Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Решение без направляющих элементов может выполняться для обмоток, имеющих симметричное и несимметричное конструктивные исполнения (рис. 2-33-2-35).
Решение с направляющими элементами (рис. 2-36) имеет следующие недостатки: производство усложняется; затраты увеличиваются; уплотнение для масла, обеспечиваемое направляющими элементами, не совершенное, так как из-за усадки обмотки может произойти повреждение этих элементов. Преимуществом этого решения является то, что число параллельных ходов для масла можно изменять в широком диапазоне, т. е. становится возможным регулирование гидравлических характеристик, в результате чего коэффициент теплоотдачи и коэффициент заполнения обмотки могут быть увеличены.
Рис. 2-33. Катушечная обмотка без направляющих элементов, с симметричным расположением вертикальных охлаждающих каналов.
Рис. 2-34. Катушечная обмотка без направляющих элементов, с несимметричным расположением вертикальных охлаждающих каналов.
Рис. 2-35. Катушечная обмотка без направляющих элементов, с симметричным, изменяющим направление потока расположением вертикальных охлаждающих каналов.
Охлаждающее масло можно подавать в обмотку снизу или посередине и снизу. Первое решение наиболее простое, и обычно оно и используется. Подачу масла
Рис. 2-36. Катушечная обмотка с направляющими элементами, с тремя параллельными ходами масла.
в двух местах осуществить сложнее, но преимущество второго решения состоит в том, что и в нижнюю часть верхней половины обмотки может быть подано холодное масло. В этом случае нагретое масло из верхней части нижней половины обмотки удаляется через каналы, образованные изолирующими цилиндрами. Подача масла в обмотку снизу обеспечивается за счет установки специальных изоляционных перегородок между стенкой бака и наружной обмоткой на уровне нижней концевой изоляции. В образованную таким образом внизу бака закрытую часть подается снаружи масло (рис. 2-37). Охлаждающее масло проходит через отверстия в нижних ярмовых балках и попадает под обмотки. Это решение для традиционной конструкции трансформаторов является самым простым.
Рис. 2-37. Устройство подвода масла при направленной циркуляции с нижней направляющей изоляционной перегородкой для бака с верхним разъемом.
Можно также нижние ярмовые балки выполнить в виде закрытой камеры, откуда масло распределяется по обмоткам. Соединяющие компенсационные трубы монтируются в этом случае после установки активной части в бак (рис. 2-38).
Рис. 2-38. Устройство подвода масла при направленной циркуляции с помощью компенсаторов для бака с верхним разъемом.
Самое современное и простое в монтаже решение можно получить при нижнем разъеме бака (рис. 2-39). Эта конструкция обеспечивает самый лучший контроль проходов и уплотнений для распределения масла. Для двух последних конструкций воздух для сушки трансформатора подают через предусмотренное для масла подводящее устройство.
Рис. 2-39. Устройство подвода масла для бака с нижним разъемом.
Коэффициент теплоотдачи обмотки
Согласно проведенным автором измерениям при направленной циркуляции масла коэффициент теплоотдачи обмотки может быть определен исходя из следующего критериального уравнения
(2-27)
где - гидравлический диаметр масляного канала, м; L - длина канала, м; физические характеристики масла, входящие в уравнение, определяются при средней температуре пограничного слоя масла. Справедливость этого уравнения подтверждена измерениями при
Часть полученных результатов измерений приведена на рис. 2-40 и 2-41. Из критериального уравнения определим :
(2-28)
где
(2-28а)
f - площадь сечения канала; - смоченный периметр сечения канала.
Физические характеристики масла при следующие
В этом случае
(2-28б)
Рис. 2-40. Зависимость числа Nu от числа Re, построенная по результатам измерений на модели обмотки. Верхняя прямая относится к средней температуре масла и , нижняя - к средней температуре пограничного слоя масла и .
Рис. 2-41. Зависимость числа Nu от числа Рr, построенная по результатам измерений на модели обмотки. Верхняя прямая относится к средней температуре масла и Re=290, нижняя - к средней температуре пограничного слоя масла и .
Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом
(2-29)
Пример 2-7. В обмотке с направленной циркуляцией масло циркулирует в горизонтальном канале длиной L=120 мм сечением мм при скорости . Определить, чему равен перепад температуры при поверхностной плотности теплового потока q = 2000 Вт/м2.
Гидравлический диаметр по формуле (2-28а):
.
Тогда по формуле (2-29):
Видно, что даже при относительно небольшой скорости перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом получается маленьким.
Глава третья
Радиаторная система охлаждения
3-1. Физические основы естественного масляного охлаждения
Эскиз контура охлаждения показан на рис. 3-1. Для наглядности путь движения масла, нагревающегося в активной части трансформатора и охлаждающегося в радиаторе, показан одной пунктирной линией. В дальнейшем процесс теплоотдачи объясняется процессами, происходящими в обмотке. Маслу, вошедшему в нижнюю часть обмотки в точке А, при прохождении по пути А - В вдоль обмотки передается в единицу времени количество теплоты Р. Это переданное с поверхности обмотки количество теплоты при средней теплоемкости масла с и массовом расходе масла G повысит температуру масла на . Тогда согласно уравнению теплового баланса
