Экономические интервалы нагрузок трансформаторов

Нагрузочная способность силовых трансформаторов

При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада ее трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной. Критерием различных режимов является износ изоляции трансформатора.

Нагрузочная способность трансформатора

Нагрузочная способность трансформатора — это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок.

Допустимая нагрузка — это длительная нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы.

Перегрузка трансформатора — режим, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий поминальному режиму работы. Такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной.

Рис.1. Построение двухступенчатого графика по
суточному графику нагрузки трансформатора

Допустимые систематические нагрузки

Допустимые систематические нагрузки трансформатора больше его номинальной мощности возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток. На рис.1 изображен суточный график нагрузки, из которого видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, а во время перегрузки значительно увеличивается. Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки +140°С, наибольшая температура масла в верхних слоях +95°С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает +98°С (ГОСТ 14209-85). Для подсчета допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в двухступенчатый (см. рис.1).

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяется по выражению

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале h=Δh₁+Δh₂+. +Δh_p.

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при
выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций
при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8
(по ГОСТ 14209-85)

Точный расчет максимально допустимых нагрузок и аварийных перегрузок, а также износ витковой изоляции производится на ЭВМ по вспомогательным схемам, приведенным в ГОСТ 14209-85.

Анализируя приведенные в ГОСТ 14209-85 таблицы допустимых аварийных перегрузок, можно сделать вывод, что трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц при первоначальной нагрузке не более 0.9S_ном допускают перегрузку на 40% в течение 6ч при температуре охлаждающего воздуха не более +20°С и 30% в течение 4ч при температуре охлаждающего воздуха +30°С.

Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100 MBА устанавливаются в инструкциях по эксплуатации; для сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком — в стандартах или технических условиях на конкретные типы трансформаторов (ГОСТ 11677-85).

Источник

Выбор мощности трансформатора

На основе типовых графиков (п1.3 Основные характеристики графиков электри­ческих нагрузок) и других сведений, разработаны таблицы, существенно облегчающие выбор ТП.

Условием для выбора служит выражение:

(25)

где S_Э.Н и S_Э.В -соответственно нижняя и верхняя границы интервалов нагрузки для трансформаторов принятой номинальной мощности, кВА.

Таблица экономических интервалов разработанная институтом «Сельэнергопроект» указывает экономические интервалы нагрузок без учета предельных технических (теп­ловых) характеристик трансформаторов.

Согласно результата расчета проводов линии напряжением 0,38/0,22 кВ таблица 8 пояснительной записки курсового проекта. Выбираем по данной таблице мощность, приходящую па первый участок линий от ТП. Расчет проводим в зависимости от числа отходящих линий. Можно данной таблице пользоваться как активной, так и полной мощностью.

Формулы для расчета мощности ТП:

Надбавки по мощности выбираем по таблицам — (/2/табл.15.7 стр 147)

ΔS – методичка старое издание Каганова.

Выбор мощности трансформатора производим в зависимости от числа отходящих линий. Для выбора будем пользоваться активной мощностью.

Записываем самые большие активные мощности на каждой линии:

Линия — 1 Ртп-1 = 115 кВт cosφ=0,75

Линия — 2 Ртп-2 = 135 кВт cosφ=0,77

Линия — 3 Ртп-11 = 124 кВт cosφ=0,78

Линия — 4 Ртп-16 = 90 кВт cosφ=0,75

Линия — 5 Ртп-17 = 90 кВт cosφ=0,75

Линия — 6 Ртп-18 = 90 кВт cosφ=0,75

Линия — 7 Ртп-19 = 90 кВт cosφ=0,75

Линия — 8 Ртп-20 = 140 кВт cosφ=0,76

Р_{тп max-20} = 140 кВт – это максимальная мощность отходящей линии.

Для мощностей линии 1, 2 выбираем надбавку по активной мощности:

Ртп-1 = 115 кВт ΔР-1 = 81 кВт;

Ртп-2 = 135 кВт ΔР-2 = 97 кВт.

Ртп-11 = 124 кВт ΔР-2 = 87 кВт.

Ртп-16 = 90 кВт ΔР-2 = 62 кВт.

Ртп-17 = 90 кВт ΔР-2 = 62 кВт.

Ртп-18 = 90 кВт ΔР-2 = 62 кВт.

Ртп-19 = 90 кВт ΔР-2 = 62 кВт.

Рассчитываем расчётную полную мощность трансформатора:

Из таблицы экономических интервалов нагрузки трансформатора подстанций напряжением 6…10/0,4 кВ, выбираем стандартную мощность трансформатора по шифру наименования вида нагрузки 1.7, таблица 17 комплексы по производству свинины.

Мощность 850,4 разделена на 2, так как нет такой цифры в интервале и мы выбираем двухтрансформаторную подстанцию подходит S_тр-ра =2×400 кВ·А

Производим окончательную проверку выбранной номинальной мощности трансформатора в нормальном режиме работы при равномерной нагрузке:

(27)

где S_p – расчетная нагрузка трансформатора, кВА;

S_н.т – номинальная мощность трансформатора, кВА;

K_С.Т = 1,37 – коэффициент допустимой систематической перегрузки трансформаторов, /10/ таблица 18.

1,

Рассчитываем коэффициент аварийности и перегрузки для одного трансформатора:

где S_откл – нагрузка потребителей 2-ой и 3-ей категории надежности.

Р = 3 кВ – дом животновода; Р = 25 кВ – мельница вальцовая; Р = 15 кВ – склад концентрированных кормов и склад готовой продукции.

К_АВ –коэффициент допустимой аварийной перегрузки /10/, таблица 17.

Вывод: к_ав = 1,97 больше 1,53, поэтому данный трансформатор не подходит и его нужно заменить на S_н.т. = 630 кВ*А.

В результате расчёта мы выбрали понижающий трансформатор напряжением 10/0,4 кВ. Параметры трансформатора занесены в таблицу 16.

Таблица 16 – Параметры понижающего трансформатора ТМГСУ — 630-160

Мощность, кВ∙А	Верхний предел первичного напряжения, кВ	Схема соединения обмоток	Потери мощности, кВт ΔРм/ ΔРхх	напряжение к.з. Uк.з.%	Сопротивление прямой последовательности, мОм	Сопротивление при однофазном к.з. мОм
RТ	ХТ	ZТ
2х630	U/YHсу	7,6/1,31	5,5	3,1	13,6

Самый экономичный для четырех проводных сетей 0,38 кВ с однофазной или смешанной нагрузкой трансформатор со схемой соединения обмоток У/Ун и новым симметрирующим устройством (СУ) разработан, изготовлен и испытан на соответствие всем требованиям ГОСТ Минским электротехническим заводом им. В.И. Козлова.

В этих трансформаторах ликвидировано явление перегрева их потоками нулевой последовательности, при неравномерной нагрузке фаз и при суммарной мощности нагрузки равной или ниже номинальной.

Трансформатор с СУ улучшают работу защиты и повышают безопасность работы электрической сети. В них резко снижено разрушающее воздействие на обмотки токов при однофазных коротких замыканиях.

СУ значительно улучшает синусоидальность формы кривой изменения напряжения при наличии в сети нелинейных нагрузок (люминесцентных ламп, выпрямительных устройств, сварочных аппаратов и т.п.), что крайне важно при питании многих чувствительных приборов, например, ЭВМ, автоматики, телевизоров.

Сокращен «скачек» повышения напряжения на здоровых фазах при однофазных коротких замыканиях в сети 0,38 кВ.

СУ снимает повышенный шум у трансформаторов У/Ун при их неравномерной по фазам нагрузке, что важно при установке их на ТП, встроенные в жилые здания.

Вместе с тем, симметрирование системы фазных напряжений при неравномерной нагрузке фаз, обеспечивает токоприемники качественным напряжением, отвечающим требованиям ГОСТ 13109-97, что в свою очередь, значительно сокращает выход из строя и продлевает срок службы трехфазных АД, ламп освещения, схем автоматики, электрооборудования многих бытовых объектов и пр.

Трансформаторы со схемой соединения обмоток У/Ун с симметрирующим устройством имеют ту же нулевую группу, как и трансформаторы без него. Это позволяет использовать их в одних и тех же сетях: там где нагрузка в основном трехфазная симметричная — трансформаторы У/Ун, а где однофазная – трансформаторы У/Ун с СУ.

СУ сокращает потери электроэнергии в трансформаторах У/Ун и сети, поэтому повышение стоимости серийных трансформаторов с СУ окупается в среднем за 0,6 года.

Достоинства трансформаторов ТМГ следующие:

— трансформаторы изготовляются в герметичном исполнении с полным заполнением маслом, без расширителя и без воздушной или газовой подушки;

— контакт масла с окружающей средой полностью отсутствует, что исключает увлажнение, окисление и шламообразование масла;

— перед заливкой масло дегазируется, заливка его в бак производиться в специальной вакуумзаливочной камере (при глубоком вакууме), что на много увеличивает электрическую прочность изоляции трансформатора;

— масло в трансформаторах ТМГ (в отличии от трансформаторов ТМ и ТМЗ) практически не меняет своих свойств в течении всего срока службы трансформатора, что исключает необходимость проведения испытаний масла трансформатора ТМГ как при его хранении, так и при вводе в эксплуатацию и в процессе эксплуатации;

— не требуется проведение профилактических, текущих и капитальных ремонтов в течение всего срока эксплуатации трансформатора.

Таблица 17— Экономические интервалы нагрузки трансформаторов подстанций 6-10/0,4 кВ сельскохозяйственного назначения

Шифр и наименование вида нагрузки	Номинальная мощность трансформатора, кВ∙А
1.1. Производственные потребители	до 45	46-85	86-125	126-160	161-320	321-355	356-620	621-830
1.2. Коммунально-бытовые потребители	— до 45	46-75	76-120	121-150	151-315	316-345	346-630	631-840
1.3. Сельские жилые дома	до 45	46-80	81-115	116-145	146-310	311-350	351-620	621-820
1.4 .Смешанная нагрузка с преобладанием производственной	до 50	51-85	86-115	116-150	151-295	296-330	331-565	566-755
1.5. Смешанная с преобладанием коммунально-бытовой	до 45	46-75	76-105	106-130	131-280	281-315	316-545	546-740
1.6. Комплексы по производству молока	до 45	46-85	86-115	116-145	146-300	301-330	331-570	571-755
1.7. Комплексы по производству свинины	до 50	51-90	91-125	126-150	151-295	296-330	331-560	561-740
1.8. Комплексы по производству говядины	до 50	51-90	91-125	126-150	151-285	286-315	316-545	546-725
1.9. Нагрузка аккумуляционных электрокотельных	до 65	66-115	116-165	166-220	221-465	466-505	506-980	981-1215
1.10. Сезонные летне-осенние потребители	до 65	66-110	111-165	166-210	211-430	431-475	476-885	386-1085

Таблица 18— Коэффициенты допустимых систематических нагрузок и аварийных перегрузок трансформаторов подстанций 6-10/0,4 кВ

Источник