Выбор числа и мощности трансформаторов для главной понизительной подстанции (гпп).

Исходными данными для определения номинальной мощности трансформаторов является максимальная нагрузка потребителей в мегавольтамперах (МВА).

Таблица№3

Технические данные двухобмоточных трансформаторов с РПН.

тип трансфо- рматора	КВА	Верхний предел ном. напряж.,КВ		Потери, КВТ		%	%	Расчетная стоимость трансформатора К, тыс. руб
		В.Н.	Н.Н.
ТРДН	40000	115	10,5/10,5	34	170	10,5	0,7	110
ТРДЦН	63000	115	10,5/10,5	50	245	10,5	0,65	135

40000*1,4=56000 > 55000

63000*1,4=88200 > 55000

а) Нагрузочная способность трансформаторов

Трансформатор допускает перегрузку на 40% сверх номинальной мощности. Такая перегрузка разрешается не более 5-ти суток при максимуме нагрузки не более 6-ти часов в сутки при условии , что коэффициент заполнения суточного графика нагрузки

= 6ч условия подходят для аварийной нагрузки.

= 0,583<0,75

б)Определение потерь мощности и энергии в трансформаторах.

Потери активной мощности в работающем трансформаторе равны:

ΔР=ΔР_xx+ ΔР_к.з.β² [КВт]

где ΔР_xx - потери активной мощности в режиме холостого хода или потери в стали сердечника;

ΔР_к.з. - потери активной мощности в обмотках трансформатора

при номинальной нагрузке

β - коэффициент нагрузки трансформатора

где S_ном - номинальная мощность трансформатора ;

S_нагр. - нагрузка трансформатора из графика нагрузки.

Таблица№4

Потери активной мощности в работающем трансформаторе (КВт)

Нагрузка из суточного графика Р,КВт* 103 /S МВА* 103	Для Т-1 (Sном = 40 МВА)	Для Т-2 (Sном = 63 МВА)
5,5/5,9 11/11,82 33/35/48 44/47,3 55/59,14	37,724 1 тр-р 48,89 167,75 2 тр-р 271,91 405,36	52,16 1 тр-р 58,66 127,66 188,18 2 тр-р 266,02

При работе двух трансформаторов суммарные потери определяются по формуле:

|КВт|

Нагрузка из суточного графика Р,КВт* 103 /S МВА* 103	Для Т-1 (Sном = 40 МВА)	Для Т-2 (Sном = 63 МВА)
5,5/5,9 11/11,82 33/35/48 44/47,3 55/59,14	69,86 1 тр-р 75,48 134,9 2 тр-р 186,92 253,64	101,1 1 тр-р 104,29 138,83 169,09 2 тр-р 208,05

В зависимости от соотношения потерь ΔР_xx, и ΔР_к.з при различной на­грузке потребителя режим работы одного трансформатора на двухтрансформаторной подстанции может оказаться выгоднее, чем двух. Значение мощности, при которой потери в одном и двух трансформаторах будут равны, назы­вается критической мощностью S_кр. Аналитически ее можно определить по выражению:

==25,3 [МВА]

==40,25 [МВА]

где n - число параллельно работающих трансформаторов. Это же можно подтвердить графически (рис. 1,2).

68 ΔР_xx 34

S_ном = 40 МВА

/Р

5,9/5,5 11,82/11 25,3 35,48/33 47,3/44 59,14/55

S_ном = 63 МВА

5,9/5,5 11,82/11 35,48/33 40,25 47,3/44 59,14/55

100

ΔР_xx 50

При нагрузке подстанции меньше критической (S_нагр<S_кр) для уменьше­ния потерь целесообразно отключать один трансформатор. Если S_нагр> S_кр - целесообразна работа двух трансформаторов.

2.

/Р

Пользуясь годовым графиком нагрузки можно определить потери энер­гии в трансформаторах за год*(с учетом работы одного или двух трансформаторов):

а) потери энергии в стали трансформатора

ΔЭ_ст =ΔР_xx t_i+ 2ΔР_xx(8760-t_i)

ΔЭ_ст40 =34*5260+2*34(8760 – 5260) = 416840[КВт]*ч

ΔЭ_ст63 =50*5760+2*50(8760 – 5760) = 588000[КВт]*ч

б) потери энергии в обмотках трансформатора

ΔЭ _м = ΔР_м1t₁+ ΔР_м2 t₂ +…+ ΔР_мnt_n ,

где значения ΔР_м, ΔР_м2 … ΔР_мn определены для различных нагрузок S₁ , S₂ ... S_n из годового графика для соответствующих ступеней времени t₁ ,t₂ ... t_n

ΔЭ _{м40 1 тр-р 2 тр-ра}

=37,724*2760+48,89*2500+167,75*500+271,91*1500+405,36*1500=1326123,24

[КВт]*ч* 10³

ΔЭ _{м63 1 тр-р 2 тр-ра}

=52,16*2760+58,66*2500+127,66*500+188,18*1500+266,02*1500=1035741,6

[КВт]*ч* 10³

в) определение экономической эффективности различных вариантов.

Для выбора оптимального варианта необходимо определить совокуп­ные затраты при установке трансформаторов различной мощности.

Для I варианта:

З_I = 0,15К_I+ И_постI + И_перI, |тыс. руб.|

где 0,15 - заданный уровень рентабельности капитальных затрат (обычно принимаются от 10% до 15% от К);

К₁- капитальные затраты по 1-му варианту |тыс. руб.|;

И_пост1 - условно постоянная часть эксплуатационных затрат, включая амортиза­цию и прочие трудозатраты (принимается от 5% от капитальных затрат) |тыс. руб. |;

И_пер1 - переменная составляющая эксплуатационных затрат, идущая на возме­щение стоимости потерь электроэнергии

И_пер1= ΔЭ_год1 T_э |тыс.руб.|

где ΔЭ_год1 - годовые потери энергии для данного варианта |КВт*ч|;

T_э - тариф на электроэнергию, принимаемый в соответствии с существующим на данный момент для промышленных предприятий [Коп/ КВт*ч]. T_э = 85 [Коп/ КВт*ч]

З_I = 0,15*135*2+0,05*110*2+1742963,6*0,00085=1525,52 |тыс.руб.|

Для II варианта:

З_II = 0,15К_II + И_постII + И_перII |тыс. руб|

З_I = 0,15*135*2+0,05*135*2+1623741,6*0,00085=1434,18 |тыс.руб.|

Если в результате расчета окажется З_I < З_II, то экономически целесооб­разным считается первый вариант, при З_II, < З_I - то второй. Если З_I = З_II, вари­анты равноэкономичны. К установке целесообразно принять вариант с транс­форматором большей мощности, предполагая в дальнейшем рост нагрузок предприятия. Т.е. применяем трансформатор мощностью 63 МВА.