Гидравлическое сопротивление концевой изоляции обмоток

Опубликовано: 13 Март 2017

концевая изоляция обмоток

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНЦЕВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ
А.   Д. ГОРОШКО, Л. И. ЧУКТУРОВА, инженеры ВИТ

Циркуляционный контур охлаждения современного мощного трансформатора представляет собой сложную разветвленную сеть маслопроводов и каналов. Рост мощности и рабочего напряжения трансформаторов приводит к усложнению конструкции концевой изоляции, увеличению теплового потока обмоток и расхода масла через обмотки. В современной конструкции ярмовой и концевой изоляции часто осуществляется групповой подвод масла к нескольким обмоткам с последующим его распределением отдельно по каждой обмотке. В этом случае точность расчета гидравлического сопротивления концевой изоляции приобретает особое значение.
Для расчета гидравлического сопротивления концевой изоляции необходимо знать значения коэффициента гидравлического сопротивления. Известен расчет гидравлического сопротивления концевой изоляции обмоток, масляные каналы которой создаются сплошными кольцевыми прокладками, а вход масла в изоляцию и выход из нее осуществляются через круглые отверстия *.
В статье приведены результаты экспериментального исследования гидравлического сопротивления концевой изоляции, масляные каналы которой создаются прокладками, установленными по радиальным направлениям, и цилиндрами с угловыми шайбами, а вход и выход масла из изоляции осуществляется через кольцевую щель, образованную двумя угловыми шайбами.
Гидравлическое сопротивление одного слоя концевой изоляции обусловлено разделением потока, П-образного поворота и слияния потоков масла, а гидравлическое сопротивление концевой изоляции — наличием нескольких слоев (от 1 до 5), последовательно повторяющихся.

* Дечев В. И., Кидина Г. Н., Тютина Л. Б. Исследование гидравлического сопротивления нижней изоляции обмоток силовых трансформаторов большой мощности // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро. 1983. Вып. 11 (145).

Эскиз концевой изоляции (одного слоя) приведен на рис. 1. Исследование проводилось на плоском макете изоляции (рис. 2), изготовленном из электроизоляционного картона и представляющем часть изоляции с натурными размерами каналов, включающую 3—5 полей между столбами прокладок. Чтобы сохранить реальную форму каналов, прокладки выполнены трапецеидальными.
В экспериментальной установке (рис. 3) трансформаторное масло из бака с электронагревателями подавалось насосом к макету изоляции и мерным бакам. Температура масла, проходящего через макет, измерялась хромель-копелевыми термопарами, расположенными во фланцевом соединении патрубков на выходе масла из макета. Гидравлическое сопротивление ΔH измерялось мембранным дифманометром ДМ3583 В комплекте с прибором КСДЗ с дифференциальнотрансформаторной схемой.
Испытаны 13 макетов изоляции с различными размерами прокладок и каналов.
Эскиз концевой изоляции
Рис. I. Эскиз концевой изоляции.
1 — цилиндр главной изоляции; 2 — угловая шайба
Макет изоляции
Рис. 2. Макет изоляции:
1, 2 — лист с отверстием и без него; 3 — прокладка; 4 — стенка

Экспериментальная испытательная установка
Рис. 3. Экспериментальная установка:
1 — бак с электронагревателями; 2 — насос; 3 — дифманометр; 4 — бак с макетом изоляции, 5 — мерные баки
b= 118,5 мм, h=10,0 мм, h1=7,8 мм, l=197,9 мм, l1=61,7 мм, lк=23,9 мм, lк"=24,1 мм был принят за основной.

Влияние какого-либо геометрического параметра на коэффициент гидравлического сопротивления устанавливалось путем определения коэффициента гидравлического сопротивления макета, отличающегося от основного только интересующим параметром при прочих равных размерах.
Суммарное гидравлическое сопротивление (Па) концевой изоляции может быть определено по формуле
(1)
где £ — коэффициент взаимного влияния слоев изоляции на суммарное гидравлическое сопротивление; q — плотность трансформаторного масла, кг/м3; ζ — коэффициент гидравлического сопротивления слоя изоляции с номером i; υ — скорость масла в канале слоя i, м/с.
Для определения коэффициента взаимного влияния слоев изоляции проведены испытания всех макетов С количеством слоев от 1 до 5. В качестве примера на рис. 4 показана зависимость коэффициента гидравлического сопротивления только основного варианта с количеством слоев n=1,3, 5. В результате полученной зависимости для всех макетов найдены значения коэффициента взаимного влияния k. При n=2 и 3 k=1,0; k=4 k=0,93; при n=5 k=0,89.
Коэффициент гидравлического сопротивления одного слоя изоляции ζ в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re, длины каналов l, l1, lк’, lк", высоты каналов h, h1, ширины канала b.
Исследование сводилось к определению зависимости коэффициента гидравлического сопротивления ζ от числа Рейнольдса Re, размеров l, l’, l", h1, площади канала Fδ. Зависимость ζ от геометрических размеров b, п определена как функция ξ=f(Fδ). Исследование проводилось при числе Рейнольдса Re>40.
Найдены зависимости ζ=f1 (Re) для всех макетов и  для турбулентного режима движения (где коэффициент гидравлического сопротивления не зависит от числа Рейнольдса).


Рис. 5. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления макетов изоляции от числа Рейнольдса:



Рис. 4. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления основного макета с количеством слоев изоляции п= 1, 3, 5 от числа Рейнольдса

Зависимости (рис. 4 и 5) коэффициента гидравлического сопротивления макетов изоляции от числа Re имеют вид ломаных прямых, на которых можно выделить три участка: 40<Re<250, 250<Re<63 000, Re>6300. В пределах каждого участка прямые между собой параллельны, что свидетельствует о сохранении характера зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от рассматриваемых параметров во всем диапазоне числа Re.
Из-за невозможности измерить малые значения гидравлического сопротивления зависимость ζ=f1 (Re) для n= 1 в диапазоне 40<Re<250 экспериментальным путем установить не удалось. Она была установлена на основании зависимостей ζ=f1, (Re) для всех макетов при n>1 и зависимости ξ=f8(n) при Re>6300 (рис. 4).
Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от упомянутых параметров представлена в виде:
I

Полученные формулы могут быть использованы для расчета гидравлического сопротивления концевой изоляции обмоток трансформатора с видами охлаждения НДЦ и НЦ (с принудительной циркуляцией и направленным потоком масла через изоляцию в обмотки).

Ещё по теме:

написано в рубрике: Статьи
Метки: ,

Оставить отзыв