4.2 Выбор мощности трансформаторов

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора необходимо располагать суточным графиком, отражающим как максимальную, так и среднесуточную активную нагрузки данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки.

Коэффициент нагрузки, или коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, практически всегда меньше единицы:

В зависимости от характера суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры окружающей среды, постоянной времени трансформатора и вида его охлаждения, допустимы систематические перегрузки трансформаторов.

Реальный график суточной нагрузки можно преобразовать в двухступенчатый, для чего его разбивают на интервалы, в которых нагрузка осредняется.

Эти интервалы могут составлять от 3 мин до 0,5 ч.Интегрированием определяют площадь под фактическим графиком, а затем строят эквивалентный.

Для графика изображенного на рисунке 4.2.1 выделяют периоды от 0 до20 ч и от 20 до 24 ч.

Первый период характеризуется коэффициентом начальной нагрузки k_н.н, второй период коэффициентом перегрузки k_пер. Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, ее максимума и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения (перегрузки), определяемым выражением

,

а коэффициент начальной нагрузки

,

где I_э.max – эквивалентный максимум нагрузки; I_э.н. – эквивалентная начальная нагрузка, определяемая за 10 часов, предшествующие началу ее максимума.

Эквивалентный максимум нагрузки(и эквивалентная начальная нагрузка) определяется по формуле

где α₁,α₂,α₃ – различные ступени средних значений нагрузок в долях номинального тока; t₁,t₂,t₃ – длительность этих нагрузок в ч.

Номинальная мощность трансформатора S_ном МВА на подстанции с числом трансформаторов n > 1 в общем виде определяется из выражения

где - расчетная мощность, МВт; P_max – суммарная активная максимальная мощность подстанции на пятом году эксплуатации, МВт; k_I-II – коэффициент участия в нагрузке потребителей I и II категории; k_пер - коэффициент допустимой аварийной перегрузки; cosφ – коэффициент мощности нагрузки.

Для двухтрансформаторной подстанции

.

Для сетевых подстанций, где в аварийном режиме до 25 % потребителей из числа малоответственных может быть отключено, k_I-II обычно принимается равным 0,75…0,85.

Коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформаторов k_н в условиях его перегрузки должен быть не более 0,75, а коэффициент начальной нагрузки k_н.н – не более 0,93.

Коэффициент заполнения графика нагрузки определяется отношением:

где W – электропотребление; T – полное время по оси абсцисс.

Так как k_I-II < 1, а k_пер > 1, то их отношение k= k_I-II/ k_пер всегда меньше 1 и характеризует собой резервную мощность трансформатора, заложенную при выборе его номинальной мощности.

Таким образом, установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двухтрансформаторной подстанции с учетом k=0,7, т.е. с учетом условия

Таким образом суммарная установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

При k=0,7 в аварийном режиме обеспечивается сохранение около 98 % P_max без отключения неответственных потребителей.