Выбор числа трансформаторов

Выбор числа трансформаторов. Выбор числа трансформаторов связан с режимом работы станции или подстанции. График нагрузки может быть таким, при котором по экономическим соображениям необходимо установить не один, а два трансформатора. Это имеет место, как правило, при низком коэффициенте заполнения графика нагрузки. В этом случае необходимо установка отключающих аппаратов для оперативных действий с силовыми трансформаторами при соблюдении экономически целесообразного режима их работы. Двух трансформаторные подстанции экономически более целесообразны, чем подстанции с одним или большим числом трансформаторов. Схемы электрических соединений на стороне высшего напряжения подстанции желательно выполнить наиболее простыми. Число трансформаторов на ГПП и ЦТП определяется требованиями надежности электроснабжение. При выборе числа трансформаторов учитывать требования потребителей, исходя из следующих соображений. Потребители 1-ой категории должны получать питания от 2 х- независимых источников ээ. При питании этих потребителей от 2 х- подстанций на них можно устанавливать по одному трансформатору Ввод резервного питания для потребителей второй категории должен осуществляться автоматически или действиями дежурного персонала. При питании этих потребителей от одной подстанции необходимо иметь два трансформатора или резервный трансформатор для нескольких подстанций. Замену поврежденного трансформатора можно произвести в течение нескольких часов. Потребители третьей категории могут получать питание от подстанции с одним трансформатором при наличии резервного трансформатора. Выбор мощности силовых трансформаторов. Мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии. Выбор мощности силовых трансформаторов следует осуществлять с учетом экономически целесообразного режима их работы и соответствующего обеспечение резервирование питание потребителей при отключении одного из трансформаторов. При этом следует иметь в виду, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (превышать) по нагреву вызывать сокращение естественного его срока службы. Установка на подстанции двух трансформаторов, работающих как правило раздельно, обеспечивает надежность систем промышленного электроснабжения в том случае , если при аварии одного из трансформаторов оставшиеся в работе трансформатор полностью или с некоторым ограничением обеспечит потребную мощность нагрузки. Обеспечение потребной мощности может осушествлятся как путем использования номинальной мощности трансформаторов, так и вследствие их перегрузочной способности. При выборе мощности силовых трансформаторов необходимо учитывать их перегрузочную способность, которая определяется в зависимости от графика нагрузок для устанавливаемого трансформатора. В условиях эксплуатации допускают аварийную и возможную систематическую перегрузки трансформаторов. Трансформатор можно перегрузка на 40% в течение 5-суток, когда его нагрузка до аварийной перегрузки не превышало 0,93 его паспортной мощности. Однако при этом продолжительность перегрузки каждые сутки не должна превышать 6ч. Перегрузочная способность трансформатора зависит от графика нагрузок, который характеризируется коэффициентом заполнения графика: где Sср.Smax - средняя и максимальная нагрузка трансформатора (кВ∙а) Допустимую нагрузку трансформатора можно определить по соотношению: S’дол=Sном.т.п. (1-kз.г)0,3 где Sном.т.п. - номинальная паспортная мощность трансформатора, кВА S’дол - допустимая дополнительная нагрузка трансформатора в часы максимальной нагрузки выше номинальной паспортной мощности за счет не полного использование трансформатора в течение остального времени суток, кВа. Трансформатор может быть перегружен зимой за счет снижение его нагрузки в летние время, т.е когда нагрузка снижается, естественный срок службы трансформатора увеличивается за счет снижение температуры металла обмоток. В соответствии с этим допускают перегрузку в зимние время на 1% на каждый процент недогрузки в летние время, но всего не более чем на 15%. Общая перегрузка не должна превышать 30%. т.е. Sдол∑≤1,3 Sном.т.п. При проектировании и в условиях эксплуатации следует предусматривать экономически целесообразный режим работы трансформаторах. Сущность его состоит в том ,что при наличии на подстанции нескольких трансформаторов, могущих работать на общие шины, число включенных трансформаторов определяют условием обеспечивающим минимум потерь мощности в этих трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузки. При этом надо учитывать не только потери активной мощности в самих трансформаторах, но и потери активной мощности, возникающие в СЭС по всей цепочки питания от генераторов электростанции до рассматриваемых трансформаторов из-за потребления трансформаторами реактивной мощности. Эти потери называют приведенными в отличие от потерь в самих трансформаторах определяемых по выражению: ∆РТ=∆РХ+k∆РK И подсчитывают по выражению: ∆Р’Т=∆Р’Х+ k∆Р’K (8.5) ∆Q’Т=∆QХ+k∆РK где k - коэффициент загрузки трансформатора ∆Р’Х – приведенные потери х.х. трансформатора, учитывающие как потери активной мощности в самом трансформаторе, так и создаваемые и в элементах СЭС в зависимости от РН потребляемой трансформатором. Приведенные потери х.х. трансформатора определяется по формуле. ∆Р’Х=∆РХ+k∆ QХ где ∆ QХ = Sном.т.п. ∙ - реактивная мощность х.х. трансформатора k - коэффициент изменения потерь ∆РХ - потери мощности х.х. Ixx - ток х.х. трансформатора ∆Р’Х - приведенные потери КЗ ∆Р’К=∆РК+k∆ QК ∆Р’К - приведенные потери мощности КЗ ∆ QК = Sн..п. ∙ реактивная мощность КЗ, потребляемая трансформатором при номинальной нагрузке Uк. - напряжение КЗ трансформатора Кривые приведенных потерь мощности трансформатора в зависимости от изменения нагрузки показаны на рис 8.1 1 и 2 – кривые потерь активной мощности в трансформаторах 1 и 2 при раздельной работе , 3 – кривая суммарных потерь активной мощности в трансформаторах 1 и 2 при параллельной работе 2 ΔР1х1 и ΔР1х2 приведенные потери активной мощности х.х. в трансформаторах 1 и 2. Выражение ( 8.5 ) можно представить в иной форме: Для упрощения дальнейшие записи обозначим ΔР1х= а тогда ΔР1Т = а+вS 2нг это уравнение где параболы и поэтому на рисунке) точки пересечения А, Б и В, соответствующие нагрузкам S1 ,S2 , S3 лежащие каждая одновременно на двух параболах, имеют координаты, удовлетворяющие совместному решению уравнений ΔР1Т.1= а1+в1S 2нг и ΔР1Т.2= а2+в2S 2нг В этих уравнениях индексы 1 и 2 соответствуют цифровым обозначениям кривых рисунок (8.1.) для точки А справедливо равенство ΔР1Т.1= ΔР1Т.2 т.е. а1+в1S 2нга= а2+в2S 2нга Откуда S нга= Или, что равносильно S нга= из (8.11) для n трансформатора одинаковой мощности получаем: SНГА= Sном.т. Точка А и соответствующая ей нагрузка S н.гА могут быть найдены как графическим, так и аналитическим способом . Выражение ( 8.11 ) пользуется в следующих случаях: 1. Для установления экономически целесообразного режима работы в двух параллельно работающих трансформатора 2. Для решения вопроса об экономической целесообразности присоединения к группе работающих трансформаторов дополнительной еще одного трансформатора. Для группы из двух или более трансформаторов величины а и в в общем виде определяется из выражений : где n- количество трансформаторов в группе 1,2,3…. n –порядковые номера трансформаторов - индекс, означающий, что величины а и в в данном случае является общими для всей группы, состоящей из n трансформаторов В настоящее время оптимальной загрузкой трансформатора считает загрузку, соответствующую максимальному значению КПД трансформатора. КПД = где Р1 - мощность поступающая из сети Р2 - мощность отдаваемая трансформатором во вторичную сеть. Рм Магнитные потери, определяемые потерями на вихревые токи и потерями на перемагничивание Δ Рэ1, Δ Рэ2 -электрические потери связанные с нагревом первичной и вторичной обмоток Активная мощность на выходе трансформатора: Р2= kзSн.г.cosφ 8.16 где φ - угол между напряжением и током на выходе трансформатора Коэффициент загрузки трансформатора можно найти из условия минимума потерь в трансформаторах: 8.17 Критерием экономической эффективности при выборе мощности трансформатора является минимум приведенных затрат. З=kнК +(ΔР1х+kз2 ΔР1к) ТгСэ 8.18 где Тг - число часов работы трансформатора в году. Коэффициент загрузки трансформатора соответствующий минимуму приведенных затрат. 8.19 Ориентировочно выбор числа и мощности трансформаторов может производиться по удельной плотности нагрузки и полной расчетной нагрузке объекта. Удельная плотность нагрузки определяется из формулы G = Sр /Fцех где Sр – полная мощность низковольтной нагрузки определяемой группы трансформаторов или отдельного цеха Fцех – размер производственной площади Рекомендуются следующие значения Sном для различных плотностей нагрузки G. кВА/м2 Sном, кВА 0,05-0,1 630 0,1-0,2 1000 0,2-0,3 1600 > 0,3 2500 Выбор числа, мощности и типа силовых трансформаторов для питания нагрузок промышленных предприятий производится по изложенной ниже общей схеме 1. Определяется число трансформаторов на подстанции, исходя из обеспечения надежности питания, с учетом категории потребителей. 2. Намечаются возможные варианты мощности выбираемых трансформаторов с учетом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузки в аварийном режиме 3. Определяется экономически целесообразное решение из намеченных вариантов, приемлимое для данных конкретных условий. 4. Учитывается возможность расширения или развития подстанции и решается вопрос о возможной установке более мощных трансформаторов на тех же фундаментальных или предусматривается возможность расширения подстанции за счет увеличение числа трансформаторов. Литература 1.1. Федоров А.А. Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М. ЭАИ 1984. Стр 206-236 1.2. Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий. М. Э 1990г стр. 155-166 1.3. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М.ВШ 1990 стр. 148-181 1.4. Ю. Л. Мукосеев Электроснабжение промышленных предприятий, М. Энергия 1.5. Э. М. Ристхейн Электроснабжение промышленных установок, М. ЭАИ, 1991 стр. 81-104 1.6. А. А. Федоров, Э.М. Ристхейн Электроснабжение промышленных предприятий, М. Энергия, 1981 стр 281-286 Контрольные вопросы. 1. Какие бывают перегрузки трансформаторов? 2. Как выбрать тип, число и мощность трансформаторов? 3. Как учитывается перегрузочная способность трансформаторов? 4. Как определяются приведенные потери в трансформаторах? 5. По какой формуле выбирают ориентировочно мощность трансформаторов?