Электрический расчет трансформаторного ввода с бумажно-масляной изоляцией

Рис.1 Ввод с бумажно-масляной изоляцией.

1 — контактный зажим; 2 — расширитель; 3 —пружина стяжного устройства; 4 — маслоуказатель; 5 — верхняя крышка; 6 — изоляционный остов; 7 — измерительный вывод; 9 — соединительная втулка; 9 — нижняя покрышка; 10 — труба.

1.2 Задание на расчет.

1.2.1.              Определить высоту верхней фарфоровой покрышки ввода, количества и
размеры ребер на ее поверхности, при которых обеспечивается

необходимый уровень электрической прочности внешней изоляции ввода.

1.2.2.      Определить число hн нижней фарфоровой покрышки ввода.

1.2.3.      Определить число поб обкладок, регулирующих электрическое поле в
бумажно-масляном остове и их размеры- радиусы ri и длины li, а
также толщину ∆, слоев изоляции между обкладками и длину уступов

λg и λh. . По результатам расчетов начертить эскиз трансформаторного

ввода.

1.3.Расчет.

1.3.1. Определить высоту верхней фарфоровой покрышки Нв, количество и  

размеры ребер на ее поверхности, обеспечивающей необходимый уровень

электропрочности внешней изоляции ввода.

Для выбора размеров внешней изоляции ввода используются материалы

&17.2  [1] и &19.1 [4, с.74].

Высота верхней фарфоровой покрышки Нв определяется из условия

отсутствия перекрытий в воздухе по поверхности покрышки при расчетном напряжении:

В качестве расчетных напряжений при определении высоты верхней фарфоровой покрышки принимаются испытательные напряжения промышленной частоты для внешней изоляции в сухом состоянии Uиспс и под дождем UИСПД по ГОСТ 1516.1-76 (табл.30.2 [1, с. 386]). Для аппарата класса 220кВ Uиспс = 465 кВ; UИСПд = 425 кВ. Выдерживаемые напряжения по опытным данным составляют соответственно в сухом состоянии Евыдс= 0.30-0.35МВ/м и под дождем Ешдд = 0.23-0.26 МВ/м.

465

  Нвс =              = 1453.1мм

       0.32

425

Нй„ =              = 1700.0мм

т    0.25

Из двух значений Нвс и Нвд выбираем наибольшее:

Нвд = 1700.мм = 1.70 м

Число ребер пр и их размеры должны быть такими, чтобы соблюдалось условие при наибольшем линейном рабочем напряжении.

Lут>λф∙Uлнаиб                  ■              (1.2)

Где Lут- полная длина пути утечки по поверхности верхней фарфоровой покрышки; λэф- нормированная удельная эффективная длина пути  утечки, которая выбирается по табл.17.1 [1] или 19.4 [4] для заданной степени загрязненности атмосферы: λэф=18 м/МВ

Длина пути утечки по поверхности фарфоровой покрышки определяется выражением  :Lym=HB+np∙(lym-B),              (1.3)

где 1ут- длина пути утечки по поверхности одного ребра;                                 В - высота ребра (см.рис.2).

Рис.2. Форма ребра на верхней фарфоровой покрышки ввода.

Размеры ребер на верхней фарфоровой покрышке ввода

      Из (1.2) и (1.3) следует, что число ребер по покрышке должно равняться:

гдеUлнаиб– наибольшее рабочее напряжение выбирается по табл. 30.2[1]. Uлнаиб=252кВ=0.252МВ;      

Число ребер по покрышки равняется 32штукам.

1.3.2. Размер hH нижней фарфоровой покрышки выбирается по условию

отсутствия перекрытия в масле по поверхности нижнего конуса при расчетном напряжении:

Здесь расчетное напряжение Uрасч принимается равным одноминутному

испытательному напряжению промышленной частоты для внутренней изоляции ввода см. табл. 30.2 [1] или 19.1 [4].

Upac4= 325 кВ

Выдерживаемая напряженность в масле вдоль поверхности остова

равно:

Ешдр=0.8-0.6МВ/м

Принимаем Евыд =0.7МВ/м

1.3.3. Для расчета внутренней изоляции ввода, т.е. определения размеров и конструкции бумажно-масленого остова следует использовать материалы &19.1-19.3 [4]. При расчете используется равно емкостная система обкладок с постоянной аксиальной составляющей напряженности электрического поля. При этой системе размеры обкладок выбираются таким образом, что длины уступов λв и  λн постоянны, т.е. не зависят от номера обкладки и емкости между всеми парами соседних обкладок одинаковы (при этом толщина слоев ∆i изоляции будет различной).

Вследствие равенства емкостей напряжения на всех слоях изоляционного остова одинаковы и равны                где U-напряжение, приложенное ко всему вводу,   

поь -число дополнительных обкладок из алюминиевой фольги в остове.

Система конденсаторных обкладок в остове выбирается таким образом, чтобы при приложении к вводу одноминутного испытательного напряжения промышленной частоты у краев обкладок не возникали критические частичные разряды, т.е. чтобы соблюдалось условие:

Еiисп<Еiисп доп =12∆i-058 ,              (1.6)

где ∆i-толщина i-ro слоя изоляции между обкладками, мм;                                           Е- напряженность электрического поля, кВ/мм.                                         Еiисп.доп =12-3.25-0.58=6.06кВ/мм

При приложении наибольшего рабочего напряжения в изоляции должно отсутствовать начальные частичные разряды. Для этого должно соблюдаться условие:

                           Еiраб≤Еiраб.доп=4∆i-058                                                        (1.7)

                                        Еiраб.доп=4∙3.25-0.58=2.02кВ/мм

                                                                                                     Еиспдоп

Из приведенных выражений следует, что отношение  ──── = 3.0

                                                                                              Ерабдоп

                                                                    UИСП

Поэтому, если для проектируемого ввода ———>3.0, то определяющим является первое

                                                                     Uрабнаиб

условие, и все расчеты бумажно-масленого остова необходимо вести по испытательному напряжению промышленной частоты. При               расчеты ведут по наибольшему рабочему напряжению. Число обкладок nОБ в изоляционном остове определяется из условия:

Наружный радиус гс токоведущего стержня выбирается на основании выражения:

где значение напряжения и допустимой напряженности выбираются так же, как и при расчете числа обкладок. Полученное значение гс следует округлить до ближайшего наибольшего целого числа.

Длина i-й обкладки определяется по формуле:

где   

                                                                        hв= 0.75∙1.70 =1.275 м

Длина уступов в верхней и нижней частях остова определяются следующим образом:

Полученные значения длин li, и длин уступов следует округлить до целых чисел (в мм):

Радиус i-й обкладки определяется по формуле:                                                                           

                                       ri=rC∙ξα∙I                                    (1.11)

где      

где i- номер обкладки (i=0 соответствует токоведущему стержню). Соответственно толщина слоев ∆i между обкладками равна:

                                                                         ∆i=ri− ri−1                                                      Значение радиусов ri, и толщина слоев ∆i необходимо рассчитать в мм с точностью до 3-го знака после запятой, а затем округлять до чисел, кратных 0.25 мм- толщина одного слоя кабельной бумаги КВ-0.12.

Толщина слоев между обкладками: