Вход

Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции Василево, с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Дипломная работа*
Код 210817
Дата создания 14 апреля 2017
Страниц 84
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
730руб.
КУПИТЬ

Описание

Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции Василево, с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока ...

Содержание

Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции Василево, с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока

Введение

Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции Василево, с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока

Фрагмент работы для ознакомления

Таким образом, электромагнитные нагрузи ограничиваются тем материалом, который наиболее чувствителен к нагреву.Применяемые в трансформаторах изоляционные материалы по разному реагируют на повышение температуры. В большинстве случаев выходит из строя бумажная изоляция, являющаяся наименее нагревостойким материалом из используемых в трансформаторостроении изоляционных материалов. Бумажная изоляция в масле длительно выдерживает температуру 105 °С без существенного снижения своих изоляционных свойств. При нагреве до температуры выше допустимой происходит интенсивное старение изоляции, т.е. она быстро теряет свою электрическую и механическую прочность, что ведет к выходу из строя трансформатора.Технические условия ГОСТ 11677-85 регламентируют нормы предельного повышения температуры обмоток надтемпературой воздуха в наиболее жаркое время года 105-110 °С. При номинальной нагрузке трансформатора температура верхних слоев масла не должна превышать +95°С для масляных трансформаторов с естественной циркуляцией масла. При соблюдении этих условий изоляция трансформатора не подвергается ускоренному старению и может надежно работать в течении очень долгого времени.Трансформатор представляет собой неоднородное тело и отдельные его части нагреваются в различной мере. Необходимо, чтобы температура его наиболее нагретых частей была не выше допустимой.Нагрев трансформатора зависит от потерь энергии и интенсивности охлаждения. Чем интенсивнее охлаждение трансформатора, тем большими будут допустимые потри энергии. Для трансформаторов различных мощностей условия охлаждения различны. Чем больше номинальная мощность трансформатора, тем сложнее осуществить его охлаждение. Так, для трансформаторов малых мощностей (десятки или сотни вольтампер) естественное воздушное охлаждение оказывается достаточным. Для трансформаторов больших мощностей (десятки, сотни, тысячи и т.д. киловольтампер) применяют специальные меры для повышения интенсивности охлаждения (масляное охлаждение, вентиляционные каналы, обдув бака и т.д.).Это объясняется тем, что с увеличением номинальной мощности трансформатора увеличиваются его линейные размеры. Если для трансформаторов различных номинальных мощностей использовать одинаковые активные материалы (сталь магнитопровода и обмоточный провод) и допустить одинаковые электромагнитные нагрузки (магнитную индукцию и плотность тока), то потери энергии в трансформаторе P будут пропорциональны весу G активного материала или его объемуV. Объем V пропорционален третьей степени линейного размера l; поверхность охлаждения Sохл пропорциональна второй степени линейного размера l.Таким образом с увеличением номинальной мощности трансформатора (с увеличением его размеров) потери энергии в нем увеличиваются в большей мере, чем поверхность охлаждения, т.е. количество тепла, выделяющегося в трансформаторе, растет быстрее, чем количество тепла, излучаемого в окружающую среду. Чтобы избежать перегрева трансформаторов с увеличением их мощности, повышают интенсивность их охлаждения [7].В сухих трансформаторах наружные нагретые поверхности обмоток и магнитопровода отдают тепло омывающему их воздуху путем конвекции и излучения. В масляных трансформаторах передача тепловой энергии в окружающую среду осуществляется специальным трансформаторным маслом, заливаемым в бак, в который помещен трансформатор. Масло, омывающее магнитопровод и обмотки трансформатора, путем конвекции отводит выделяющееся из них тепло и отдает его стенкам бака.Частицы масла, уровень которого значительно выше верхнего уровня магнитопровода, соприкасаются с горячими наружными поверхностями обмоток и магнитопровода и нагреваются. Нагретые частицы масла устремляются вверх и отдают свое тепло в окружающую среду через стенки и крышку бака. Охлажденные частицы масла движутся вниз, уступая место более нагретым. Внешняя поверхность стенок и крышки бака, омываемая воздухом, отдает тепло в окружающую среду путем конвекции и излучения. В некоторых случаях для повышения интенсивности теплоотдачи применяют искусственную усиленную циркуляцию масла или воздуха при помощи насосов или вентиляторов.Рисунок 7. - Схема охлаждения масляного трансформатора.Трансформаторное масло является не только хорошей охлаждающей средой. Оно представляет собой также хороший изоляционный материал, который обеспечивает высокую электрическую прочность трансформатора при сравнительно малых изоляционных промежутках. Это свойство трансформаторного масла позволяет создавать компактные конструкции обмоток магнитопровода, а масляное охлаждение дает возможность применять сравнительно высокие электромагнитные нагрузки активных материалов (плотность тока и магнитная индукция) и производить трансформаторы с относительно малым весом этих материалов. В силовых трансформаторах наиболее широко используют масляное охлаждение.Трансформаторное (минеральное) масло должно обладать следующими свойствами:Масло должно быть безопасным для активного материала, т.е. не должно содержать кислот и серы, так как даже небольшие количества этих веществ крайне опасны для изоляции обмоток.Масло должно достаточно хорошо отводить тепло от нагретых частей трансформатора. Поэтому оно должно обладать высокой теплоемкостью и теплопроводностью, а также малой вязкостью, чтобы не препятствовать охлаждающему потоку. Вязкость масла не остается постоянной при изменении температуры. Для трансформаторов больших мощностей желательно применять масло вязкость которого резко изменяется при изменениях температуры.Масло должно иметь высокую электрическую прочность. Если электрическая прочность воздуха примерно 30 кв/см, то для трансформаторного масла она может достигать 150 кв/см. Наличие воды даже в незначительных количествах резко снижает электрическую прочность масла, обесценивая его диэлектрические свойства. Поэтому трансформаторное масло должно быть “сухим", т.е. не содержать влаги. Воду из трансформаторного масла удаляют нагреванием его примерно до 110 С. В процессе эксплуатации трансформатора влага может проникать внутрь бака с воздухом. Кроме влаги с воздухом внутрь трансформатора могут проникать пылинки и продукты распада.Недостатком масла является его старение, т.е. ухудшение его изоляционных свойств со временем. Поэтому в условиях эксплуатации периодически очищают масло и бак, а также меняют масло. Для удаления посторонних веществ нечистое масло пропускают через центрифугу, а для сушки его прогревают. Масляные баки трансформаторов больших мощностей снабжают кранами, к которым присоединяют маслоочистительный аппарат. Это дает возможность очищать масло в процессе работы трансформатора без его отключения. Прогревают масло также в процессе работы трансформатора посредством усиленной его нагрузки.4. Температура воспламенения масла должна быть значительно выше рабочей температуры трансформатора, чтобы при работе трансформатора не возник пожар. Обычно трансформаторное масло имеет температуру воспламенения не ниже 180 С. Допускается использование масел с температурой воспламенения не ниже 150 С. Таким образом, помимо старения трансформаторное масло обладает еще одним очень существенным недостатком - оно является горючим материалом. Поэтому установка масляных трансформаторов во многих случаях требует принятия специальных мер пожарной безопасности.В тех случаях, когда применение масляных трансформаторов недопустимо по соображениям пожарной безопасности, используют сухие трансформаторы, а также трансформаторы с негорючими наполнителями (совол, совтол, пиранол, кварцевый кристаллический песок).Сухие трансформаторы имеют защитные кожухи с отверстиями, закрытыми сетками. Применение в качестве изоляции обмоток стекловолокна или асбеста позволяет значительно повысить рабочую температуру обмоток и получить практически пожаробезопасную установку. Это свойство сухих трансформаторов дает возможность применять их для установки внутри сухих помещений в тех случаях, когда обеспечение пожарной безопасности установки является решающим фактором. Так как в сухих трансформаторах охлаждающей средой является воздух, который возобновляется непрерывно, то исключается старение масла и необходимость периодической чистки и замены его.Однако воздух является менее совершенной изолирующей и охлаждающей средой, чем трансформаторное масло. Поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных.Электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах приходится уменьшать по сравнению с электромагнитными нагрузками масляных трансформаторов, что приводит к увеличению сечения проводов обмоток и магнитопровода. Вследствие этого вес и стоимость активных материалов у сухих трансформаторов больше, чем у масляных.Увеличение стоимости активных материалов сухих трансформаторов по сравнению с масляными сказывается особенно сильно с ростом мощности трансформатора и увеличением напряжений его обмоток. В настоящее время производят сухие трансформаторы мощностью до 2500 ква и напряжением обмоток до 15 кв.Так как обмотки сухих трансформаторов непосредственно соприкасаются с воздухом и увлажняются, эти трансформаторы устанавливают только в сухих помещениях. Для уменьшения гигроскопичности обмотки пропитывают специальными лаками. Применение новых нагревостойких и негорючих материалов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет увеличить электромагнитные нагрузки и уменьшить стоимость активных материалов.В тепловом отношении трансформатор представляет собой неоднородное тело. Стальные листы магнитопровода обладают высокой теплопроводностью, а изоляционные прослойки между листами стали - малой. Обмотки также состоят из меди и алюминия с высокой теплопроводностью и изоляционного материала, плохо проводящего тепло. При работе трансформатора более нагретые внутренние части магнитопровода и обмоток отдают тепло наружным поверхностям, от которых оно отводится маслом или воздухом. Между нагретыми частями трансформатора (обмотками и магнитопроводом) и маслом или воздухом устанавливается определенная разность температур. Однако температура всех частей трансформатора и масла в разных точках по высоте неодинакова; она увеличивается по мере перехода от нижних частей к верхним. Изменение температуры обмоток, магнитопровода, масла и бака по высоте показано на рисунке 8., распределение температуры в горизонтальном сечении масляного трансформатора - на рисунке 9.Рисунок 8. - Изменение температуры обмоток, магнитопровода, масла и бака по высоте.Рисунок 9. - Распределение температуры в горизонтальном сечении масляного трансформатора.Масло для заливки трансформатора приготовляют заранее в нужном количестве, высушивают и проверяют химическим анализом и на электрическую прочность. При заливке масло должно иметь температуру не ниже 10 С. Его заливают через нижний кран бака при помощи насоса фильтр пресса. После заливки берут пробу масла для химического анализа и испытания электрической прочности [7].3.3 Тепловой расчет трансформатора3.3.1 Расчет геометрических размеров бака трансформатора ТМ100/10Конструкция трансформатора ТМ-100/10 и его общий вид предоставлены на листе 2 графического материала.Геометрические размеры:Высота бака, H 0,94 мДлина бака, L 0,99 мШирина бака, Sh 0,427 мДлина прямой части, l 0,563 мРадиус закругления, R 0,2135мПлощадь поверхности труб радиатора, Skt 1,492 мПлощадь поверхности коллекторов радиатора, Sk 0,3 мПериметр бака: МПоверхность бака:М²Поверхность крышки:м²Эффективная теплоотдающая поверхность бака [4]:м²Эффективная теплоотдающая боковая поверхность бака [4]: м²3.3.2 Тепловой расчет трансформатора при номинальной загрузке без утечки маслаПо ГОСТ 11677-85 установлена предельная среднесуточная температура не выше + 30 С, по этому расчет для наиболее тяжелого режима будем производить именно для этой температуры. Все расчеты будем производить при номинальной загрузке трансформатора.Исходные данные для расчета:Температура окружающего воздуха, t. окр. в 30 °СКоэффициент загрузки трансформатора, K. з 1Потери холостого хода трансформатора, ΔP. хх 465 ВтПотери короткого замыкания трансформатора, ΔP. кз 2270 ВтТолщина крышки бака, δкр 0,005 мКоэффициент теплопроводности крышки, λкр 55 Вт/м·ККоэффициент учитывающий конструкцию бака трансформатора, θ 1,2Коэффициент учитывающий систему охлаждения трансформатора, К11.В установившемся режиме работы трансформатора потери энергии переходят в теплоту и от нагретого масла через стенку бака передаются окружающему воздуху. При этом часть тепловой энергии от наружной поверхности бака рассеивается за счет лучистого теплообмена.Суммарный поток тепловой энергии зависит от нагрузки трансформатора и в любом режиме его работы может быть определен через суммарные потери мощности в трансформаторе.Суммарные потери мощности в трансформаторе [4]:ВтТепловой поток отдаваемый поверхностью бака воздуху [4]:ВтПлощадь лучистого теплообмена [4]: м²Площадь конвективного теплообмена [4]: м²Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом [4]:°ССреднее превышение температуры масла над температурой стенки бака [4]:°СПревышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха [4]:°СТемпература масла в верхних слоях [4]:°СРассчитываем температуру стенки бака для этого рассчитываем эффективность теплоотдачи, посредством критериев Грасгофа (характеризует режим движения при свободной конвекции, являясь отношением подъемной силы, возникающей вследствие разности плотностей жидкости, и сил вязкости в изотермическом потоке) и Нуссельта (характеризует увеличение теплообмена (массообмена) за счет конвекции по сравнению с чисто молекулярным переносом).Коэффициент теплоотдачи внутри бака [10]:Критерий Грасгофа.Определяющая температура (в данном случае температура масла):КТемпературный коэффициент объемного расширения:К-1Температурный напор:ККинематическая вязкость среды (масла): м2·сКритерий Прандля (критерий физических свойств среды (масла)):Определяющий размер, в данном случае определяющий размером является высота бака:мРежим движения среды в пограничном слое:Критерий Нуссельта.Значение постоянных с и n определяются режимом движения среды и условиями теплопередачи:Коэффициент теплопроводности среды (масла): Вт/м·ККоэффициент теплоотдачи: Вт/м2·ККоэффициент теплоотдачи снаружи бака [10]:Критерий Грасгофа.Расчет ведется аналогично приведенному выше только для другой среды - воздуха. К К-1 К м м2·с Критерий Нуссельта. Вт/м·К Вт/м2·ККоэффициент теплопередачи через стенку бака [10]:Поток теплоты через стенку бака трансформатора [10]:Температура стенки бака [10]:°ССреднее значение температуры масла в баке [10]:°СРассчитываем температуру крышки бака [10]:Коэффициент теплоотдачи внутри бака [10]:Критерий Грасгофа.Определяющая температура (в данном случае средняя температура масла): К К-1Температурный напор рассчитывается через среднюю температуру между окружающим воздухом и средней температурой масла в баке:°С КОпределяющим размером является ширина крышки бака, так как процесс теплопередачи идет через горизонтальную поверхность: м м2·с Критерий Нуссельта.Коэффициенты с и n определяются как для горизонтальной поверхности: Вт/м·К Вт/м2·ККоэффициент теплоотдачи снаружи бака:Критерий Грасгофа. К К-1 К м2·с мКритерий Нуссельта. Вт/м·К Вт/м2·ККоэффициент теплопередачи через крышку бака:Поток теплоты через крышку бака трансформатора:ВтТемпература крышки бака трансформатора:°СРазность температур между стенкой и крышкой бака:°СДанные расчетов при различны температурах окружающего воздуха и различной загрузке трансформатора сведены в таблицу 8.Таблица 8. - Температуры трансформатора без падения уровня масла.Коэффициент ТемператураТемператураТемператураТемператураРазность температурзагрузкиокружающегоВерхних слоевстенки бакакрышки бака между стенкой итрансформаторавоздухаМаслатрансформаторатрансформаторакрышкой бака 3049,642,840,91,9 1534,627,725,32,40,2019,612,7102,7 -154,6-2,4-5,22,8 -30-10,4-17,6-20,63 3056,547,644,63 1541,532,528,83,70,4026,517,413,53,9 -1511,52,3-1,94,2 -30-3,5-12,9-17,44,5 3067,154,950,14,8 1552,139,8345,80,6037,124,618,66 -1522,19,53,16,4 -307,1-5,8-12,66,8 3080,564,3577,3 1565,549,140,68,50,8050,533,924,99 -1535,518,89,49,4 -3020,53,3-6,69,9 3096,475,56510,5 1581,460,348,212,11066,44532,412,6 -1551,429,716,613,1 -3036,414,10,413,7Также в таблицы 9. и 10. сводим данные расчетов при различных уровнях масла, температуры окружающего воздуха и коэффициентах загрузки. Расчет при этом аналогичен приведенному в п.3.4 3, только с учетом радиаторов.Таблица 9. - Температуры трансформатора с падением уровня масла на 30мм.Коэффициент ТемператураТемператураТемператураТемператураРазностьтемпературзагрузкиокружающеговерхних слоевстенки бакакрышки бака между стенкой итрансформатораВоздухамаслатрансформаторатрансформаторакрышкой бака 3049,84334,48,6 1534,827,919,28,70,2019,812,84,18,7 -154,8-2,2-10,98,7 -30-10,2-17,4-268,6 3056,947,835,812 1541,932,720,612,10,4026,917,75,512,2 -1511,92,6-9,512,1 -30-3,1-12,7-24,712 3067,655,33817,3 1552,640,122,717,40,6037,6257,517,5 -1522,69,9-7,417,3 -307,6-5,5-22,717,2 3081,264,840,724,1 1566,249,625,324,30,8051,234,410,124,3 -1536,219,2-4,924,1 -3021,23,7-20,324 3097,376,243,932,3 1582,360,928,332,61067,345,71332,7 -1552,330,4-1,932,3 -3037,314,7-17,532,2Таблица 10. - Температуры трансформатора с падением уровня масла на 60мм.Коэффициент ТемператураТемператураТемператураТемператураРазность температурзагрузкиокружающеговерхних слоевстенки бакакрышки бака между стенкой итрансформаторавоздухамаслатрансформаторатрансформаторакрышкой бака 3050,143,2349,2 1535,128,118,89,30,2020,1133,79,3 -155,1-2-11,29,2 -30-9,9-17,2-26,49,2 3057,348,135,312,8 1542,33320,112,90,4027,317,9512,9 -1512,32,8-1012,8 -30-2,7-12,4-25,212,8 3068,155,637,318,3 1553,140,52218,50,6038,125,46,818,6 -1523,110,2-8,118,3 -308,1-5,1-23,418,3 3081,965,339,825,5 1566,950,124,325,80,8051,934,99,225,7 -1536,919,7-5,825,5 -3021,94,2-21,125,3 3098,376,842,634,2 1583,361,627,134,51068,346,311,834,5 -1553,331-3,134,1 -3038,315,3-18,633,93.3.3 Тепловой расчет трансформатора при номинальной загрузке при уровне масла ниже патрубков коллекторов радиаторовПри снижении уровня масла ниже уровня входов в патрубок коллектора радиатора, активная конвекция в радиаторе практически прекращается, поэтому в дальнейшем расчете радиаторы не учитываем. Вследствие чего значительно уменьшается площадь конвективного теплообмена. Расчеты будем вести при снижении уровня масла на 90 мм.Эффективная теплоотдающая поверхность бака [4]:м2Эффективная боковая теплоотдающая поверхность бака [4]:м2Площади конвективного и лучистого теплообмена [4]: м2 м2Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом [4]: °ССреднее превышение температуры стенки бака над воздухом [4]:°СПревышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха [4]:Температура масла в верхних слоях [4]:°СКоэффициент теплоотдачи внутри бака [10].Критерий Грасгофа:К К-1 К м2/с Определяющим размером здесь будет высота уровня масла в баке:мКритерий Нуссельта: Вт/м·КВт/м2· ККоэффициент теплоотдачи снаружи бака.Критерий Грасгофа: К К-1 К м2/с мКритерий Нуссельта: Вт/м·К Вт/м2· ККоэффициент теплопередачи через стенку бака:Поток теплоты через стенку бака трансформатора:ВтТемпература наружной поверхности бака:°ССреднее значение температуры масла в баке:°СВследствие падения уровня масла в баке трансформатора между крышкой бака и верхними слоями масла образуется воздушная прослойка, теплопередачу в которой будем рассчитывать через λэф - эффективный коэффициент теплопроводности.

Список литературы

Вопросы реконструкции линии 10 кВ подстанции Василево, с заменой масляных выключателей на вакуумные, выбором разъединителей и трансформаторов тока
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00483
© Рефератбанк, 2002 - 2024