Online Electric

Пример выбора номинальной мощности силового трансформатора по заданному графику нагрузки

Согласно ПУЭ, электроприёмники первой и второй категории надёжности должны обеспечиваться электроснабжением от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, Следовательно, выбираем двухтрансформаторную подстанцию.

Выбор мощности трансформаторов производится на основании расчётной нагрузки в нормальном режиме работы с учётом режима работы энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварийном режиме для надёжного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения нагрузки трансформатора может быть отключена.

Осуществим выбор номинальной мощности силовых трансформаторов по имеющемуся суточному графику нагрузки (рис. 1).

Рис. 1 – Суточный график нагрузки

Для подсчёта допустимой систематической нагрузки действительный графикпреобразуем в эквивалентный двухступенчатый график.

Предполагая, что мощность трансформатора неизвестна, для преобразования графика используем приближённый подход. Найдём среднюю нагрузку из суточного графика по формуле

                                         .                                              (1)

S_СР= кВ∙А.

На исходном графике нагрузки трансформатора выделим пиковую часть из условия S_пик > S_ср  и проведём линию номинальной мощности трансформатора S_ном , она же линия относительной номинальной нагрузки К = 1. Выделим на графике участок перегрузки продолжительностью h’ (рис 2).

Рис. 2

Dt_jS_1, S₂, S_m. эквивалентного графика по формуле

                                    ,                 (2)

где S_н1 – начальная нагрузка, МВ×А;

       S₁, S₂S_m – значения нагрузки в интервалах Dt_1, Dt_2, …, Dt_m.

K₁ =0,84 .

Участок перегрузки h’Dh_p  в каждом интервале, а затем определим значения , , .

Рассчитаем предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки в интервале h =Dh₁Dh₂Dh_р  по формуле

                          .                       (3)

.

Полученное значение  сравниваем с =1,40 (рис. 1) исходного графика нагрузки:  < 0,9×= 1,26. Принимаем  = 1,26 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле

                                                             .                                            (4)

h= ч.

Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки +140 ⁰С,  наибольшая температура масла  в верхних слоях +95 ⁰С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает +108 ⁰С [1].

По полученным значениям   К₁ = 0,84 и  h = 9,76 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10,80 ⁰С  по  [1, П.I] определяем допустимое значение перегрузки = 1,36. Трансформатор может систематически перегружаться по данному графику нагрузки, т.к. = 1,26.

                                             .                                (5)

=8622 кВ∙А.

На основании выполненного расчёта примем к рассмотрению два варианта трансформаторов: вариант 1 – трансформаторы с номинальной мощностью 10000 кВ×А; вариант 2 – трансформаторы с номинальной мощностью 16000 кВ×А.

Вариант 1.

Коэффициент загрузки трансформаторов  варианта 1 в часы максимума нагрузки определим по формуле

                                             .                                        (6)

.

Рассчитаем предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки по формуле (3)

.

Полученное значение  сравниваем с =1,30 (рис. 3) исходного графика нагрузки:  < 0,9×= 1,17.

Рис. 3

Принимаем  = 1,23 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле (4)

h= ч.

Допустимая систематическая перегрузка за счёт неравномерности          суточного графика составит К_,доп = 1,41 по [I] при h = 7,00 ч, уточнённом значении К_з1 = 0,81 и средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10,80 ⁰С. Следовательно, такая перегрузка допустима.

Проверим возможность перегрузки намеченных трансформаторов при выходе из строя одного из них. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140⁰С) и температурой масла в верхних слоях (115 ⁰С). Длительные аварийные перегрузки масляных трансформаторов допускаются в соответствии со следующим правилом: трансформатор можно перегружать на 40% сверх номинального тока в течение не более 5 суток подряд на время  максимумов нагрузки общей продолжительностью не более  6 часов в сутки при условии, что коэффициент предшествующей нагрузки не превышает 0,93.

При отключении одного трансформатора мощностью 10000 кВ×А расчетный коэффициент аварийной перегрузки составит К_,ав=2,34. Допустимый коэффициент аварийной перегрузки Kав доп=1,50 найдём по [1, П.табл.H.1] в зависимости от h = 15,90 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10,80 ⁰С. Следовательно, такая перегрузка недопустима.

Вариант 2.

Коэффициент загрузки трансформаторов  варианта 2 в часы максимума нагрузки определим по формуле (6)

.

×А расчетный коэффициент аварийной перегрузки составит К_,ав=1,46.

Рис. 4

Допустимый коэффициент аварийной перегрузки Kав.доп=1,50 найдём по [1, П.табл.H.1] в зависимости от h = 12,00 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10,80 ⁰С. Следовательно, такая перегрузка допустима.