1. Расчет годового потребления электроэнергии
Пользуясь (1) выбираем суточный график нагрузки (рис.1а).
Рис. 1.1 а - суточный график нагрузки; б - годовой график по продолжительности.
1
ступень 100%: 
ч;
2
ступень 70%: 
ч;
3
ступень 60%: 
ч;
4
ступень 40%: 
ч;
5
ступень 25%: 
ч;
Суммарное число часов за год: 8760 ч.
Годовой график по продолжительности изображен на рисунке 1б.
Годовое потребление электроэнергии:
;
(1.1)
где ТГ – число часов использования максимальной нагрузки, ч.
=119,051МВт/ч.
Расход электроэнергии в течение суток:
;
(1.2)
МВт/ч.
Определим коэффициент заполнения графика:
;
(1.3)
где: Pср.сут- среднесуточная активная нагрузка, МВт.
;
(1.4)
МВт;
.
Определим полную мощность подстанции:
;
(1.5)
МВА.
2. Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов
Число трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителей. Так как на подстанции имеются потребители первой категории, то устанавливаем два трансформатора.
Все трехобмоточные трансформаторы а также двухобмоточные трансформаторы подстанций должны иметь встроенные устройства для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).
Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности /6/.
Под нагрузочной способностью понимают свойство трансформатора нести нагрузку сверх номинальной при условиях эксплуатации, определяемых предшествующей нагрузкой и температурой охлаждающей среды.
Различают систематические и аварийные перегрузки. Первые могут иметь место систематически при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора, вторые — при аварийной ситуации.
Систематические перегрузки не ведут к сокращению срока службы изоляции трансформатора, допустимы в течение всего срока службы и, следовательно, могут быть отнесены к нормальному режиму работы.
Они могут иметь место при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора (в период максимума нагрузки можно допустить перегрузку трансформатора на такую величину, которая не приведет к излишнему увеличению старения изоляции за счет облегчения условий ее работы в период минимума нагрузки) или в условиях изменяющейся температуры охлаждающей среды при постоянной нагрузке.
Допустимость систематических перегрузок лимитируется износом изоляции, поэтому требуется, чтобы Lcp ≤ 1, т. е. средний износ изоляции должен быть меньше или равен расчетному (номинальному) при заданных условиях.
При этом должны быть учтены дополнительные ограничения, вводимые ГОСТ 14209—97. Перегрузка К2 >1,5 должна быть согласована с заводом-изготовителем, а К2 >2 не допускается.
На двухтрансформаторной подстанции определяющим режимом является послеаварийный.
При определении SРАСЧ принимается во внимание нагрузка на пятый год, если считать от конца сооружения подстанции, причем учитывается перспектива дальнейшего ее развития на 5—10 лет вперед.
В основу выбора мощности трансформатора положен график нагрузки предприятия и критерием выбора является износ изоляции трансформатора. По суточному графику нагрузки рассчитывается среднеквадратичная нагрузка Sср.кв:
(2.1)
где T – продолжительность графика, час;
Si – полная мощность i-той ступени графика.
И тогда номинальная мощность трансформатора будет определяться как:
или
где S*ср.кв – среднеквадратичная нагрузка в относительных единицах.
(2.2)
Полученная мощность округляется до ближайшей стандартной. Затем Sном наносится на суточный график в виде прямой линии.
Выбранный трансформатор проверяется на аварийную перегрузку. Для этого задаются средней температурой охлаждающего воздуха (для Оренбургской области θохл= –13,4 º C) /7/ и по графику определяется суммарное количество часов перегрузки трансформатора свыше номинальной мощностиh.
Затем определяется начальная нагрузка (K1)
(2.3)
где Sm – средняя мощность интервала длительностью ∆tm.
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
SНОМ К2 ≥ SРАСЧ
Если оно не выполняется, то необходимо предусмотреть отключение части потребителей III категории, или увеличить мощностьтрансформатора на одну ступень.
Т.к. 2 Sном > SРАСЧ, то проверки на систематическую перегрузку не требуется.
Расчет мощности трансформаторов и проверка на аварийную перегрузку произведены с помощью компьютерной программы, результаты расчета представлены ниже.
Относительное значение среднеквадратичной мощности по заданному графику нагрузки S*ср.кв 0,7
Коэффициент начальной нагрузки 0,64
Длительность аварийной перегрузки 4 часов
Коэффициент аварийной перегрузки 1,4
Проверяем выбранный трансформатор на аварийную перегрузку:
SНОМ КП ≥ SРАСЧ (2.4)
Выбранный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ 14209-97. Каталожные данные выбранного трансформатора представлены в таблице 1.
Таблица 2.1
-
Тип трансформатора
Sном, МВ∙А
Напряжение обмотки, кВ
Потери, кВт
Uk %
Iх, %
Габариты, м
ВН
СН
НН
Рх
Ркз
Длина
Ширина
Высота
ТРДН-25-110/10
25
115
-
10,5
29
120
10,5
0,75
6,58
4,65
5,82