GEAFOL-Gießharztransformatoren: Planungshinweise - Siemens

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16 Q v3 : Wärmeabführung mit dem erzwungenen Luftstrom Der Teil der Verlustwärme Q v3, den der erzwungene Luftstrom abführt, ist in der Regel viel größer als die Anteile Q v1 und Q v2 . In der Praxis heißt das für die Berechnung der Zwangslüftung: Man setzt Q v3 = ∑ P v. Demnach kann die Zwangslüftung allein die Gesamtlüftung leisten und Q v1 und Q v2 stellen Sicherheitsreserven dar. Für die durch erzwungenen Luftstrom abgeführte Wärme gilt: Q v3 = V L x C PL x ρ L x ∆ϑ L (kW) Hierbei bezeichnet: V L = Luftmenge (m 3 /s) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 40 38 36 34 32 30 26 22 19 17 15 ∆ϑL (K) 28 24 20 18 16 14 13 12 11 10 9 8 0 0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 x 103 VL Luftmenge (m3 /h) A K 0 Kanalfl äche (m2 ) A 1,2 CPL = Wärmekapazität der Luft: = 1,015 Verluste QV3 (kW) 100 kWs kg x K ρ L = spezifi sche Dichte der Luft bei 20 °C = 1,18 kg/m 3 ∆ϑ L = Lufterwärmung (K) = ϑ 2 – ϑ 1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 0 Ansaugfl äche (m 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 2 ) Ausblasfl äche (m2 ) Bild 13: Nomogramm zur Zwangsbelüftung des Raumes bei V Kanal = 10 m/s Das Nomogramm in Bild 13 setzt diese Formel um. So lässt sich z. B. für eine Luftgeschwindigkeit im Lüftungskanal von 10 m/s und für unterschiedliche Temperaturdifferenzen ∆ϑ L Folgendes bestimmen: Menge der abzuführenden Luft Fläche des Kanals Fläche für Ansaugen/Ausblasen der Luft (ca. 4 x Kanalfl äche). Dabei gilt für das Verhältnis von Luftmenge V L , Luftgeschwindigkeit v und Durchschnittsquerschnitt A: V L = v x A In Transformatorenräumen kann eine Luftgesch windigkeit von 0,6 bis 0,7 m/s zugelassen werden. Ist der Raum nicht begehbar, kann diese Luftgeschwindigkeit noch höher gewählt werden. 7 6 5 4 3 2 1 Lüftungskanäle Für die Lüftungskanäle soll verzinktes Stahlblech oder Kunststoff (kein PVC) verwendet werden. Ihr Querschnitt kann rechteckig oder rund sein. Der Einbau einer Feuerschutzklappe im Kanal ist gefordert, wenn er durch eine Brandschutzwand führt. Die Gitter am Zu- und Abluftkanal sollen Tiere und Gegenstände fernhalten. Zu beachten: Der errechnete Zu-/Abluft- Querschnitt der Luftgitter ist mit dem Faktor 1,7 zu multipluzieren, weil der effektive Durchlassquerschnitt der Gitter nur ca. 60 % beträgt. Verstellbare Luftgitter erlauben eine exaktere Einstellung auf die benötigte Menge der Zuluft. Raum-Lüfter Für die Raum-Lüftung können Kasten-, Radial- oder Axiallüfter verwendet werden. Sie werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Besonders wichtig für die Wahl des Raum-Lüfters ist die geforderte Gesamtdruckdifferenz (N/m 2 ). Zur Errechnung siehe Abschnitt „Leistung des Raum-Lüfters“. Um Arbeitsgeräusche des Raum-Lüfters zu senken, kann eine Schalldämpfung notwendig sein. Schalldämpfer werden direkt in die Lüftungskanäle eingebaut. Zu beachten: Spezielle Verhältnisse vor Ort können den normalen Geräuschpegel erhöhen. Und: Sind mehrere Raum-Lüfter in Betrieb, so addieren sich die Geräusche (siehe hierzu Seite 19, „Geräusche“).
Kriterien für die Wahl des Raum-Lüfters Bei der Wahl des Raum-Lüfters sollte nach folgenden Kriterien geprüft werden: Luft-Fördermenge (m 3 /h) in Relation zum Druck (N/m 2 ) Drehzahl im Betrieb (um Geräusche niedrig zu halten: max. 600–800 min –1 ) Betriebsspannung V Nennleistung kW Frequenz Hz Schall-Druckpegel dB (A) Leistung des Raum-Lüfters Für die Antriebsleistung P des Raum-Lüfters gilt: P = p x V L 3,6 x 10 6 x η (kW) Hierbei bezeichnet: p = Gesamtdruckdifferenz bei strömender Luft (N/m 2 ): p = p R + p B V L = Luftmenge (m 3 /h) η = Wirkungsgrad des Lüfters (0,7…0,9) p R: Druckdifferenz durch Strömung Die Druckdifferenz p R entsteht durch Rohrreibungswiderstand p R im geraden Rohr = Rohrlänge L x spezifi scher Rohrreibungswiderstand p RO Einzelwiderstände, verursacht durch Umlenken, Abzweige, Gitter, Querschnittsänderungen Anhaltswerte für den Druckverlust durch p R sind: Tabelle 4 Wandeinbau inkl. Jalousien Lüftung des Transformator-Raumes ca. 40–70 N/m 2 Jalousien ca. 10–50 N/m 2 Gitterroste ca. 10–20 N/m 2 Schalldämpfer ca. 50–100 N/m 2 Bei „Freies Absaugen/Freies Einblasen“ sind Mittelwerte zu wählen. p B : Druckdifferenz durch Beschleunigung Für die Druckdifferenz durch Beschleunigung p B (N/m 2 ) gilt: p B = 0,61 x v K 2 (N/m 2 ) Hierbei bezeichnet: v K = Luftgeschwindigkeit (m/s) im Kanal V L = Luftmenge (m 3 /h) A K = Kanalfl äche (m 2 ) wobei: v K = V L 3600 x A K Bild 12: Skizze zum Berechnungsbeispiel für Zwangsbelüftung Hier ein Berechnungsbeispiel zum er zwungenen Luftstrom – siehe dazu Bild 12 und 13. Gegeben sind: 4 <strong>GEAFOL</strong>-Trafos, Leistung je 1.000 kVA Verlustwärme insgesamt Q v3 = ∑ P v = 4 x 12,9 kW = 51,6 kW (für Reserve-Sicherheit vernachlässigt: Q v1 und Q v2) A 1 r=2D r=2D 4 x 1000 kVA A 2 2000 Q V3 2000 2000 r=2D AK 2000 r=2D 40 °C max. Kühlluft-Temperatur gemäß IEC 60076-11/VDE 0532 (in heißen Ländern mit ϑ 1 > 40 °C sind spezielle Maßnahmen erforderlich: Vorkühlung der Luft, Reduzierung der Trafo-Leistung oder Trafo-Auslegung für hohe Temperaturen) Temperaturdifferenz ∆ϑ L = 16 K Daraus ergibt sich mit Hilfe des Nomogramms (Bild 13): Menge der Kühlluft: 10.000 m 3 /h Querschnittsfl äche des Luftkanals: 0,28 m 2 Luftansaug-Querschnittsfl äche: 1,12 m 2 Bild 12 zeigt ein Lüftungs-System mit folgenden Komponenten: 1 Abluftventilator (Raum-Lüfter) 1 Jalousieklappe 4 Bogen 90°, r = 2D 8 m verzinkter Blechkanal, gerade – Querschnitt: 0,7 x 0,4 m 1 Abluftgitter – freie Ausblasfl äche: ca. 1,12 m 2 1 Zuluftgitter – freie Ansaugfl äche: ca. 1,12 m 2 Für die Gesamtdruckdifferenz des Ventilators gilt: Druckverlust durch Strömung plus Druckverlust durch Beschleunigung: p = p R + p B Bestimmung der Komponenten: p R : Druckdifferenz durch Strömung Die Druckdifferenz durch Strömung ist die Summe der Verluste aus: 1. Widerstand durch Rohrreibung 2. Widerstände durch Einzel-Komponenten 17
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