2.8. Экономически целесообразные режимы работы трансформаторов

В программе рассматривается группа трансформаторов, напряжением

6 – 35/0,38 кВ, различных типов с номинальными мощностями от 25 до 2500 кВА. В программе производится оптимальное распределение заданной нагрузки (полной трехфазной мощности) по трансформаторам. При этом определяются потери активной мощности в трансформаторах, которые в данном случае минимальны. Кроме этого рассчитываются годовые потери электроэнергии в трансформаторах при различных режимах работы предприятия.

Произошло увеличение цеха и к уже имеющимся трансформаторам (двум) мощностью 100 кВА добавляется еще два трансформатора с мощностями 630 кВА и 250 кВА. Расчетная схема приведена на рисунке 12.3.1

S_ном.1 S_ном.2 S_ном.3

S₁ S₂ S₃

S_{нг.сум=150}

Рисунок 2.8.1. Расчетная схема

Расчет

Принимаем допущение cos₁=cos₂=cos₃=cos₄, тогда S_нг.сум=S₁+S₂+S₃, т.е. при равенстве коэффициентов мощности можем суммировать полные мощности.

Техническое допущение: не допускаются перегрузки трансформаторов S_i<S_ном.i.

При этом задана расчетная мощность цеха S_{нагр.сум}=150 кВА.

Оптимальная мощность i – го трансформатора

где S_ном.i – номинальная мощность i – го трансформатора;

P_к.i – потери короткого замыкания i – го трансформатора;

Табл.2.8.1- Технические данные трансформаторов

Sном, кВ.А	Pх, кВт	Pк, кВт
100	0,36	1,97
160	0,56	2,65
250	0,82	3,70

Его коэффициент загрузки равен:

Определим потери активной мощности в первом трансформаторе:

Оптимальная мощность для второго трансформатора:

Его коэффициент загрузки равен:

Потери активной мощности во втором трансформаторе:

Оптимальная мощность для третьего трансформатора:

Его коэффициент загрузки равен:

Потери активной мощности во втором трансформаторе:

Суммарные потери в трех трансформаторах:

Годовые потери электроэнергии в трансформаторах:

где время включенного состояния трансформаторов, табл.2.8.2.

Табл.2.8.2-Режим работы трансформаторов(тр-ры вкл. Только во время работы цеха т.е. не работают на холостом ходу)

Режим работы
Односменный	2000	1500…2000	650…920
Двухсменный	4000	2500…4000	1250…2400
Трехсменный	6000	4500…6000	2900…4550
Непрерывный	8700	6500…8000	5200…7500

Найдем потери электроэнергии в трансформаторах при двухсменном режиме работы

(

Также выполнены оптимизационные расчеты при очередном отключении каждого трансформатора при одной и той же суммарной нагрузке. Результаты расчетов сведены в табл. 2.8.3.

Табл. 2.8.3- Определение оптимальных мощностей при отключениях трансформаторов

Включены трансформаторы с Sном, кВА	Кз.сум	, кВт	, кВтч
100-160-250	0,294	2,452	12504…13678
100-160 откл.	0,577	2,448	2832…3245
откл.-160- 250	0,366	2,227	10738…12136
100- откл.-250	0,429	2,204	10050…11740

При заданной нагрузке наиболее целесообразным является отключение второго трансформатора S_ном=160 кВА, так как при этом будут наименьшие потери активной мощности и годовые потери активной энергии.

ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальные напряжения в схеме (кВ) : 10/0.38

Данные трансформаторов

┌─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│ Номер │ Sном │ Тип │ Pх │ Pк │

│ │ кВ.А │ │ кВт │ кВт │

├─────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│ 1 │ 100 │ масляный │ 0.36 │ 1.97 │

│ 2 │ 160 │ масляный │ 0.56 │ 2.65 │

│ 3 │ 250 │ масляный │ 0.82 │ 3.70 │

│ Сумма │ 510 │ - │ 1.74 │ 8.32 │

└─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

Оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 24.074 ║ 0.241 ║ 0.474 ║

║ 2 ║ 160 ║ 45.815 ║ 0.286 ║ 0.777 ║

║ 3 ║ 250 ║ 80.111 ║ 0.320 ║ 1.200 ║

║ Итого ║ 510 ║ 150.000 ║ 0.294 ║ 2.451 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при оптимальном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3942 до 4134 ║

║ Двухсменный ║ от 7849 до 8667 ║

║ Трехсменный ║ от 12503 до 13677 ║

║ Непрерывный ║ от 18837 до 20473 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

Произвольное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 25.000 ║ 0.250 ║ 0.483 ║

║ 2 ║ 160 ║ 45.000 ║ 0.281 ║ 0.770 ║

║ 3 ║ 250 ║ 80.000 ║ 0.320 ║ 1.199 ║

║ Итого ║ 510 ║ 150.000 ║ 0.294 ║ 2.452 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при произвольном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3943 до 4135 ║

║ Двухсменный ║ от 7850 до 8668 ║

║ Трехсменный ║ от 12504 до 13678 ║

║ Непрерывный ║ от 18838 до 20475 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

───────────────────────────────────────────────────────────

ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальные напряжения в схеме (кВ) : 10/0.38

Данные трансформаторов

┌─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│ Номер │ Sном │ Тип │ Pх │ Pк │

│ │ кВ.А │ │ кВт │ кВт │

├─────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│ 1 │ 100 │ масляный │ 0.36 │ 1.97 │

│ 2 │ 160 │ масляный │ 0.56 │ 2.65 │

│ Сумма │ 260 │ - │ 0.92 │ 4.62 │

└─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

Оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 51.669 ║ 0.517 ║ 0.886 ║

║ 2 ║ 160 ║ 98.331 ║ 0.615 ║ 1.561 ║

║ Итого ║ 260 ║ 150.000 ║ 0.577 ║ 2.447 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при оптимальном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 2832 до 3245 ║

║ Двухсменный ║ от 5589 до 7344 ║

║ Трехсменный ║ от 9948 до 12467 ║

║ Непрерывный ║ от 15943 до 19455 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

Произвольное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 50.000 ║ 0.500 ║ 0.852 ║

║ 2 ║ 160 ║ 100.000 ║ 0.625 ║ 1.595 ║

║ Итого ║ 260 ║ 150.000 ║ 0.577 ║ 2.448 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при произвольном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 2833 до 3245 ║

║ Двухсменный ║ от 5590 до 7346 ║

║ Трехсменный ║ от 9950 до 12471 ║

║ Непрерывный ║ от 15948 до 19461 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

───────────────────────────────────────────────────────────

ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальные напряжения в схеме (кВ) : 10/0.38

Данные трансформаторов

┌─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│ Номер │ Sном │ Тип │ Pх │ Pк │

│ │ кВ.А │ │ кВт │ кВт │

├─────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│ 1 │ 160 │ масляный │ 0.56 │ 2.65 │

│ 2 │ 250 │ масляный │ 0.82 │ 3.70 │

│ Сумма │ 410 │ - │ 1.38 │ 6.35 │

└─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

Оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 160 ║ 54.574 ║ 0.341 ║ 0.868 ║

║ 2 ║ 250 ║ 95.426 ║ 0.382 ║ 1.359 ║

║ Итого ║ 410 ║ 150.000 ║ 0.366 ║ 2.227 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при оптимальном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3311 до 3540 ║

║ Двухсменный ║ от 6579 до 7554 ║

║ Трехсменный ║ от 10737 до 12136 ║

║ Непрерывный ║ от 16412 до 18361 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

Произвольное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 160 ║ 55.000 ║ 0.344 ║ 0.873 ║

║ 2 ║ 250 ║ 95.000 ║ 0.380 ║ 1.354 ║

║ Итого ║ 410 ║ 150.000 ║ 0.366 ║ 2.227 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при произвольном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3311 до 3540 ║

║ Двухсменный ║ от 6579 до 7554 ║

║ Трехсменный ║ от 10738 до 12136 ║

║ Непрерывный ║ от 16413 до 18362 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

───────────────────────────────────────────────────────────

ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальные напряжения в схеме (кВ) : 10/0.38

Данные трансформаторов

┌─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐

│ Номер │ Sном │ Тип │ Pх │ Pк │

│ │ кВ.А │ │ кВт │ кВт │

├─────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤

│ 1 │ 100 │ масляный │ 0.36 │ 1.97 │

│ 2 │ 250 │ масляный │ 0.82 │ 3.70 │

│ Сумма │ 350 │ - │ 1.18 │ 5.67 │

└─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

Оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 34.660 ║ 0.347 ║ 0.597 ║

║ 2 ║ 250 ║ 115.340 ║ 0.461 ║ 1.608 ║

║ Итого ║ 350 ║ 150.000 ║ 0.429 ║ 2.204 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при оптимальном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3026 до 3302 ║

║ Двухсменный ║ от 6000 до 7178 ║

║ Трехсменный ║ от 10050 до 11740 ║

║ Непрерывный ║ от 15592 до 17948 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

Произвольное распределение нагрузки по трансформаторам

╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗

║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║

║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║

╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣

║ 1 ║ 100 ║ 35.000 ║ 0.350 ║ 0.601 ║

║ 2 ║ 250 ║ 115.000 ║ 0.460 ║ 1.603 ║

║ Итого ║ 350 ║ 150.000 ║ 0.429 ║ 2.204 ║

╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝

Потери электроэнергии в трансформаторах

при произвольном распределении нагрузки

╓───────────────────╥───────────────────────────────╖

║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║

║ ║ кВт.ч ║

╟───────────────────╫───────────────────────────────╢

║ Односменный ║ от 3026 до 3302 ║

║ Двухсменный ║ от 6000 до 7178 ║

║ Трехсменный ║ от 10050 до 11740 ║

║ Непрерывный ║ от 15592 до 17948 ║

╙───────────────────╨───────────────────────────────╜

───────────────────────────────────────────────────────────