчук О.С. /

2010 р.

Завдання на курсовий проект

1. Студент. Безкоровайний Володимир Сергійович

2. Группа. ЕТ-661

3. Тема проекту. Трансформатор силовий трифазний потужністю  740 кВА.

Спец. завдання:

4. Початкові данні до проекту.

З'єднання обмоток: У/У0 – 0; ДСТ 11920 – 85.

5. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (основні питання)-

-  згідно календарного плану.

6. Перелік графічного матеріалу (із зазначенням обов`язкових креслень). 1. Складальне креслення трансформатора (2хА1). 2. Остов (А1)

3. Установка обмоток (А1).

7. Консультанти до проекту

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка містить ____ стор., ____ рис., ____ табл.,

 _____ бібл. найм.

ТРАНСФОМАТОР, МАГНИТОПРОВОД, ОБМОТКА НН, ОБМОТКА ВН, ПАРАМЕТРИ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ, МАГНІТНА СИСТЕМА, ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК.

Розроблено силовий трифазний трансформатор.

Визначено основні електричні величини і коефіцієнти трансформатора.

Зроблено розрахунок обмоток НН і ВН, та розраховано параметри короткого замикання трансформатора.

Зроблено розрахунок магнітної системи трансформатора зменшених розмірів, ніж у базового, а також тепловий розрахунок трансформатора.

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ

1.1 Огляд конструкцій трифазних силових трансформаторів

1.2 Обгрунтування проекту

2. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ТРАНСФОРМАТОРА

2.1 Найменування розробки

2.2 Мета виконання розробки і призначення виробу

2.3 Технічні вимоги

3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Визначення лінійних і фазних струмів і напруг обмоток ВН і НН

3.2 Попередній розрахунок основних параметрів трансформатора і вибір коефіцієнта .

3.3 Розрахунок обмоток НН і ВН

3.4 Визначення параметрів короткого замикання

3.5 Розрахунок магнітної системи

3.6 Висновки по третьому розділу

4. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ТРАНСФОРМАТОРА

4.1 Тепловий розрахунок обмоток

4.2 Вибір основних розмірів бака

4.3 Розрахунок перевищення температури масла і обмоток над температурою навколишнього середовища

4.4 Висновки по четвертому розділу

5. РОЗРАХУНОК МАСИ ТРАНСФОРМАТОРА

5.1 Висновки по п'ятому розділу

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Додатки

ВСТУП

Метою курсового проекту є розробка двообмоточного трифазного силового трансформатора потужністю 740 кВА. Однією з головних вимог, що пред'являються до знов проектованих трансформаторів, є зменшення метало- і матеріаломісткості, а також габаритів конструкції. Одним з шляхів досягнення цієї мети є перехід на менші діаметри стрижнів магнітних систем трансформаторів. При цьому істотно зменшуються маса стали магнітної системи, втрати і струм холостого ходу, але збільшується маса проводу обмоток і вартість активної частини трансформатора при збереженні значення втрат короткого замикання. Збільшення маси проводу обмоток компенсується істотно великим зменшенням маси стали магнітної системи.

Спроектований трансформатора має меншу металоємність і трудомісткість при його виготовленні.

В процесі проектування трансформатора застосовувалися методи автоматизованого проектування електротехнічних установок (ЕТУ) і електромеханічних систем (ЕМС). При розробці використовувався пакет програм-розрахунків: електромагнітного, теплового і редагування пояснювальної записки для автоматизованого проектування електричних машин в курсових проектах. Пакет програм розроблений по методиках, викладених [1-3] . При цьому значно збільшилася продуктивність праці розробника в розрахунках і при оформленні пояснювальної записки. При розробці графічної частини дипломного проекту використовувався комп'ютерний комплект креслень-заготовок трансформатора, і графічний редактор ”Компас”, що дозволило значно зменшити трудомісткість виготовлення креслень.

1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ

1.1 Огляд конструкцій трифазних силових трансформаторів

Силові трансформатори залежно від потужності і напруги по високій стороні умовно діляться на вісім габаритів. До 35 кВ включно: 1 габарит – до 100 кВА; 2 – 160-1000 кВА; 3 – 1600-6300 кВА; 4 – 10000-32000 кВА. Від 35 кВ до 110 кВ: 5 габарит - 16000-32000кВА. Від 110кВ до 330кВ: 6 – 40000 – 80000 кВА; 7- 80000-200000 кВА. Від 330 кВ і вище: 8 габарит – понад 200000 кВА. За конструктивними ознаками, призначенням, потужністю і напругою їх ділять на типи. Кожен тип має позначення, що складається з букв і цифр. Букви указують на призначення і конструктивне виконання трансформатора, а цифри – потужність і напруга по високій стороні. Згідно ДСТ 9680-77 номінальні потужності трифазних силових трансформаторів відповідають ряду (кВА): 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 320, 400, 630, 1000, 1600, і т.д.

Основними частинами трансформаторів є: магнітна система, обмотки, перемикальний пристрій, вводи, відводи, ізоляція, бак, охолоджувачі, допоміжне обладнання і апаратура, захисні і контрольно-вимірювальні пристрої. Магнітні системи виготовляються з електротехнічної холоднокатаної анізотропної тонколистової сталі марок 3404, 3405, 3406, 3407 і 3408 по ГОСТ 21427.1-83. Обмотки трансформаторів бувають циліндровими, гвинтовими і котушковими. Найпоширеніші обмотки – безперервні котушкові. Регулятори напруги обмоток ВН діляться по ГОСТ 16110-82 на два види:

1)  регулювання напруги перемиканням відгалужень обмотки без збудження (ПБВ) після відключення трансформатора від мережі;

2)  регулювання напруги під пагрузкой (РПН) без відключення трансформатора від мережі.

Системи охолоджування трансформаторів виконуються: бак із стінками у вигляді хвиль (трансформатори потужністю 100-630 кВА); бак зі звареними охолоджуючими трубами (трансформатори потужністю до 1600 кВА); бак з навісними радіаторами з прямих труб (трансформатори потужністю до 6300 кВА) і гнутих труб (трансформатори потужністю від 2500 кВА і вище). Крім того, використовуються різні типи охолоджування, такі як природна циркуляція масла і повітря; примусова циркуляція повітря і природна циркуляція масла; примусова циркуляція масла і повітря.

1.2 Обгрунтування проекту

Метою курсового проекту є розробка двообмоточного трифазного трансформатора зменшених розмірів і маси для промислових розподільних мереж.

Застосування спроектованого трансформатора дозволить зменшити металоємність і трудомісткість при його виготовленні. Трансформатор виготовляється із застосуванням стандартних комплектуючих деталей, вузлів і механізмів, що також позитивно позначається на його виготовленні і обслуговуванні.

2. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ ТРАНСФОРМАТОРА

2.1 Найменування розробки

Трансформатор двообмоточний трифазний силовою потужністю 740 кВА для промислових розподільних мереж 6,0/0,40 кВ.

2.2 Мета виконання розробки і призначення виробу

Проектування силового трифазного трансформатора зменшених розмірів і маси без зміни технічних характеристик для промислових розподільних мереж 6,0/0,40 кВ.

2.3 Технічні вимоги

Вимоги за призначенням

Основні номінальні параметри трансформатора (ГОСТ 11920-85).

Число фаз – 3.

Потужність - 740 кВА.

Частота – 50 Гц.

Напруга ВН – 6000 В.

Напруга НН – 400 В.

Напруга КЗ (% від номінальної ) – 5,6 %.

Струм ХХ (% від номінальної ) – 1,76 %.

Втрати ХХ – 1480 Вт.

Втрати КЗ – 8900 Вт.

З'єднання обмоток У/У0 – 0.

Число ступенів регулювання напруги: 5.

Граничні відхилення від номінальних значень параметрів по ГОСТ 183-74.

Технічні вимоги по 2.3.1.2.5, 2.3.1.2.6, 2.3.1.2.7, 2.3.1.2.8 можуть уточнюватися за за результатами випробувань дослідних зразків.

Вимоги по надійності

Середній термін служби до списання трансформатора 25 років.

При перевірці показників надійності в процесі розробки, виготовлення і експлуатації трансформатора прийнятє середнє напрацювання в рік – 8000 годин.

Трансформатор повинен бути ремонтопридатний.

Вимоги по експлуатації.

Характер навантаження - тривалий.

Допустиме перевантаження кожної з обмоток по струму – не більше 5% на відгалуження.

Допустиме перевищення напруги понад номінальну:

тривало на 5% при навантаженні не більше номінальної;

тривало на 10% при навантаженні не більше 0,25 номінальної;

короткочасно (до 6 годин у добу) на 10% при навантаженні не більше номінальної.

Визначення тривалості систематичних перевантажень згідно ГОСТ 14209-69.

Показники масла по ГОСТ 10121-76:

·  пробивна напруга – не менше 35 кВ;

·  температура спалаху – 135 ;

·  тангенс кута діелектричних втрат при 90  – 0,5.

Максимальна температура верхніх шарів масла – 65 .

Номінальні значення кліматичних факторів - по ГОСТ 15543-70.

Конструктивні вимоги

Опір ізоляції обмоток, приведений до 75

Обмотка ВН – 120 МОм.

Обмотка НН – 80 МОм.

Система охолоджування: природна циркуляція масла і природне охолоджування повітрям.

3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Визначення лінійних і фазних значень струму і напруги обмоток

 високої і низької напруг

Потужність однієї фази трансформатора

=740/3=246,7 кВА.

Номінальний (лінійний) струм обмоток ВН і НН:

а) =740∙103/(1,73∙6000)=71,3 А;

б) =740∙103/(1,73∙400)=1069,4 А.

Фазні струми для схеми з'єднань У/-0 (1-й варіант):

обмотки ВН

==71,3=71,3 A;

обмотки НН

б)=1069,4 А.

Фазні струми для схеми з'єднань У/Д-11 (2-й варіант):

обмотки ВН

==71,3=71,3 A;

обмотки НН

б)=1069,4/1,73=618,2 А.

Згідно завданню схема з'єднання обмоток У/У0-0, отже приймаємо (1 варіант) =1069,4 А.

Фазні напруги обмоток ВН і НН одного стрижня для схеми з'єднань Y/Y0 (1 варіант):

а)=6000/1,73=3468 В;

б) =400/1,73=231 В.

Фазні напруги обмоток ВН і НН одного стрижня для схеми з'єднань У/Д-11 (2 варіант):

а)=6000/1,73=3468 В;

б)=400=400 В.

Згідно завданню схема з'єднання обмоток У/У0-0, отже приймаємо 1 варіант =231 В.

Іспитова напруга обмоток трансформатора згідно ГОСТ 1516.1-76, табл. 4.1 [1], 7а [2],: для обмотки НН (=400 В)

=5 кВ.для обмотки ВН (=6000 В)

=25 кВ.

Складові напруги короткого замикання:

а) Активна складова напруги короткого замикання

 =8900/(10∙740)=1,203 %;

б) Реактивна складова напруги короткого замикання попередньо

(5,62-1,2032)0,5=5,47 %.

3.2 Попередній розрахунок основних параметрів трансформатора і

вибір коефіцієнта

Вибір типа магнитної системи

Вибираємо трифазну стрижневу шихтовану магнітну систему з косими стиками на крайніх стрижнях і прямими стиками на середньому стрижні, згідно п. 3 [1] рис. А.1.

Вибір марки і товщини листів сталі

Матеріал магнітної системи – холоднокатана сталь марки 3404 товщиною 0,35 мм.

Остов трансформатора показаний на рис. А.2.

Пресування стрижнів бандажами зі склострічки (рис. А.3) і ярем сталевими балками (рис. А.4).

Магнітна система з обмотками приведена на рис. А.5. Головна ізоляція обмоток високої напруги і низької напруги приведена на рис. А.6.

Попередній вибір типу обмоток

По способу розташування на стрижні вибираємо обмотки концентричні. Обмотка НН розташовується усередині, а обмотка ВН – зовні (рис. А.5). При розташуванні обмотки ВН зовні спрощується вивід від неї відгалуження для регулювання напруги, а також зменшуються розміри внутрішніх ізоляційних каналів між внутрішню обмоткою і стрижнем.

Визначення ізоляційних проміжків (рис. А.5 и А.6)

Визначення ізоляційних проміжків по табл. 4.4, 4.5 [1], табл. 8, 9 [2], приведено в табл. 3.1.

Таблиця 3.1. Мінімальні ізоляційні відстані обмотки ВН з урахуванням конструктивних вимог

Мінімальна ізоляційна відстань від обмотки ВН до верхнього ярма за наявності пресуючих кілець (див. примітку 2 до табл. 4.5 [1], табл. 9 [2]; розділ.7.3 і 8.1 [1]) приймаємо збільшеним проти даних табл.4.5 [1], табл. 9 [2] для трансформаторів 1000 - 6300 кВА на 45 мм; для двообмоточних трансформаторів 10000 – 63000 кВА на 60 мм. Пресуючі кільця відсутні.

Отже, мінімальну ізоляційну відстань від обмотки ВН до верхнього ярма для трансформатора =740 кВА збільшуємо на

=0 мм. для розміщення пресуючих кілець, таким чином,

= 0,05+0=0,05 м.

Відстань від нижнього ярма до обмотки ВН приймається згідно табл. 4.5 [1], табл. 9 [2] (див. табл. 3.1)

=0,05 м.

Тоді середнє значення

=(0,05+0,05)/2=0,050 м.

Визначаємо коефіцієнт  по табл. 3.3 [1], табл. 6 [2]

=0,51

Для трансформатора з РПН коефіцієнт необхідно помножити на 1,1, з

регулюванням напруги без збудження на 1.

=1,0∙0,51= 0,51.

Приведена ширина двох обмоток (3.28) [1], (9) [2],

= 0,51∙(246,7)0,25∙0,01= 0,0202 м,

де  - потужність одного стрижня.

Приведений канал розсіювання, стор. 120 [1], стор. 10 [2],

=0,02+ 0,0202=0,0402 м.

Попередній розрахунок трансформатора і вибір коефіцієнта .

При виконанні етапу попереднього (наближеного) розрахунку слід  уявляти, що будуть  основні дані і розміри, які, можливо, зажадають деякого, звичайно невеликикого, коректування при остаточному встановленні розахункових параметрів трансформатора відповідно заданим значенням. Це коректування може бути необхідним як для наближеного визначення приведеного каналу розсіювання , так і необхідності ураховувати при реальному розрахунку наявний сортамент , особливість вибраної конструкції обмоток і магнітної системи, нормалізований ряд діаметрів стрижнів.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7