6. Определение количества понизительных трансформаторов

Для дальнейших расчетов следует выбрать по каталогу трансформатор мощностью S_н, принимаемой в качестве базовой.

Напомним, что ступени трансформаторной мощности для трансформаторов, выпускаемых отечественной промышленностью, равны: 10, 16, 20, 25, 40 МВ∙А.

В большинстве случаев для подстанций переменного тока можно принять ее равной 25 МВ∙А или для подстанций постоянного тока равной 10 МВ∙А. Тогда мощность понизительного трансформатора, которую допустимо использовать для тяги S_нт, определится из выражения:

, (6.1)

где K_у − коэффициент участия районной нагрузки в максимуме.

S_p − мощность районной нагрузки, МВА (см. исходные данные).

Далее находится часть номинального тока, приходящаяся на тягу поездов по формуле:

, (6.2)

где U_ш − напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора, равное 27,5 кВ для подстанций переменного тока и 10,5 кВ для подстанций постоянного тока.

Для расчета средней интенсивности износа изоляции обмотки трансформатора определим отношения:

. (6.3)

В данной формуле значения числителей представляют собой значения для трех режимов, рассчитанных ранее, и берутся из формул 5.24 (для системы постоянного тока) и 5.19, 5.20 (для системы переменного тока).

Если окажется, что k_max>1,5 то уже на этом этапе следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности.

После определения этих отношений следует найти среднюю интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:

, (6.4)

где .

Здесь _0ном − номинальная температура наиболее нагретой части обмотки, равная 98 С;

_ссг − температура окружающей среды в период восстановления нормального движения поездов (см. исходные данные);

 − коэффициент, равный 0,115 1/^оС.

; (6.5)

. (6.6)

В последнем выражении

. (6.7)

В формулах (6.5 и 6.6) величины b, a, g и h постоянные, апроксимирующие зависимости разности температур «обмотки-масло» и «масло-окружающая среда» (а = 20,5; b = 2,5; g = 39,7; h = 15,3С);

t₀ − среднее время хода по фидерной зоне поездов основного типа в чётном и нечётном направлениях;

 _M − постоянная времени масла; её можно принять равной 2,5ч для трансформаторов мощностью до 32 МВА и 3,5ч − для трансформаторов большей мощности;

−коэффициенты, расчет которых приведен в выражении 4.3.

По полученной средней интенсивности износа  производится пересчет номинального тока. Находится такой расчетный номинальный ток, при котором относительная интенсивность износа изоляции будет нормальной, по формуле:

, (6.8)

где n_сг − число суток с предоставлением окон за год, в курсовом проекте можно принять равным 2/3 числа суток в весенне-летний период (см. исходные данные).

Если полученное значение тока I_oном>I_нт, то следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности, а расчеты по формулам (6.1-6.8) выполнить заново. И так до тех пор пока не выполнится условие I_оном ≤ I_нт.

Выбранные по износу изоляции трансформаторы должны быть проверены по наибольшему допустимому току и наибольшим допустимым температурам обмотки и масла.

Наибольшая температура масла может быть определена по формуле:

, (6.9)

а обмотки по формуле:

. (6.10)

Если окажется, что >95С или >140С, то надо принять к установке следующие по мощности трансформаторы.

Значения входящих в формулы (6.9 и 6.10) величин определены ранее.

На тяговых подстанциях обычно устанавливают два силовых понизительных трансформатора одинаковой мощности. Учитывая это, необходимо выбрать номинальную мощность трансформаторов, тип трансформаторов и их характеристики.