Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Даже средняя температура верхней катушки обмотки трансформатора, удовлетворяющего по нормам нагрева стандарту, может быть более 115. Например, пусть температура окружающего воздуха , превышение средней температуры обмотки и осевой перепад температуры масла в обмотке (это значение больше, чем бывает обычно, но стандартом не запрещено). При этих данных средняя температура верхней катушки .
(Для нормальных климатических факторов внешней среды значение есть наибольшее значение естественно изменяющейся температуры воздуха, а тепловая постоянная времени трансформа торов, у которых , составляет несколько часов. Также приближенная, но более точная оценка должна производиться при использовании для наибольшей среднесуточной или эквивалентной суточной температуры воздуха. (Прим. ред.))
Температура наиболее нагретой точки еще выше на несколько градусов.
Согласно рекомендациям МЭК [4] допускаются: при кратковременных нагрузках - температура наиболее на гретой точки обмотки 140°С; при коротком замыкании - средняя температура обмоток из меди 250°С и обмоток из алюминия 200°С. На практике благодаря быстрому прекращению процесса короткого замыкания и малой плотности тока в обмотке при нормальных эксплуатационных нагрузках указанные предельные значения температуры для режима короткого замыкания не достигаются.
Для того чтобы найти среднюю температуру верхней катушки при коротком замыкании, необходимо к 250 или 200°С прибавить половину осевого перепада температуры масла в обмотке. С учетом этого средняя температура верхней катушки может достигать при коротком замыкании 260 и 210°С соответственно для обмоток из меди и алюминия.
Ненормируемые стандартами превышения и перепады температуры
Под превышением средней температуры масла в обмотке, обозначаемым
черезподразумевается превышение средней температуры масла, циркулирующего в охлаждающих каналах у поверхности обмотки, над температурой охлаждающей среды. Температура масла, поступившего в обмотку внизу, увеличивается приблизительно пропорционально пройденному пути вдоль обмотки.
(Это приближенное положение является основой для принятой упрощенной методики расчета. В действительности температура масла и обмоток изменяется по высоте по нелинейному закону [6, с. 71-75], что следует учитывать, особенно при сопоставлении температуры наиболее нагретой точки обмоток и средней температуры обмоток, измеренной по изменению сопротивления. (Прим. ред.))
Превышение средней температуры масла в обмотке при естественной циркуляции определяется как разность превышения наибольшей температуры масла
в баке и половины осевого перепада температуры масла в обмотке, поскольку наибольшая температура масла в баке практически равна температуре масла, выходящего из обмотки.
Для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла превышение средней температуры масла в обмотке определяется на основании измерений превышения температуры и расчетов, исходя из данных измерений, полученных при определении превышения средней температуры обмотки в процессе остывания.
Под превышением средней температуры масла в теплообменнике, обозначаемым через , подразумевается логарифмическая разность температур
(В отечественной литературе эта разность температур называется среднелогарифмической разностью температур двух теплоносителей или среднелогарифмическим температурным напором вдоль поверхности теплообмена. (Прим. ред.))
охлаждаемого масла и охлаждающего воздуха. Логарифмическая разность температур определяется двумя составляющими: перепадом температуры со стороны воздуха и перепадом температуры со стороны масла. Перепадом температуры по толщине стенки теплообменника пренебрегают. При заданном способе охлаждения потери, которые необходимо отвести, и логарифмическая разность температур полностью определяют размеры теплообменника.
Если к температуре охлаждающей среды прибавить превышение средней температуры циркулирующего в теплообменнике воздуха и превышение средней температуры масла в теплообменнике (логарифмическую разность температур), то получим среднюю температуру масла в теплообменнике. При естественной циркуляции масла эта величина ненамного отличается от средней температуры масла в обмотке. В случае принудительной циркуляции масла из-за имеющего место перемешивания масла средняя температура масла в обмотке выше, чем средняя температура масла в охладителе.
Разность превышений средних температур обмотки и масла в обмотке определяется путем вычитания превышения средней температуры масла в обмотке из превышения средней температуры обмотки. Эта температурная ступень имеет две составляющие: перепад температуры по толщине изоляции проводника и перепад температуры между поверхностью изоляции обмотки и окружающим обмотку маслом.
Теплотехнический расчет обмотки трансформатора начинается с определения этой разности превышений температур, которая называется превышением средней температуры обмотки над средней температурой масла в обмотке и обозначается через . Если эту разность превышений температуры вычесть из нормированного превышения средней температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха, то в случае естествен ной циркуляции масла получим сумму превышения сред ней температуры охлаждающего воздуха в радиаторе и логарифмической разности температур охлаждаемого масла и охлаждающего воздуха в радиаторе.
