ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ВЫБОР ТИПА, ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

123

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12 - 15% ниже, а расход активных элементов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

В задании на курсовое проектирование обычно указывается два напряжения подстанции – 110 (35) кВ и 10 (6) кВ, поэтому по количеству обмоток следует принимать двухобмоточные трансформаторы. Если мощность выбранного трансформатора 25000 кВА и более, то необходимо принимать трансформаторы с расщепленными обмотками по низшей стороне с целью ограничения токов короткого замыкания.

Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителя (см. задание). Понизительные подстанции желательно выполнять с числом трансформаторов не более двух. Для потребителей третьей и частично второй категории возможно рассмотрение варианта установки одного трансформатора при наличии резервного питания от соседней трансформаторной подстанции.

На подстанциях с двумя трансформаторами рабочие секции шин низшего напряжения целесообразно держать в работе раздельно. При таком режиме ток короткого замыкания уменьшается, и облегчаются условия работы аппаратов низкого напряжения [1].

В системах электроснабжения промышленных предприятий мощность силовых трансформаторов должна обеспечить в нормальных условиях питание всех приемников. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться как экономически целесообразного режима работы, так и соответствующего обеспечения резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов. При этом следует помнить, что на однотрансформаторной подстанции определяющим является нормальный режим работы, на двухтрансформаторной подстанции определяющий режим – послеаварийный.

Мощность трансформатора на двухтрансформаторной подстанции можно выбирать двумя способами: по заданной мощности подстанции; по графику нагрузки.

1) первый способ.

Мощность трансформатора на подстанции в соответствии с [1] определяется:

(3.1)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора;

S'_max – максимальная нагрузка подстанции с учетом компенсирующих устройств.

(3.2)

где P_max – максимальная активная мощность;

Q_max - максимальная реактивная мощность подстанции;

Q_ку – мощность компенсирующих устройств;

(3.3)

tg φ определяется по заданному cos φ;

(3.4)

где Q_эс – реактивная мощность, которая может быть выдана энергосистемой в сеть.

(3.5)

Базовое значение tg φ_б = 0,4 при питании подстанции на U = 220 – 230 кВ; tg φ_б = 0,3 при питании подстанции на U = 110 – 150 кВ; tg φ_б = 0,25 при питании подстанции на U = 35 кВ.

Расчетная мощность трансформаторов, полученная по формуле 3.1, округляется до ближайшей стандартной мощности S_номпо шкале ГОСТ 11920-85, ГОСТ 12965-85. Затем выбранный трансформатор проверяется на перегрузочную способность по ГОСТ 14209-97:

(3.6)

где k₂ – коэффициент аварийной перегрузки при отключении одного из трансформаторов во время аварии, определяется по таблицам аварийных перегрузок.

Он зависит от коэффициента начальной нагрузки (K₁), температуры охлаждающей среды во время аварии (θ_охл), длительности перегрузки (h), а также от системы охлаждения трансформатора. k₂ = 1,4 при соблюдении следующих условий: в тех случаях, когда нагрузка трансформаторов (для систем охлаждения М, Д, ДЦ и Ц) до и после аварийной перегрузки не превышала 0,9 от его паспортной мощности, его возможно перегружать в срок до 5 суток на 40 % при температуре охлаждающего воздуха θ_охл не более +30⁰C, но при этом продолжительность перегрузки в каждые сутки не должна превышать 6 часов (суммарная продолжительность перегрузки подряд или с разрывами), при температуре охлаждающего воздуха θ_охл более +30⁰C величина перегрузки снижается до 30 % и продолжительность ее уменьшается до 4 часов в сутки.

Коэффициент начальной нагрузки K₁ определяется как:

(3.7)

где S_ср.кв – среднеквадратичная нагрузка;

n – число трансформаторов.

Возможно использование коэффициента начальной нагрузки в максимальном режиме.

(3.8)

Если при проверке трансформатора в аварийном режиме не выполняется условие (3.6), то необходимо предусмотреть отключение части потребителей III категории, или увеличить мощность трансформатора на одну ступень.

2) второй способ.

В основу этого расчета положен график нагрузки предприятия и критерием выбора является износ изоляции трансформатора. По суточному графику нагрузки рассчитывается среднеквадратичная нагрузка S_ср.кв:

(3.9)

где T – продолжительность графика, час;

S_i – полная мощность i-той ступени графика.

И тогда номинальная мощность трансформатора будет определяться как:

или (3.10)

где S_*ср.кв – среднеквадратичная нагрузка в относительных единицах.

(3.11)

По среднеквадратичной мощности рекомендуется выбирать мощность трансформаторов, питающих резкопеременную нагрузку.

Полученная мощность округляется до ближайшей стандартной. Затем S_ном наносится на суточный график в виде прямой линии.

Выбранный трансформатор проверяется на аварийную перегрузку. Для этого задаются средней температурой охлаждающего воздуха (для Оренбургской области θ_охл = –13,4 º C) [3] и по графику определяется суммарное количество часов перегрузки трансформатора свыше номинальной мощности h.

Затем определяется начальная нагрузка (K₁) из выражения (3.7) или:

где S_m – средняя мощность интервала длительностью Δt_m.

По таблице 11 ГОСТ 14209-97 для известных K₁ и h , а также температуры окружающей среды и способа охлаждения трансформатора определяется допустимая аварийная нагрузка k₂. Затем проверяется условие (3.6), если оно не выполняется, поступают также, как и в предыдущем случае.

Например, задан график нагрузки предприятия (рисунок 3.1), для которого S'_max = 23 МВА.

Рисунок 3.1

Определяется среднеквадратичная мощность:

S_*_ср_._кв= 0.82

S_ном= 0.82·S’_max = 0.82·23 = 18.9 МВА.

По справочнику выбираются два трансформатора мощностью S_ном = 16 МВА. Откладывается данная величина на графике в процентах от максимальной нагрузки подстанции

Проверяется коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном ре-жиме:

что соответствует экономической загрузке трансформаторов.

Систематическая нагрузка трансформаторов меньше их номинальной мощности (S'_max < 2·S_ном), поэтому выбранные трансформаторы проверяются только на аварийную перегрузку.

Коэффициент аварийной перегрузки (K₂), как было указано выше, зависит от системы охлаждения трансформатора (ТМ, ДЦ и т. д.), температуры охлаждающей среды (θ_охл), числа часов аварийной перегрузки (h), коэффициента начальной нагрузки, (K₁ или K_1max).

K₂ = f (θ_охл; h; K_1max)

θ_охл= –13.4⁰C; h = 24 час

По таблице определяется K₂ = 1,5 [4].

Проверяется выбранный трансформатор на аварийную перегрузку:

S_ном · K₂ ≥ S'_max; 16 · 1,5 > 23 МВА.

Выбранный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ 14209-97. Выписываются все каталожные данные трансформатора из справочников [5,6]. Например: ТДН-16000/110/10

S_ном = 16 МВА, U_вн= 115 кВт, U_нн= 11 кВ, I_хх= 0,7 %,

P_хх= 18 кВт, P_кз= 85 кВт, U_кз= 10,5 %.

Габариты: длина 6 м, ширина 3,5 м, высота 5,5 м.

Выбор мощности трансформатора на однотрансформаторной ГПП производится по среднеквадратичной мощности:

S_ном ≥ S_ср.кв

с проверкой перегрузочной способности трансформатора в часы максимума

S_ном · K₂ ≥ S'_max ,

где K₂ – коэффициент допустимой систематической нагрузки.

Так как потребная мощность предприятия растет из года в год, при проектировании подстанций необходимо фундаменты и конструкции, а также ошиновку подстанции и аппараты ввода рассчитывать для трансформаторов на ступень выше расчетной мощности, т. е. предусмотреть возможность увеличения мощности подстанции без существенных переделов [4].

Определяем полную мощность резервного питания:

, (1.7)

Определяем ограниченную мощность:

. (1.8)

МЕТОДИКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО СРАВНЕНИЯ ВАРИАНТОВ

Экономическим критерием, по которому определяется наивыгоднейший вариант, является минимум приведенных расчетных затрат:

→ min, (4.1)

гдеP_н = 0,1 нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

K – капитальные затраты с учетом дополнительных расходов на транспорт,монтаж и др., тыс.руб.;

U– годовые издержки производства, тыс. руб.:

, (4.2)

где k_a=6,3% – норма амортизационных отчислений от капиталовложений для электротехнического оборудования и распределительных устройств всех классов напряжения;

U_пот – стоимость годовых потерь энергии, тыс. руб.:

, (4.3)

где ΔЭ_ст и ΔЭ_м – годовые потери в стали и меди, кВт·ч;

С_ст и С_м – удельные стоимости потерянной энергии в стали и меди, руб./кВт·ч;

У – ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс.руб.

Приближенно можно принять значение удельных потерь энергии равными тарифу на электроэнергию. В настоящее время он равен примерно5 руб./кВт·ч. Поэтому принимаем С_ст= С_м=5 руб./кВт·ч.

При определении капитальных затрат для технико-экономического сравнения вариантов с двумя трансформаторами разной мощности следует учитывать только стоимость трансформаторов:

, (4.4)

где α – коэффициент для пересчета заводской стоимости трансформаторов К_зав к расчетной стоимости (таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Значения коэффициента α

Параметры трансформатора	Значение параметров
U_ном ВН, кВ
S_ном , МВА	≤16	>16	≤ 32	> 32	≤63	> 63	≤160	>160
Коэффициент α		1,6	1,7	1,5	1,5	1,35	1,4	1,3

При технико-экономическом сравнении варианта установки одного трансформатора с вариантом установки двух трансформаторов необходимо в последнем случае учесть стоимость установки дополнительных (по сравнению с первым вариантом) выключателей на высоком, среднем и низком напряжениях. При этом капитальные затраты на подстанцию составят:

. (4.5)

123