3 Вибір трансформаторів та компенсуючих пристроїв

3.1 Вибір трансформаторів

Для вибору трансформаторів необхідно визначити найбільш економічну реактивну потужність навантаження підстанції, МВАр:

, (3.1)

де - максимальне значення активної потужності навантаження підстанції;

- економічне значення тангенса кута φ, що задається для енергосистеми в залежності від вищої напруги мережі. Для живильної напруги 35 кВ =0,23; 110 кВ  =0,28; 220 кВ  =0,32. Для мережі = 110 кВ приймаємо =0,28.

У завданні на курсове проектування задано дві напруги підстанції, наприклад: 110 кВ і 10 кВ, тому по кількості обмоток слід приймати двохобмоточні трансформатори. Якщо потужність вибраного трансформатора 25 МВА і більш, то необхідно приймати трансформатори з розщепленими обмотками по нижчій стороні з метою обмеження струмів короткого замикання.

Звичайно мають місце споживачі як першої, так і другої категорії, тому число трансформаторів знижувальної підстанції, що розраховується, згідно норм технологічного проектування, приймається рівним двом.

На підстанціях з двома трансформаторами робочі секції шин нижчої напруги рекомендується тримати в роботі роздільно. При такому режимі струм короткого замикання зменшується і поліпшуються умови роботи апаратів низької напруги [1].

У системах електропостачання промислових підприємств потужність силових трансформаторів повинна забезпечити в нормальних умовах живлення всіх приймачів. При виборі потужності трансформаторів добиваємося економічно доцільного режиму роботи і відповідного забезпечення резервування живлення приймачів при відключенні одного з трансформаторів. При цьому враховується, що на двохтрансформаторній підстанції є післяаварійний режим роботи.

Потужність трансформатора на двохтрансформаторній підстанції вибирається по заданій потужності підстанції.

Максимальне навантаження підстанції з урахуванням компенсаційних пристроїв, МВА:

(3.2)

де – максимальна активна потужність.

Номінальна потужність трансформатора на підстанції відповідно до [3] визначається, МВА:

(3.3)

Розрахункова потужність трансформаторів, одержана по формулі 3.3, округляється до найближчої більшої стандартної потужності по шкалі ГОСТ 11920-85, ГОСТ 12965-85.

По табл. А1 вибираються два трансформатори одного типу. Данні трансформатора:

ТРДН - 40000/110 – марка трансформатора;

S_нтр=40 МВА - номінальна потужність;

U_C=115/0,5 кВ - cередня номінальна напруга;

U_К =10,5% - напруга короткого замикання;

P_К =172 кВт - втрати короткого замикання;

Р_х = 36кВт - втрати холостого ходу;

I _х =0,65% - струм холостого ходу;

545 тис. грн. - розрахункова вартість;

R_T =1,42 Ом - активний опір трансформатора;

X_T =34,7 Ом - реактивний опір трансформатора;

Q_с = 260 квар - реактивна потужність трансформатора, що намагнічує;

±9×1,78% - границі регулювання напруги;

∆S₁=29,8% - величина перевантаження трансформатора в аварійному режимі.

Вибраний трансформатор перевіряється на аварійне перевантаження по ГОСТ 14209-97:

(3.4)

де – коефіцієнт аварійного перевантаження при відключенні одного з трансформаторів під час аварії, визначається по [4]. Він залежить від коефіцієнта початкового навантаження (K₁), тривалості перевантаження (h), температури охолоджуючого середовища під час аварії ( ), а також від системи охолоджування трансформатора. Якщо температура охолоджуючого середовища або значення коефіцієнта K₁ знаходяться між двома табличними значеннями по [4], то приймають більше значення коефіцієнта або виконують інтерполяцію між двома ближчими значеннями.

Коефіцієнт початкового навантаження K₁ визначається:

, (3.5)

де – число трансформаторів ,

– середньоквадратичне навантаження, розраховується по добовому графіку навантаження, МВА:

, (3.6)

де – тривалість графіка, годин.

Преображаємо математичну формулу 3.6 в розрахункову

,

де – тривалість i-того ступеня добового графіка (1година, табл. 2.1.),

– повна потужність i-того ступеня графіка.

Середньоквадратичне навантаження взимку, МВА:

Коефіцієнт початкового навантаження взимку:

. (3.7)

Середньоквадратичне навантаження влітку, МВА:

Коефіцієнт початкового навантаження влітку:

. (3.8)

Розрахункова добова тривалість аварійного перевантаження приймається, згідно норм технологічного проектування: при однозмінній роботі 4 год., при двохзмінній 8 год., при тризмінній 12-24 год. Для двозмінної роботи приймаємо =8 год.

Еквівалентна температура охолоджуючого повітря розраховується за даними багаторічних гідрометеорологічних спостережень температури повітря. Так еквівалентна температура для літа у Луганській області складає = 21,2 ⁰C, а для зими - = -5,9 ⁰C [4].

По табл. 1.36 [2] або табл. А2 для =0,573 і =8 год., температури навколишнього середовища взимку у Луганській області = -5,9 ⁰C і способу охолоджування трансформатора Д (найменування трансформатора) визначаємо допустиме аварійне навантаження взимку :

=1,56.

Але згідно [2] при проектуванні значення не можна брати більше 1,4 для трансформаторів потужністю до 100 МВА і більше 1,3 для трансформаторів потужністю більше 100 МВА. Тому приймаємо:

=1,4 (3.8а)

Вибраний трансформатор перевіряється на аварійне перевантаження по ГОСТ 14209-97 для зимового навантаження підстанції .

, (3.9)

40∙1,4≥51,92,

56≥51,92,

Вибраний трансформатор задовольняє аварійному перевантаженню взимку.

По табл. 1.36 [2], табл. А2 для =0,4 і =8 год., температури навколишнього середовища для літа Луганської області = 21,2 ⁰C і способу охолоджування трансформатора Д (найменування трансформатора) визначаємо допустиме аварійне навантаження влітку:

=1,3.

Вибраний трансформатор перевіряється на аварійне перевантаження по ГОСТ 14209-97 для літнього навантаження підстанції .

(3.10)

40∙1,3≥51,92∙70/100,

52≥36,34

де – літне навантаження підстанції у відсотках від зимового навантаження, береться з вихідних даних завдання до курсового проекту.

Вибраний трансформатор задовольняє аварійному перевантаженню влітку.

Якщо умови (3.9 та 3.10) не виконується то необхідно передбачити відключення частини|частки| споживачів III категорії, або збільшити потужність трансформатора на один ступінь.