Тема: Оптимизация параметров системы охлаждения силового масляного трансформатора

Трансформаторы - это одни из самых распространенных элементов энергетических систем. Для более выгодной передачи энергии на дальние расстояния используют трехфазные масляные трансформаторы или группу однофазных [1]. Они позволяют контролировать напряжение сети: повышать на электростанции перед транспортировкой и понижать после передачи до нужного потребителям значения. Также использование трансформаторов существенно уменьшает количество изоляции, а следственно, и расходы на передачу энергии [2].
При работе трансформатора в его активной части появляются потери, обусловленные прохождением тока по концентрам и магнитного потока по остову. Одна часть этих потерь, в виде тепла, нагревает обмотки и остов, а вторая часть выделяется в окружающую среду. Если тепло не будет рассеиваться, то температура трансформатора будет расти бесконечно, и он вскоре выйдет из строя по причине разрушения изоляции: бумаги, хлопчатобумажной ленты, электрокартона, которые не могут выдерживать продолжительного воздействия температуры, превышающей норму [3].
Если трансформатор не эксплуатировался долгое время, то его температура равна температуре окружающего воздуха. После включения температура его частей начинает расти и, как только становится больше температуры воздуха, трансформатор становится источником тепла и отдает его окружающему воздуху. С момента как трансформатор начинает выделять тепло в окружающую среду, нагрев его составных частей начинает замедляться, а через определенный промежуток времени становится настолько незначительным, что им можно пренебречь. После этого наступает установившийся тепловой режим [4].
Значение установившегося при определенной нагрузке превышения температуры над температурой воздуха зависит от теплоотдающей поверхности трансформатора и от интенсивности теплоотдачи.
Трансформатор является неоднородным телом, если рассматривается его нагрев. Листы магнитопровода имеют высокую теплопроводность, а изоляционные прослойки - малую. Концентры изготовлены из медных или алюминиевых проводников обладающих высокой теплопроводностью и изоляционного материала, обладающего малой теплопроводностью. В процессе эксплуатации трансформатора, нагретые части отводят тепло наружным поверхностям, которые в свою очередь отводят его к маслу или воздуху. Между нагретыми частями и маслом или воздухом устанавливается определенная разница температур. Температура деталей трансформатора и масла в различных точках по высоте неодинакова, и она увеличивается при переходе от нижних частей к верхним [5].
Наибольшая величина нагрева частей трансформатора ограничивается сроком службы изоляционных деталей. С ростом напряжения трансформатора требования к электрической прочности изоляции возрастают [21].
Для лучшего отведения тепла от трансформатора используются радиаторы или охладители. При их применении увеличивается объем необходимого для охлаждения масла, увеличиваются габариты, и повышается стоимость трансформатора. Снизить нагрев трансформатора можно с помощью применения охлаждающей системы типа ДЦ [6]. Её использование отразится на стоимости, но это будет существенно влиять на повышение цены лишь при проектировании трансформаторов большой мощности. Если мы выберем систему охлаждения ДЦ для трансформатора мощностью 80000 - 100000 кВА существенного прироста в цене мы не заметим, так как количество охладителей, обеспечивающих отвод нужного количества тепла существенно отличается от количества радиаторов для отвода того же количества тепла [7]. Таким образом, выбор охлаждающей системы для трансформатора конкретной мощности и класса напряжения является неоднозначной, многофакторной технической за-дачей. Ее решение возможно за счет сравнения технико-экономических показателей трансформаторов с разными системами охлаждения. В данной работе бу-дет рассматриваться трансформатор мощностью 80000 кВА и классом напряжения 110 кВ.
Цель выпускной квалификационной работы - выбрать оптимальный вариант системы охлаждения для силового масляного трансформатора мощностью 80000 кВА и классом напряжения 110 кВ исходя из технико-экономических показателей.
Купить

Целью данного дипломного проекта является оптимизация системы охлаждения силового масляного трансформатора путем замены системы охлаждения типа Д на охлаждение ДЦ. Данный способ обеспечивает уменьшение массы трансформатора и его габаритов, за счет замены радиаторов на охладители. Также это обеспечивает уменьшение температуры нагрева масла и обмоток. Все эти факторы в итоге обеспечивают экономическую выгоду и длительный срок эксплуатации изоляции.
Был выполнен электромагнитный расчет и получены следующие значения: тип каждой из обмоток и их параметры, такие как высота обмотки, плотность тока, количество витков и другие. Также были получены значения потерь и тока холостого хода. Было рассчитано напряжение короткого замыкания.
После этого был выполнен тепловой расчет системы охлаждения Д и определены следующие параметры: тип радиаторов, количество радиаторов, превышение температуры масла и обмоток над воздухом. Те же параметры были определены при расчете системы охлаждения ДЦ. После этих расчетов были сделаны выводы о целесообразности применения системы охлаждения типа ДЦ.
Далее был описан процесс монтажа систем охлаждения типа Д и ДЦ и были даны советы по эксплуатации этих систем охлаждения.

Купить