Силовые трансформаторы должны позволять регулировать напряжение на нагрузке в небольших пределах. Такое регулирование напряжения осуществляется изменением коэффициента трансформации. С этой целью одна из обмоток (обмотка ВН) должна иметь несколько отпаек. В силовых трансформаторах предусматривается два вида регулирования напряжений силового трансформатора:

 - регулирование напряжения путем переключения ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети;

 - регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), без отключения обмоток трансформатора от сети.

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ стандартами ГОСТ 12022-66; 11920-73 и 12965-74 предусмотрено выполнение на обмотках ВН четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5 и -5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением.

3.2 Выбор типа обмоток

Проектирование обмоток трансформатора осуществляется с учетом производственных и эксплуатационных требований, предъявляемых к ним.

Производственные требования сводятся к оптимизации затрат материалов и труда на производство трансформатора. Это обеспечивается выбором рационального типа обмотки, материала обмоточного провода, компактным размещением и распределением витков и катушек чтобы ограничить расход обмоточного провода и обеспечить наилучшее заполнение окна магнитопровода.

К эксплуатационным требованиям относятся механическая прочность при воздействии сил короткого замыкания и ограниченный нагрев обмоток в номинальном режиме работы.

Механическая прочность обеспечивается рациональным расположением витков и катушек так, чтобы ограничить возникающие электромагнитные усилия.

Для достижения необходимой нагревостойкости следует обеспечить эффективную теплоотдачу от обмотки в охлаждающую среду путем создания развитой охлаждающей поверхности и выбором рациональной плотности тока. Требование эффективной теплоотдачи ограничивает радиальный размер обмотки между двумя охлаждающими поверхностями.

Основные параметры для выбора типа обмоток следующие:

1. Мощность трансформатора (S, кВА).

2. Ток фазы обмотки (Iф, А).

3. Номинальное напряжение (Uном , кВ) .

4. Сечение витка обмотки (П, мм2 ).

5. Схема регулирования напряжения (для обмоток ВН).

Первые четыре параметра определены техническим заданием, либо предыдущим этапом проектирования (выбор главных размеров).

На выбор схемы регулировочных ответвлений влияет ряд факторов:

- схема соединения обмоток;

- тип обмотки;

- механическая прочность при коротких замыканиях;

- напряжение между частями обмотки.

На рис. 3.3 показаны наиболее употребительные схемы выполнения регулировочных ответвлений в обмотках ВН трансформаторов и стандартные обозначения начал, концов и ответвлений обмоток ВН

При соединении обмоток в звезду наиболее целесообразны схемы рис. 3.3, а, б, в, поскольку допускают применение наиболее простого и дешевого переключателя - одного на три фазы трансформатора. В этих схемах рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышает 10% линейного напряжения трансформатора. Схема по рис. 3.3, г требует или трех отдельных переключателей для каждой фазы или одного трехфазного переключателя. В последнем рабочее напряжение между отдельными его частями может достигать 50% номинального напряжения обмотки, однако и такие переключатели находят широкое применение.

При соединении обмоток треугольником наиболее целесообразна схема по рис. 3.3, г. В схемах регулирования, регулировочные витки каждой фазной обмотки присоединяются к линейному зажиму соседней фазы и рабочее напряжение между контактами различных фаз на переключателе достигает 100% номинального напряжения обмотки. Схема по рис. 3.3, в при соединении обмотки в треугольник не применяется.

Схемы регулирования по рис. 3.3, а, б могут быть реализованы в цилиндрических обмотках, а по рис. 3.3, в, г - в катушечных. Особенностью схемы по рис. 3.3, в является то, одна половина обмотки мотается правой, а другая левой намоткой.

Для снижения механических усилий, действующих на обмотку при коротком замыкании, рекомендуется размещать симметрично относительно середины высоты обмотки, например по схемам рис. 3.3, б, в, г. Схема по рис. 3.3 а для регулирования напряжения при многослойной цилиндрической обмотке применяется в трансформаторах мощностью до 160 кВА.

При регулировании напряжения по схемам на рис. 3.3, в и г в месте разрыва обмотки в середине ее высоты образуется изоляционный промежуток в виде горизонтального радиального масляного канала. Иногда этот канал заполняется набором шайб, изготовленных из электроизоляционного картона. Размер этого промежутка по схеме рис. 3.3, в определяется половиной фазного напряжения обмотки, а при схеме по рис. 3.3 г - примерно 0,1 фазного напряжения. Увеличение этого промежутка нежелательно, так как приводит к существенному увеличению осевых механических сил в обмотках при коротком замыкании, возрастающих также и с ростом мощности трансформатора. Именно это обстоятельство ограничивает применение схемы по рис. 3.3, в напряжением не свыше 38,5 кВ и мощностью не более 1000 кВА.

Указанные выше соображения позволяют выбрать тип обмоток (первичной и вторичной) по табл. 3.1.

Основные свойства и пределы применимости обмоток разных типов

Таблица 3.1

3.3. Расчет обмоток

3.3.1. Число витков в фазе обмотки НН

Полученное по  (3.1) значение  w1 округляется до ближайшего целого числа

При этом корректируется ЭДС одного витка

3.3.2. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

3.3.3. Напряжение одной ступени регулирования

3.3.4. Число витков одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду

Полученное по  ( 3.5 ) значение  w2р округляется до ближайшего целого числа. w2р = 42

3.3.5. Полное число витков обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)

3.3.6. Число витков основной части обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)

3.3.1 Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода

Обмотка этого типа может применяться в качестве обмотки высокого напряжения (в некоторых случаях низкого напряжения)  в масляных трансформаторах класса напряжения 10 и 35 кВ мощностью свыше 1000 кВА.

3.3.16. По сечению витка (П, мм2) выбирается провод из сортамента обмоточного провода по табл.3.5, 3.6 (в один провод или несколько параллельных проводов). Размеры выбранного провода записываются в следующем виде:

.

 Для обмотки ВН

Для обмотки НН

3.3.17. Высота витка  

Для обмотки ВН

Для обмотки НН  

где b/ - размер провода в изоляции в осевом направлении (мм),

nв – число параллельных проводов в витке.

3.3.18 Число витков в слое

Для обмотки ВН

Для обмотки НН

где l – высота обмотки (мм), предварительно определенная на этапе выбора главных размеров.

Полученное значение wсл округляется до целого числа.

3.3.19. Число слоев обмотки

Для обмотки ВН

Для обмотки НН

округляется до большего целого числа.

3.3.20. Уточненный осевой размер обмотки:

Для обмотки ВН

Для обмотки НН

3.3.21. Для расчета радиального размера обмотки необходим выбор междуслойной изоляции, которая определяется напряжением двух слоев

Для обмотки ВН

Для обмотки НН

По табл.3.2 выбирается число слоев и общая толщина (dмсл) для междуслойной изоляции.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7