1.2 Выбор трансформаторов на гпп

Наиболее часто на подстанциях устанавливают два трансформатора или автотрансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформаторов обеспечивается надёжное электроснабжение потребителей даже при аварийном отключении одного из них. При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток и, если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада её трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной.

При наличии потребителей первой и второй категорий число трансформаторов равно двум и мощность каждого трансформатора выбирают из условия:

S_ном  0,7  S_max, (1.5)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВА;

S_max – максимальная полная мощность нагрузки данной подстанции, кВА, определяемая по формуле 1.6:

S_max = 1,3  P² _max + Q²_max  [1 + (Р_пост + Р_пер) / 100], (1.6)

где Р_пост – постоянные потери, принимаются равными 2%;

Р_пер - переменные потери, принимаются равными 8 %;

Р_max–максимальная активная мощность из годового графика продолжительности нагрузок, кВт;

Q_max – максимальная реактивная мощность, кВАр.

Зная номинальные напряжения высокой и низкой сторон подстанции, полную номинальную мощность подстанции выбираются два стандартных трансформатора соседних по шкале ГОСТ мощностей из рекомендуемой литературы [3].

Технические данные выбранных трансформаторов указываются в таблице 1.1

Таблица 1.1

Технические данные трансформаторов

Тип трансформатора	Sном, кВА	UВН, кВ	UНН, кВ	РК, кВт	uК, %	РХ, кВт	IХ,%

Выбранные трансформаторы проверяют на перегрузку в случае, когда один из трансформаторов отключают. Для этого сначала определяют мощность, которую может пропустить оставшийся в работе трансформатор из условия

S_пр  1,4  S_ном (1.7)

Затем, определяется процентное соотношение пропущенной мощности по сравнению с S_max; если это отношение будет более 80%, то трансформатор с перегрузкой справится.

Выбранные трансформаторы должны быть максимально экономичными, поэтому из трансформаторов соседних по шкале номинальных мощностей необходимо обоснованно выбрать наиболее экономичный. Для этого определяют годовые потери энергии для каждого трансформатора, сравнивают их и выбирают, как правило, трансформатор с меньшими потерями энергии. Если меньшие потери энергии окажутся у трансформатора большей мощности (следовательно, более дорогого), то рассчитывают срок окупаемости этого трансформатора. В случае, если срок окупаемости будет меньше 8 лет, то окончательно выбирают именно этот трансформатор.

Потери энергии в трансформаторах определяются в следующем порядке:

- рассчитываются реактивные мощности холостого хода и короткого замыкания по формулам, соответственно

Q_X = S_ном I _X / 100, (1.8)

Q_K = S_ном  u_K / 100, (1.9)

где I_X -ток холостого хода трансформатора из таблицы 1.1

u_K – напряжение короткого замыкания трансформатора из таблицы 1.1

- рассчитываются приведенные активные мощности холостого хода и короткого замыкания по формулам, соответственно

Р_X = K_ип  Q_X + Р_X, (1.10)

Р_K = K_ип  Q_K + Р_K, (1.11)

где K_ип – поправочный коэффициент, равный 0,05 кВт/кВАр;

Р_K, Р_Х – мощности короткого замыкания и холостого хода, соответственно.

- рассчитывается нагрузка, при которой необходимо переходить на работу с двумя трансформаторами по формуле

S = S_ном   n  (n - 1)  ( Р_X / Р_K), (1.12)

где n – число параллельно работающих трансформаторов, равно 2.

- определяются приведенные потери активной мощности в одном или двух трансформаторах по формулам, соответственно

Р₁ = Р_X + К_з²  Р_К, (1.13)

Р₂ = 2Р_X + 2К_з0,5²  Р_К, (1.14)

где К_з – коэффициент загрузки одного трансформатора, рассчитывается по

формуле

К_з = S_ст / S_ном, (1.15)

К_з0,5 – коэффициент загрузки двух параллельно работающих

трансформаторов, рассчитывается по формуле

К_з0,5 = S_ст / 2S_ном, (1.16)

где S_ст – средняя мощность каждой временной ступени, кВА.

Для определения средней мощности каждой временной ступени годовой график продолжительности нагрузок разбивают на семь ступеней и рассчитывают по формуле

S_ст = Р_ср / cos , (1.17)

где Р_ср – активная средняя мощность одной ступени, кВт.

Если S_ст < S, то рассчитывают К_з и Р₁; если S_ст > S, то рассчитывают К_з0.,5 и Р₂.

Наконец, по формулам 1.18 (для ступени, на которой работает один трансформатор) и 1.19 (для ступени, на которой работают два трансформатора) определяются потери энергии для каждой ступени, а затем суммарные потери энергии по формуле 1.20

W₁ = Р₁  t_i (1.18)

W₂ = Р₂  t_i, (1.19)

где t_i – продолжительность i-той ступени.

W_ = W_i (1.20)