2 Выбор мощности силовых трансформаторов и расчет потерь мощности и энергии в них

^{Для технико-экономического сопоставления исследуемых вариантов ЭС необходимо для каждой подстанции определить количество и мощность трансформаторов}

^{Практически бесперебойное электроснабжение потребителей первой и второй категорий обеспечивают при установке на подстанции двух одинаковых трансформаторов. Такое решение является, как правило, наиболее экономически целесообразным. При отключении одного трансформатора (плановом или аварийном) оставшийся в работе трансформатор должен обеспечить питание всех потребителей подстанции, исходя из допустимой перегрузки трансформатора при наибольшей нагрузке на 40 % на время не более 6 часов в течении пяти суток. В большинстве случаев такой режим для двух трансформаторных подстанций достигают при 70 % загрузке каждого трансформатора на время максимума нагрузки. Поэтому мощность каждого трансформатора выбирается с учетом ее перегрузочной способностью по условию}

( 1 )

В результате коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме составляет

( 2 )

Выбор силового трехобмоточного трансформатора

ПС 1

( 3 )

S_{НАГР.ВН} =S_{НАГР.СН} + S_{НАГР.НН} ( 4 )

( 5 )

В результате расчета по вышеприведенным формулам выбирается ближайшее стандартное значение S_номТ .

Выбираем трансформатор ТДТН – 40000 / 110

S_номТ = 40 МВт

( 6 )

Расчет ПС 3 аналогичен расчету ПС 1

Выбор силового двухобмоточного трансформатора

ПС 2

В результате расчета по вышеприведенным формулам выбирается ближайшее стандартное значение S_номТ .

Выбираем трансформатор ТДН – 16000 / 110

S_номТ = 16 МВт

Остальные трансформаторы выбираются и рассчитываются аналогично

Технические характеристики сводятся в таблицу

Таблица 1. Технические данные силовых трансформаторов

№ п/ст	Тип трансформатора	Uном,кВ			Потери,кВт			Uк,%				Iхх, %
		ВН	СН	НН		Рхх	Ркз		ВН	ВС	СН
1	ТДТН-40000/110	115	38,5	11		43	200		17	10,5	10.5	0,6
2	ТДН-16000/110	115	-	11		19	85		-	-	10.5	0,7
3	ТДТН-40000/110	115	38,5	11		43	200		17	10,5	6	0,6
4	ТДН-16000/110	115	-	11		19	85		-	-	10.5	0,75

Определение реактивной мощности нагрузок

В задании на курсовое проектирование даны значения активных нагрузок и коэффициентов мощности для каждого потребителя в максимальном режиме при соответствующих напряжениях.

По этим данным следует определить реактивные нагрузки по подстанциям

Расчеты выполняются по формуле:

(7)

ПС 1

Q_{нагр сн} =

Q_{нагр нн} =

ПС 2

Q_нагр =

Дальнейший расчет аналогичен предыдущему

Расчет потерь мощности в силовых трансформаторах

Потери мощности в двухобмоточных трансформаторах определяются по формуле, учитывая , что их два на подстанции

ПС 2

Рисунок 1-

Потери мощности в стали

ΔР_ст = 2×∆Р_хх×10^-3МВт ( 8 )

ΔР_ст = 2×19×10^-3= 0,086 МВт

_{( 9 )}

ΔQ_ст = × 16 = 0,224 МВар

Потери мощности в меди

ΔР_м = 0,5 × ΔР_кз.вн × 10^-3 × МВт ( 10 )

ΔР_м = 0,5 × 0,5 × 10^-3 × = 0,037 МВт

( 11 )

ΔQ_м = 0,5 × × = 0,73 Мвар

Остальные потери рассчитываются аналогично

Потери мощности в трехобмоточных трансформаторах определяются по формуле, учитывая , что их два на подстанции

ПС 1

Рисунок 2 -

Потери мощности в стали

ΔР_ст = 2×∆Р_хх×10^-3МВт ( 12 )

ΔР_ст = 2×43×10^-3= 0,086 МВт

_{( 13 )}

ΔQ_ст = × 40 = 0,48 МВар

Потери мощности в меди

_{( 14 )}

_{ΔРкв = ΔРкс = ΔРкн = 0,5 × 200 × 10-3 = 0,1 МВт}

( 15 )

ΔР_м.вн = 0,5 × 0,1 × = 0,055 МВт

( 16 )

ΔР_м.сн = 0,5 × 0,1 × = 0,0185 МВт

(17)

ΔР_м.нн = 0,5 × 0,1 × = 0,01 МВт

₍₁₈₎

U_кв = 0,5 × ( 17 + 10,5 – 6 ) = 10,75 %

₍₁₉₎

U_кс = 0,5 × ( 10,5 + 6 -17 ) = - 0,25 % = 0

(20)

U_кн = 0,5 × ( 17 + 6 - 10,5 ) = 6,75 %

(21)

ΔQ_{м .вн} = 0,5 × × = 2,4 Мвар

(22)

ΔQ_м.сн = 0,5 × × = 0 Мвар

(23)

ΔQ_м.нн = 0,5 × × = 0,27 Мвар

Остальные потери рассчитываются аналогично

Расчетные потери мощности в трансформаторах заносим в таблицу

Таблица 2. Потери мощности в трансформаторах

№ п/ст	ΔРст МВт	∆Qcт МВар	ΔРм МВт	∆Qм МВа	ΔРм, МВт			∆QМ, МВар
					ВН	СН	НН	ВН	СН	НН
1	0,086	0,48			0,055	0,018	0,01	2,4	0	0,27
2	0,038	0,224	0,057	0,73
3	0,086	0,48			0,078	0,024	0,015	3,34	0	0,41
4	0,038	0,224	0,136	2,67

Расчет потерь энергии в силовых трансформаторах

∆W= ∆P_cт.∑ × 8760 + ∆P_м ∑ ×  МВт×ч (24)

Где  – время наибольших потерь, определяемая по формуле

ΔW = (0,086 + 0,038 + 0,086 + 0,038) × 8760 + (0,037 + 0,136 + 0,055 + 0,0185 + 0,01 + 0,078 + 0,024 + 0,015) × 2405 = 3070,8 МВт × ч

(25)

T_мах- время использования максимальной нагрузки;

T_мах=4000час

τ = × 8760 = 2405 час.

Расчет активных и реактивных сопротивлений трансформаторов

Определяем параметры двухобмоточного трансформатора

ПС 2

(26)

(27)

Расчет ПС 4 аналогичен расчету ПС 2.

Определяем параметры трехобмоточного трансформатора

ПС 1

(28)

(29)

(30)

(31)

Расчет ПС 3 аналогичен расчету ПС 1

Расчетные активные и реактивные сопротивления трансформаторов заносим в таблицу

Таблица 3 Активные и реактивные сопротивления трансформаторов

№ п/ст	RТ,Ом	ХТ,Ом	ХТ,Ом
			ВН	СН	НН
1	0,413		17,6	0	11,2
2	2,2	43,4
3	0,413		17,6	0	11,2
4	2,2	43,4