Электрический расчет трансформаторного ввода с бумажно-масляной изоляцией

Министерство Образования Российской Федерации Уральский Государственный Технический Университет - УПИ

Кафедра ТВН

Курсовая работа

по курсу "Изоляция"

Электрический расчет трансформаторного ввода с

бумажно-масляной изоляцией.

                                                                                 Студент: Николенко А.А.

                                                                                       Преподаватель: Шалина Е. П.

                                                                                                  Группа: Э-4221          

                                                                                              Вариант: № 13

                                                          Екатеринбург 2004

Содержание.

1.   Введение.

2.   Основные характеристики трансформаторных вводов.

3.   Конструкция вводов с бумажно-масляной изоляцией.

4.   Исходные данные для расчета.

5.   Задание на расчет.

6.   Расчетная часть.

7.   Конструктивные характеристики трансформаторных вводов.

8.   Список использованной литературы.

Введение.

Конструкция ввода во многом определяет его способность, условия обслуживания, технологичность производства, габариты и весовые характеристики и оказывает существенное влияние на технические решения, принятые при разработке силовых трансформаторов и масляных выключателей.

Ввод высокого напряжения можно рассматривать как цилиндрический конденсатор, состоящий из центральной токоведущей трубы, поверх которой расположена электрическая изоляция в виде масла, бумаги или газа. Уровень изоляции вводов выбирается с учетом испытательных напряжений частоты 50 Гц в сухой атмосфере и под дождем, а также импульсных напряжений, значения которых регламентированы ГОСТ 1516.1-76.

Выбор вида внутренней изоляции ввода в значительной мере определяет его габариты и массу. Отечественной промышленностью освоено производство вводов со следующим исполнением внутренней изоляции: маслобарьерная; бумажно-масляная; твердая, выполненная из лакированной бумаги; элегазовая.

В целях повышения единичной мощности и номинального напряжения силовых трансформаторов, а также электродинамической стойкости масляных выключателей при обеспечении их транспортабельности и достаточной компактности в конструкции вводов вносили существенные изменения, которые сопровождались, как правило, сокращением габаритов вводов, особенно в их нижней части, массы и применением в качестве внутренней изоляции иных диэлектрических материалов. При разработке конструкции вводов обычно учитывают вид выбранной внутренней изоляции и условия его работы, а также решают вопросы, связанные с выбором способа защиты масла и бумажной изоляции от увлажнения, с обеспечением тепловой и динамической стойкости конструкции и т. п. Поэтому конструктивные исполнения вводов в зависимости от их назначения и области применения могут быть разнообразными. Однако основными элементами всех вводов являются: внутренняя изоляция, состоящая из жидкого, твердого или газообразного диэлектрика; внешняя изоляция, выполненная у большинства вводов в виде фарфоровых покрышек; токоведущие части и арматура.

Основные характеристики трансформаторных

вводов.

Вводы высокого напряжения, выпускаемые электротехнической промышленностью, классифицируют:

По классу напряжения 66,  110,  150, 220, 330, 500,750 и 1150 кВ. По роду тока:   постоянный, переменный    (частоты 50 Гц). По номинальному току: 200, 400, 630, 1000, 1600 и 2000 А. По  назначению:  для  силовых трансформаторов,  автотрансформаторов  и реакторов Т; для специальных реакторов Р; для масляных выключателей В; линейные Л; для кабельного подсоединения к трансформаторам кб.

По способу защиты внутренней изоляции: герметичные Г; негерметичные По выполнению внешней изоляции: нормальные; усиленные

По выполнению внутренней изоляции: бумажно-масляные БМ; маслобарьерные МБ; твердые бумажные ГТ; элегазовые ГЭ.

По выполнению отбора напряжения: с измерительным конденсатором, предназначенным для подключения устройства для измерения напряжения (ПИН) П; без измерительного конденсатора.

По допустимому углу наклона к вертикали при установке ввода: 15, 20, 30, 45, 60, 90°. По способу выполнения маслосистемы: с маслосистемой, общей для ввода и силового трансформатора (маслоподпорные вводы) О: с изолированной маслосистемой.

Нормальная работа вводов высокого напряжения обеспечивается: для районов с умеренным климатом (исполнение У1) при рабочей температуре окружающего воздуха от —40 до +40°С; для районов с холодным климатом (исполнение ХЛ1)—от — 60 до +40°С для районов с тропическим климатом (исполнение Т1) — от— 10 до +45°С, но при этом высота установки вводов над уровнем моря не более 1000 м; скорость ветра при отсутствии гололеда 40 м/с; скорость ветра при наличии гололеда толщиной 20 мм 15 м/с; натяжение проводов перпендикулярно оси ввода не более значений, приведенных ниже: линейные вводы и вводы трансформаторов и реакторов на напряжение ПО кВ — 75 кг; вводы трансформаторов и реакторов на напряжение 150 кВ и ток 1000 А — 80 кг; вводы масляных выключателей (до 1000 А вкл.) и вводы трансформаторов и реакторов на напряжение 150 кВ и ток свыше 1000 А—100 кг; вводы масляных выключателей на ток свыше 1000 А — 120 кг.

В процессе эксплуатации вводов допускается содержание коррозионно-активных агентов в атмосфере (II тип атмосферы по ГОСТ 15150-69): сернистый газ не более 200 мг/(м -сут); хлористые соли 0,3 — 2 мг/(м -сут).

4

По воздействию механических факторов внешней среды вводы должны соответствовать группе условий эксплуатации Мб по ГОСТ 17516-72, а вводы для масляных выключателей дополнительно должны выдерживать нагрузки, действующие на них в процессе включения и отключения выключателя в пределах номинальной мощности отключения выключателя, для которого данный ввод разработан и по механической стойкости-числу операций (без токовой нагрузки), предусмотренные ГОСТ 687-70 для соответствующего выключателя.

Для классификации вводов принята система условных обозначений, которая в процессе производства вводов претерпевала определенные изменения.

В настоящее время условное обозначение ввода по климатическим факторам соответствует требованиям ГОСТ 15150-69;

Обозначение ввода ГБМТУ/45-220/2000-У1 ГОСТ 10693-74 расшифровывается так: Г — герметичный; БМ — внутренняя бумажно-масляная изоляция; Т — для силовых трансформаторов; У — усиленная внешняя изоляция; 45 — допустимый угол наклона к вертикали; 220 — номинальное напряжение, кВ; 2000—номинальный ток, А; У1—климатическое исполнение и категория по ГОСТ 15150-69; ГОСТ 10693-74 — стандарт, по которому изготовлен ввод.

Для вводов, изготовляемых по ГОСТ 10693-74, принято обозначение заводского номера с буквенным индексом, которое расшифровывается следующим образом: № С-2137 означает № 102137, № Д-318 означает № 200318, т. е. индекс С означает 100000, индекс Д — 200 000 и т. п.

Конструкция вводов с бумажно-масляной изоляцией.

У вводов конденсаторного типа с бумажно-масляной изоляцией (рис.1) остов выполнен из кабельной бумаги, разделенной на слои уравнительными обкладками и пропитанной трансформаторным маслом.

Для намотки изоляционных остовов маслонаполненных вводов применяется кабельная бумага К-120 толщиной 0,12 мм. Бумагу накладывают непосредственно на токоведущую трубу или бакелитовый цилиндр непрерывным полотном шириной, соответствующей длине изоляционного остова ввода, или, значительно реже, при применении лент бумаги шириной 80—150 мм в полнахлеста по винтовой линии с максимально возможным натяжением и с частичным перекрытием витков, достигающим  для, вводов 110 кВ 50% ширины ленты.

Для уменьшения напряженности электрического поля, улучшения охлаждения и снижения в первых слоях изоляции остова ввода 220—500 кВ наложение бумаги обычно производится на бакелитовый цилиндр, внутри которого проходит токоведущая труба. При этом первая уравнительная прокладка электрически соединяется с центральной трубой.

В процессе намотки в определенные слои бумаги для выравнивания напряженности электрического поля в изоляционном остове закладываются уравнительные обкладки, в качестве которых обычно используется алюминиевая фольга толщиной 0,014 мм.

У вводов 220 кВ и выше помимо уравнительных обкладок имеются также манжеты (дополнительные обкладки) шириной 300—500 мм, располагаемые на краях изоляционного остова. Длина уступа по обкладкам в нижней части остова обычно выбирается 8—15 мм. Длина уступа верхней части остова обычно в 1,5—1,8 раза больше, чем для нижнего.

На последнюю (заземляемую) обкладку накладывается поясок из медной фольги толщиной 0,1 и шириной 100—150 мм. У вводов с выводом для подключения ПИН измерительная и заземляемая обкладки выполняются из медной фольги. Поверх  последней обкладки остова наносят три-четыре слоя кабельной бумаги, которая закрепляется хлопчатобумажной лентой или приклеивается.

Для вывода напряжения от измерительной обкладки в изоляционном остове вырезается «окно» диаметром 130 мм до первого слоя бумаги, находящегося под заземляемой обкладкой, затем в центре этого «окна» делается квадратный вырез 20X20 мм до измерительной обкладки, к которой припаивается гибкий медный проводник сечением не менее 2,5 мм2. Другим концом медный проводник припаивается к токоведущему стержню фарфорового проходного изолятора. Такой же провод слоях изоляции остова ввода 220—500 кВ наложение бумаги обычно производится на бакелитовый цилиндр, внутри

которого проходит токоведущая труба. При этом первая уравнительная прокладка электрически соединяется с центральной трубой.

В процессе намотки в определенные слои бумаги для выравнивания напряженности электрического поля в изоляционном остове закладываются уравнительные обкладки, в качестве которых обычно используется алюминиевая фольга толщиной 0,014 мм.

У вводов 220 кВ и выше помимо уравнительных обкладок имеются также манжеты (дополнительные обкладки) шириной 300—500 мм, располагаемые на краях изоляционного остова. Длина уступа по обкладкам в нижней части остова обычно выбирается 8—15 мм. Длина уступа верхней части остова обычно в 1,5—1,8 раза больше, чем для нижнего.

На последнюю (заземляемую) обкладку накладывается поясок из медной фольги толщиной 0,1 и шириной 100—150 мм. У вводов с выводом для подключения ПИН измерительная и заземляемая обкладки выполняются из медной фольги. Поверх последней обкладки остова наносят три-четыре слоя кабельной бумаги, которая закрепляется хлопчатобумажной лентой или приклеивается.

Для вывода напряжения от измерительной обкладки в изоляционном остове вырезается «окно» диаметром 130 мм до первого слоя бумаги, находящегося под заземляемой обкладкой, затем в центре этого «окна» делается квадратный вырез 20X20 мм до измерительной обкладки, к которой припаивается гибкий медный проводник сечением не менее 2,5 мм2. Другим концом медный проводник припаивается к токоведущему стержню фарфорового проходного изолятора. Такой же проводник припаивается к последней обкладке из медной фольги и выводится наружу через фарфоровый вывод, расположенный на соединительной втулке (у конструкций вводов ранних выпусков), или подсоединяется непосредственно к соединительной втулке внутри вводов.

На заводе после изготовления изоляционного остова производится его сушка под вакуумом. Окончание сушки остовов вводов определяется по стабилизации емкости и tgS. Затем собранные вводы вакуумируются, заливаются маслом и вновь вакуумируются.

Вводы с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией выпускаются в -негерметичном, а в последнее время преимущественно в герметичном исполнениях. Вводы негерметичного исполнения для трансформаторов, реакторов и масляных выключателей имеют изоляционный остов, намотанный на центральную медную трубу или бакелитовый цилиндр, верхнюю и нижнюю фарфоровые покрышки, соединительную втулку, расширитель с масляным затвором и воздухоосушителем, стяжное пружинное устройство, маслоуказатель и другие детали. У вводов герметичного исполнения компенсация температурного изменения объема масла обеспечивается встроенными во вводы (вводы ПО—220 кВ) или выносными (вводы 220 кВ и выше) компенсаторами давления.

Линейные вводы негерметичного исполнения имеют выносной маслорасширитель с гидравлическим  затвором  и  маслоуказателем.  Компенсация  давления  в  линейных

7

герметичных вводах обеспечивается сильфонными устройствами, которые у вводов ПО кВ подсоединены непосредственно к соединительной втулке, а у вводов 220 кВ установлены вблизи ввода и соединены с ним медной гибкой трубкой.

Специальные трехзажимные вводы на напряжение 220 кВ герметичного исполнения имеют в верхней части два вентильных разрядника, защищающих регулировочную обмотку автотрансформатора от импульсных перенапряжений. Основной изоляцией отводов относительно земли, выполненной на напряжение 220 кВ, является кабельная бумага, разделенная на слои уравнительными обкладками и пропитанная трансформаторным маслом. От последней уравнительной обкладки изоляционного остова ввода выведен на соединительную втулку измерительный вывод, заземляемый во время эксплуатации

.

1.1 Исходные данные.

Исходные данные приведены в таблице ниже, где указанны номинальное напряжение ввода Uном , степень загрязненности атмосферы в районе эксплуатации ввода, величина отношения,            ξ =l0/ln = rn/r0   и наименьшая толщина ∆mm слоя изоляции между обкладками в бумажно-масляном остове ввода.

Конструкция ввода показана на рис. 1; система обкладок для регулирования электрического поля в бумажно-масляном остове - равноемкостная, с постоянной аксиальной составляющей напряженности.