Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование»


страница2/3
lit.na5bal.ru > Документы > Учебно-методическое пособие
1   2   3

2. Выбор кабельной линии по длительно допустимому току.

В зависимости от вида потребителя (двигатель, трансформатор и т.д.)определяется номинальный потребляемый нагрузкой ток и по нему выбирается кабельная линия исходя из условия:


3. Соблюдение режимов работы кабельных линий по токам нагрузки.

Допустимые температуры нагрева токоведущих жил определяются конструкцией кабеля (типом применяемой изоляции), рабочим напряжением, режимом его работы (длительный, кратковременный). Длительно допустимые температуры токоведущих жил не должны превышать табличных значений.

Допустимые токовые нагрузки для нормального длительного режима

кабельной линии определяют по таблицам, приведённым в электротехническом справочнике. Эти нагрузки зависят от способа прокладки кабеля и вида охлаждающей среды (земля, воздух).

Для кабелей, проложенных в земле, длительно допустимые токовые нагрузки приняты из расчёта прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0,7…1,0 м при температуре земли tд = 15 °С. Для кабелей, проложенных на воздухе, температура окружающей среды принята равной tд = 25 °С.

Если расчётная температура tр окружающей среды отличается от принятых условий tн, вводится поправочный коэффициент k1, равный



где tд – допустимая температура жилы кабеля.

За расчётную температуру почвы принимается наибольшая среднемесячная температура (из всех месяцев года) на глубине прокладки кабеля. За расчётную температуру воздуха принимают наибольшую среднюю суточную температуру, повторяющуюся не менее трёх дней в году.

При прокладке в одной траншее нескольких кабелей вводят поправочный коэффициент k2, зависящий от числа параллельно проложенных кабелей и расстояния между ними.

В условиях необходимости применения обоих поправочных коэффициентов длительно допустимая нагрузка



Длительно допустимые нагрузки определяют по участку трассы кабельной линии с наихудшими условиями охлаждения, если длина участка не менее 10 м.

Кабельные линии напряжением до 6…10 кВ, несущие нагрузкименьше номинальных при коэффициенте предварительной нагрузки не более 0,6…0,8 могут кратковременно и длительно перегружаться. Для более точного определения нагрузочной способности кабеля рекомендуется измерять температуру металлических оболочек кабелей tоб, а затемопределять температуру жилы кабеля tж по формуле



где Δtкаб – перепад температур от оболочки до жилы кабеля; tоб – температура оболочки, измеренная при опыте, °С.

Если в результате измерений температура жилы кабеля tж окажется

ниже допустимой величины tж.д, можно скорректировать нагрузку кабеля, увеличив её до значения, определяемого формулой



где Ipиtж – измеренная нагрузка и температура жилы кабеля.

3. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Задача 3.1.

1. Определить число витков намагничивающей обмотки и ток в обмотке при индукционной сушке.

2. Определить параметры сушки трансформаторов токами нулевой последовательности.

Таблица 3.1


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮЗАДАЧИ 3.1

Изоляцию обмоток трансформаторов можно сушить различными методами: в сушильных печах, при помощи ламп инфракрасного света, током короткого замыкания, потерями в собственном баке и токами нулевой последовательности. Однако в условиях эксплуатации получили распространение наиболее экономичные и удобные методы сушки потерями в собственном баке и токами нулевой последовательности. И в том и в другом случае сушку можно проводить на месте установки трансформаторовпри любой температуре окружающей среды, но со сливом масла из баков.

Сушка потерями в собственном баке.

Иногда этот метод называют индукционным. Нагрев происходит потерями в баке, для чего на бак трансформатора наматывают намагничивающую обмотку (рис. 3.1). Чтобы получить более равномерное распределение температуры внутри бака, намагничивающую обмотку наматывают на 40…60% высоты бака (снизу), причём на нижней части бака витки располагают гуще, плотнее, чем на верхней. Провод для обмотки может быть выбран любой.



Рисунок 3.1. Схема сушки трансформатора при помощи намагничивающей обмотки:

а – однофазная намагничивающая обмотка;

б – трёхфазная намагничивающая обмотка; 1 – нагреваемый трансформатор;

2 – намагничивающая обмотка; 3 – источник питания

1. Порядок расчёта.

Число витков



где U – напряжение источника тока, В; l – периметр бака, м.

Величину A определяют по табл. 3.2 в зависимости от удельных потерь ΔР, кВт/м2:


где kT – коэффициент теплоотдачи, для утеплённого бака kT = 5, для неутеплённогоkT = 12 Вт/(м2×°С); F – поверхность бака трансформатора, м2;

Fo – поверхность бака, занятая обмоткой, м2; tk – температура нагревабака, обычно равна 100 °С; tо – температура окружающей среды, °С.

Ток в обмотке



где cos φ = 0,54…0,7 для трансформаторов с гладкими или трубчатыми баками; для трансформаторов с ребристыми баками cos φ = 0,3.

Чем толще стенки бака, массивнее детали наружного крепежа, тем выше значение cosφ.

Температуру нагрева трансформатора можно регулировать изменением подводимого напряжения, изменением числа витков намагничивающей обмотки, периодическими отключениями питания намагничивающей обмотки.

Таблица 3.2



2. Сушка токами нулевой последовательности (ТНП).

Этот способ отличается от предыдущего тем, что намагничивающей обмоткой служит одна из обмоток трансформатора, соединённая по схеме нулевой последовательности. Трансформаторы имеют 12 группу соединения обмоток. В этом случае очень удобно использовать в качестве намагничивающей обмотку низшего напряжения, которая имеет выведенную нулевую точку.

При сушке трансформатора токами нулевой последовательности (рис. 3.2)нагрев происходит за счёт потерь в намагничивающей обмотке, в стали магнитопровода и его конструктивных деталей, в баке от действия потоков нулевой последовательности. Таким образом, при сушке трансформаторов токами нулевой последовательности имеются внутренние и внешние источники тепла. Эта сушка представляет собой как бы сочетание двух способов сушки: током короткого замыкания и потерями в собственном баке.



Рисунок 3.2. Схема сушки трансформатора токами нулевойпоследовательности:1 – потенциал-регулятор;2 – обмотка НН; 3 – обмотка ВН.

Параметры сушки трансформаторов токами нулевой последовательности могут быть определены следующим образом. Мощность, потребляемая намагничивающей обмоткой:



где Δp – удельный расход мощности.

Для трансформаторов без тепловой изоляции бака, сушка которых протекает при температуре активной (выемной) части 100…110 °С и окружающей среды 10…20 °С, можно применять Δp = 0,65…0,9 кВт/м2.

Меньшее значение удельной мощности принимают для трансформаторов меньшей мощности.

Подводимое напряжение при соединении намагничивающей обмотки в звезду



где z0 – полное сопротивление нулевой последовательности фазы обмотки, оно может быть определено опытным путём (табл. 3.3); cosφо = 0,2…0,7.

Чем больше мощность трансформатора, массивнее детали его внутреннего крепежа, толще стенки бака, меньше расстояние между магнитопроводом и баком, тем больше значение cosφо. Его значение также можно определить опытным путём. Фазовый ток сушки, необходимый для выбора измерительных приборов и сечения подводящих проводов, для трансформаторов с трубчатыми баками может быть определён из выражения



где Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА.

При внутреннем источнике тепла сушка трансформаторов токами нулевой последовательности характеризуется значительно меньшим потреблением мощности (до 40%) и временем сушки (до 40%) по сравнению с сушкой трансформатора потерями в собственном баке.

Недостаток сушки трансформаторов токами нулевой последовательности заключается в том, что напряжение питания нестандартное, т.е. необходим специальный источник тока. Чаще всего таким источником тока может быть сварочный трансформатор.

После сушки трансформатора проводят его ревизию, проверяют расклиновку обмоток, определяют сопротивление изоляции стяжных шпилекмагнитопровода (должно быть не ниже 5 МОм для трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно), подтягивают все болтовые соединения. Температура трансформатора при ревизии должна быть на 5…10°выше температуры окружающего воздуха.

Продолжительность пребывания активной части трансформатора на открытом воздухе не должна превышать 16 ч в сухую погоду (относительная влажность воздуха до 75%) и 12 ч во влажную (относительная влажность воздуха свыше 75%). Все трансформаторы после заливки маслом до включения выдерживают 48 ч в тёплом помещении и 120 ч в холодном.

Таблица 3.3. Сопротивления нулевой последовательности фаз обмоток


3. Тепловой расчёт трансформаторов.



Тепловой расчёт трансформатора в установившемся режиме.

Цель расчёта: определение температуры масла в верхних слоях и определение температуры обмотки в наиболее нагретой точке.

υм. доп= 95 °С; υдоп. обм = 140 °С

υм – определяется старением масла, υобм – определяется изоляцией.

Превышение температуры ведёт к более быстрому старению масла и

износу обмотки.

Определение температуры масла.

В общем случае



Коэффициент загрузки трансформатора



где ∆Pм – потери в меди; ∆Pс – потери в стали трансформатора.

Потери в трансформаторе ∆Pт





m – зависит от системы охлаждения трансформатора.

Для трансформаторов типов М и Д m равен 0,9; для Ц и ДЦ равен 1.


Пример расчёта температуры наиболее нагретой точки обмотки

и относительного износа витковой изоляции:

1. Расчёты Өh и V производятся для суточного двухступенчатого прямоугольного графика нагрузки трансформатора ТМН-6300/10 по исходным значениям его параметров.

1.1. Расчёт максимального значения Өh выполняется по формулам:





1.2. Аналогично рассчитываются и остальные характерные точки, по

которым строится график Өh(t), приведённый на рис. 3.3.



Рисунок 3.3. График нагрузки и соответствующие ему графики изменения температуры

График содержит три участка:

а – участок неизменной температуры продолжительностью 24 – t – 4ῖ0 =

= 24 – 2 – 4·3,0 = 10 ч;

б – участок повышения температуры продолжительностью t = 2 ч;

в – участок снижения температуры продолжительностью 4ῖ0 = 4·3,0 =

= 12 ч.

1.3. Относительный износ витковой изоляции V за сутки беспрерывной нагрузки является суммой относительных износов Vi по каждому интервалу ∆ti , на которые разделяется график Өh(t).

Участок неизменной температуры принимается за один интервал ∆t1.

Участок повышающейся температуры разделяется на два интервала – ∆t2и ∆t3 продолжительностью по 1 ч каждый. При этом выполняется условие(–∆t2 = ∆t3) < 0,3ῖ0.

Участок понижающейся температуры разделяется на пять интервалов, из которых первые два (∆t4 и ∆t5) имеют продолжительность по 1 чкаждый, следующие два интервала (∆t6 и ∆t7) – продолжительность по 3 чкаждый и последующий интервал ∆t8 – оставшиеся 6 ч.

1.3.1. В каждом интервале ∆ti проводят горизонтальную линию средней температуры Өhi , пересекающую интервал так, чтобы верхняя и нижняя площади, ограничиваемые линией средней температуры и вертикальными интервалами, были примерно равными.По найденным таким путём значениям Өhiрассчитывают значения Vi:



Относительный износ витковой изоляции за сутки беспрерывной нагрузки составляет«нормальных» суток износа.


Задача 3.2. Для двухступенчатого суточного графика нагрузки(рис. 3.4, а) трансформатора требуется:

1. Рассчитать переходный тепловой режим трансформатора.

2. Оценить допустимость систематической перегрузки.

3. Оценить относительный износ витковой изоляции за сутки.

Варианты заданий приведены в табл. 3.4.



Рисунок 3.4. Двухступенчатый суточный график нагрузки (а)и переходный тепловой режим в трансформаторе (б)

Таблица 3.4


Продолжение таблицы 3.4


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮЗАДАЧИ 3.2

На рисунке 3.4, б показан переходный тепловой режим в трансформаторе при его работе по заданному двухступенчатому графику нагрузки(рис. 3.4, а).Температура воздуха Өa в течение суток принимается неизменнойи равной эквивалентной температуре (прямая 1). Изменение температуры масла Ө0на выходе из обмотки иллюстрируется зависимостью 2;изменение температуры наиболее нагретой точки обмотки Өh – зависимостью 3. Значения эквивалентных годовых температур для городов приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5



В установившемся тепловом режиме с нагрузкой K превышение температуры масла на выходе из обмотки над температурой воздуха определяется по выражению:



По этому выражению вычисляются значения, соответствующие установившемуся тепловому режиму трансформатора, работающего с нагрузкой K1 или K2. Необходимые числовые данные приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6



Изменение превышения температуры масла на выходе из обмотки над температурой воздуха в переходном тепловом режиме при изменении нагрузки от значения K1 до значения K2 определяется экспоненциальной зависимостью



Для значений t = 1, 2, 3, …, t по этому выражению строится зависимость ∆Өoa (t) на интервале перегрузки t, определяются превышение температуры масла на выходе из обмотки над температурой воздуха к концу интервала перегрузки ∆Өoat и температура масла на выходе из обмотки к концу интервала перегрузки



Изменение превышения температуры на выходе над температурой воздуха в интервале после перегрузки определяется экспоненциальной зависимостью:



Для значений t = 1, 2, 3, …, 3ῖ0 по этому выражению строится зависимость ∆Өoa (t) на интервале после перегрузки. Считается, что через время, равное 3ῖ0, переходный тепловой процесс полностью затухает.

При изменении нагрузки изменение температуры обмотки происходит намного быстрее, чем изменение температуры масла, поскольку тепловая постоянная времени обмоток значительно меньше ῖ0. С некоторым приближением можно считать, что при скачкообразном изменении нагрузки изменение температуры наиболее нагретой точки обмотки происходит мгновенно.

В установившемся тепловом режиме с нагрузкой K1превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла на выходе из обмотки определяется по выражению:



По аналогичному выражению определяется значение∆Өho (K2) , соответствующее нагрузке K2.

Дальнейшее изменение температуры наиболее нагретой точки обмотки в интервале перегрузки t определяется изменением температуры масла. Экспоненты увеличения температуры наиболее нагретой точки обмотки ∆Өh и масла ∆Өo идут параллельно (рис. 3.4, б). Температура наиболее нагретой точки обмотки к концу интервала перегрузки составит:



При скачкообразном уменьшении нагрузки до значения K1 темпера-

тура наиболее нагретой точки обмотки мгновенно уменьшается на вели-

чину ∆Өho(K1) и в дальнейшем экспоненты уменьшения температур наиболее нагретой точки обмотки и масла идут параллельно (рис. 3.4, б).

Допустимость систематической перегрузки трансформатора оценивается сопоставлением рассчитанных к концу интервала перегрузки температур наиболее нагретой точки обмотки Өh разбить на интервалы Өti ,в которых изменение температуры Өh можно считать линейным. На каждом из таких интервалов изменение Өh заменяется средним значением Өhi . Участок с неизменной температурой Өh , предшествующий перегрузке, считается одним интервалом Өti .

Износ изоляции за сутки определяется в соответствии с 6-градуснымправилом старения изоляции по выражению:



Размерность износа изоляции – «нормальные» сутки. Одни «нормальные» сутки соответствуют износу изоляции за сутки при работе трансформатора с таким постоянным графиком нагрузки, при котором температура наиболее нагретой точки обмотки Өh = 98 °С.
1   2   3

Похожие:

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие по профессиональному модулю пм. 05 Выполнение...
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов агрономического отделения, осваивающих рабочую профессию Пчеловод. Пособие...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие по дисциплине «Электротехника»
Учебно-методическое пособие по дисциплине «Электротехника» предназначено для студентов обучающихся по программам подготовки квалифицированных...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ по теме...
Методические указания предназначены для студентов 3-го курса очной формы обучения по специальности 18. 02. 03 «Химическая технология...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconМетодические рекомендации по внедрению модели ресурсного учебно-методического...
Учебно-методическое пособие подготовлено в рамках выполнения государственного задания Министерства образования и науки РФ (распоряжение...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconМетодические материалы и задания для контрольных работ
М 54 общая теория статистики: методические материалы и задания для контрольных работ: Учебно-методическое пособие/ Составители: А....

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconМетодические рекомендации по выполнению лабораторных и практических...
Методические рекомендации предназначены для организации выполнения лабораторных и практических работ по учебной дисциплине «Электронная...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие для обучающихся: «Русский язык в схемах» для профессий
Учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей и обучающихся образовательных учреждений начального профессионального...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие Мероприятие 2
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов ннгу, обучающихся в магистратуре по направлению «Экономика» и«Менеджмент»,...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconУчебно-методическое пособие для врачей
Баранов В. И., Брежнев А. Ю. Псевдоэксфолиативный синдром: Учебно-методическое пособие для врачей, курсантов фпо, клинических ординаторов...

Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «энергооборудование» iconМетодические рекомендации Цикл лабораторных работ по учебной дисциплине...
Методические рекомендации предназначены для преподавателей специальных учебных дисциплин и профессиональных модулей и содержат рекомендации...


Литература




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
lit.na5bal.ru
..На главную