2.3 Обрання силових трансформаторів

Силові трансформатори (далі просто трансформатори), встановлені на електростанціях або підстанціях, служать для перетворення електроенергії однієї напруги в інше, зв'язки між окремими елементами (ділянками) електричної мережі, регулювання напруги і перетікань потужності. Вони є статичним електромагнітним пристроєм, що має дві і більше індуктивно пов'язаних обмотки. За призначенням трансформатори діляться на ті, що підвищують і знижують, по числу обмоток - на двообмоточні, триобмоткові і з розщепленими обмотками. Двообмоточні трансформатори мають обмотки вищої напруги (ВН) і нижчої напруги (НН); триобмоткові - обмотки вищої напруги, середньої напруги (СН) і нижчої напруги. По числу фазних обмоток, розміщених на одному магнітопроводі, розрізняють однофазні і трифазні трансформатори. З трьох однофазних трансформаторів складається одна трифазна група.

Правильний вибір числа й потужності трансформаторів на цехових трансформаторних підстанціях є одним з основних питань раціональної побудови СЕС.

Двох трансформаторні підстанції застосовують при значному числі споживачів 1 і 2-й категорії. Доцільне застосування двох трансформаторних підстанцій при нерівномірному добовому й річному графіках навантаження підприємства, при сезонному режимі роботи. Як правило, передбачається роздільна робота трансформаторів для зменшення струмів КЗ.

Вибір потужності трансформаторів виробляється виходячи з розрахункового навантаження об'єкта електропостачання, числа годин використання максимуму навантаження, темпів росту навантажень, вартості електроенергії, припустимої перевантаження трансформаторів і їхнього економічного завантаження.

Найвигідніша (економічна) завантаження цехових трансформаторів залежить від категорії ЕП, від числа трансформаторів і способів резервування.

Сукупність припустимих навантажень, систематичних і аварійних перевантажень визначає навантажувальну здатність трансформаторів, в основу розрахунку якої покладений теплове зношування ізоляції трансформатора. Припустимі систематичні навантаження й аварійні перевантаження не приводять до помітного старіння ізоляції й істотному скороченню нормальних термінів служби.

Силові трансформатори загального призначення, особливо розподільні, як правило, працюють з нерівномірним навантаженням, при цьому відхилення миттєвого значення струму навантаження від середньодобового можуть іноді| досягати + 50 % і більше, звичайно з| певною періодичністю, як протягом доби, так і по сезонах року. Температура охолоджуючого середовища також коливається в широких межах.

В таких умовах при проектуванні підстанцій номінальна потужність трансформатора для кращого її використання вибирається меншою максимального добового навантаження з розрахунком на те, що в деякі години доби трансформатор повинен перевантажуватися. Оскільки перевантаженням він може піддаватися систематично, то умовою їх допустимості є збереження нормального терміну служби ізоляції трансформатора.

У аварійній ситуації головною умовоюзадачею є безперебійність електропостачання споживачів. Тому при ненавмисному відключенні одного з паралельно працюючих трансформаторів, ті, що залишилися в роботі, до ліквідації аварії, повинні допускати певне перевантаження. В цьому випадку можна допустити певне зниження терміну служби трансформатора. Так як на заданному мені підприємстві знаходяться переважно споживачі 1 та 2 категорії, мені слід встановити 2 або 3 трансформатора.

Розглядаємо варіант з встановленням двох або трьох силових трансформаторів.

Розраховуємо потужність встановленних трансформаторів.

де S_p – розрахункова потужність після компенсації реактивної потужності

n_т – кількість встановлених трансформаторів

К_з – коеффіцієнт завантаження силових трансформаторів. Приймаємо 70%.

Обираємо тип та потужність силових трансформаторів по [3 табл. 3.6] .

де - S_ном номінальна потужність обраного трансформатора

∆Р_х(∆Р_о) – втрати х.х. трансформатора

∆Р_к – втрати к.з. трансформатора

I_x(I_o) – струм х.х. трансформатора в процентахвід номінального

U_к – напруга к.з. трансформатора в процентах від номінального.

ТРДН-25000/110 – 2 шт.

S_ном = 25000 ∆Рх = 30 ∆Р_к = 120 I_x = 0,7 U_к = 10

ТДН-16000/110 – 3 шт.

S_ном = 16000 ∆Рх = 24 ∆Р_к = 85 I_x = 0,8 U_к = 10,5

Перевіряємо К_з обраних трансформаторів

Визначаємо К_п обраних трансформаторів. Один трансформатор вийшов з ладу, а останні несуть подвійне навантаження.

Приймаємо коеффіцієнт збільшення втрат

К_е = 0,05 кВт/квар

Для першого варіанту (два силових трансформатора)

Розраховуємо втрати реактивной потужності.

Розраховуємо втрати активної потужності в трансформаторах.

(2.19)

(2.20)

кВт

Зведені втрати потужності двох трансформаторів

де K_{з 0,5} – коефіцієнт завантаження двох паралельно працюючих трансформаторів

Визначаємо навантаження за якого доцільно вимикати один трансформатор.

Втрати енергії складатимуть

де n – кількість паралельно встановлених трансформаторів.

t – час роботи силового трансформатора в рік. Визначаємо по [2 додатку 10] в залежності від напруги.

Капітальні вкладення для покриття втрат

(2.25)

де C – вартість втрат електричної енергії С = 1,264.

Для другого варіанту

Розраховуємо втрати реактивной потужності.

Розраховуємо втрати активної потужності в трансформаторах.

(2.19)

(2.20)

кВт

Зведені втрати потужності трьох трансформаторів

Визначаємо навантаження за якого доцільно вимикати один трансформатор

Втрати енергії складатимуть

Капітальні вкладення для покриття втрат

(2.25)

Таблиця 2.2 – Порівняльна таблиця.

S тр	n шт	Кп	Кз	Р´ кВт	Sx	∆W кВА	Cw грн
23785,43	2	1,33	0,66	290,94	5591,91	319362	403673
15857,14	3	1,04	0,69	332,58	7049,89	364511	460742

Порівнюючи два варіанти, вважаю доцільним обрати варіант з двома силовими трансформаторами типу ТРДН-25000/110.