Оптимізація режиму роботи силових трансформаторів ПС з використанням ЕЕПР і добового графіка навантаження

Визначення числа і потужності силового технологічного обладнання ПС повинна бути технічно і економічно обґрунтовано, так як воно суттєво впливає на раціональну побудову схем енергоспоживання. Критерієм при виборі є надійність і собівартість. При визначенні силових трансформаторів, одночасно із вибором номінальної потужності слід передбачати економічні режими його роботи, які визначаються мінімумом втрат потужності. При цьому враховують не лише втрати активної потужності в самих трансформаторах, але й втрати активної потужності в системі електропостачання від генератора до РТП із з-за споживання реактивної потужності.

Важливою характеристикою силових трансформаторів є їх навантажувальна здатність – це сукупність допустимих навантажень та перевантажень. Силові трансформатори випускаються з номінальними потужностями, які вони можуть протягом часу пропустити при номінальних даних згідно ГОСТ 14209-69 і ГОСТ 14677-65. лише в цьому випадку перевищення температури масла і обмоток над температурою навколишнього середовища не виходить за встановлені межі і строк служби трансформатора відповідає економічно доцільно.

В дійсності трансформатори працюють в умовах неномінальних навантажень, і їх навантаження змінюється протягом доби і року. Досвід експлуатації показав, що трансформатори можуть працювати без витрат для економічно доцільного строку служби, завантажені протягом доби (року) зверх номінальної потужності.

Навантаження трансформатора зверх номінальної потужності називається перевантаженням. Розрізняють аварійне і систематичне перевантаження трансформатора. Аварійне перевантаження допускається в межах граничного перевантаження, коли перебої недопустимі. Систематичне перевантаження трансформатора допускається за рахунок нерівномірності навантаження протягом доби або року. Величину і тривалість допустимого навантаження, а також термічний знос ізоляції при перевантаженні визначають із реальних графіків навантажень, перетворивши їх в двоступінчаті. Крім вказаних систематичних перевантажень, перевантаження трансформатора допускається із врахуванням сезонних навантажень. Якщо в літню пору максимум графіка навантаження менше номінальної потужності трансформатора, то в зимову пору допускається перевантаження, додаткова для трансформаторів з масляним охолодженням на 1% недовантаження влітку, але не більше ніж 15%. Незалежно від системи охолодження трансформатора можна одночасно (1 раз) перевантажити, за рахунок добової і сезонної нерівномірності графіка. Однак сумарне перевантаження не повинно перевищувати 50% номінальної потужності трансформатора.

Для трансформаторів системи охолодження М, Д, ДЦ і Ц допускаються перевантаження на 40% S_ном. трансформатора не більше 5 діб підряд на 6 годин. При цьому перевантаження допускають тоді коли коефіцієнт завантаження К₃ не повинен перевищувати значення 0,93 на протязі 10 годин.

Визначаємо число і потужність силових трансформаторів ПС із заданого графіка навантаження в максимально завантажену добу. Потужність приймачів І і ІІ категорії в районі складає 50% максимального навантаження. Середня температура повітря для ПС зовнішнього виконання складає +4^оС.

Розрахунок проводимо в слідуючому порядку:

1. Потужність і кількість силових трансформаторів підстанції визначають по розрахунковій потужності на шинах низької напруги з урахуванням перевантажоспроможності трансформаторів і вимог по забезпеченню необхідної надійності електропостачання споживачів.

На ПС рекомендують встановлювати два трансформатори в таких випадках: коли відстань до ближньої підстанції більше 45 км., якщо присутні перешкоди на місцевості ( водойми, полігони і т.п.) що не уможливлює резервування лінії живлення від сусідньої підстанції, якщо по розрахунковій потужності необхідна установка трансформаторів потужністю більше 6300 кВА., коли загальне число підходящих ліній більше п’яти, якщо неможливо замінити пошкоджений трансформатор в термін одна доба з часу пошкодження, якщо при резервуванні споживачів першої категорії від сусідніх ПС неможливо забезпечити нормоване відхилення напруги в після аварійному режимі.

З урахуванням наведених рекомендацій визначаємо, що на ПС буде два трансформатори.

2. Визначимо середнє навантаження добового графіка навантаження:

де S₁, S₂, … , S_n – навантаження в певний період часу, кВа

t₁, t₂, …, t_n – час (тривалість) цього навантаження, год.

мВА.

3. На добовому графіку навантаження проводимо лінію, яка відповідає середньому навантаженню. По цьому графіку визначаємо пікову частиною з умовою, що

4. Визначаємо коефіцієнт завантаження

де: ΔS₁, ΔS₂,…, ΔS_n – навантаження нижче середнього значення в певний період часу, кВА

Δt₁, Δt₂,…, Δt_n – час (тривалість) цього навантаження;

5. Визначаємо розрахунковий коефіцієнт перевантаження (попередній)

де: ΔS'₁, ΔS'_2, …, ΔS'_n – навантаження вище середнього розрахованого в певний період часу, кВА.

Δt'₁, Δt'₂, …, Δt'_n – час (тривалість) цього навантаження.

6. Визначаємо коефіцієнт максимуму:

де: S_сер – середнє навантаження добового графіка, кВА;

S_max – максимальне навантаження по добовому графіку, кВА;

Оскільки К'_п < 0,9 К_max (1,27<1,53·0,9 = 1,38), то приймемо значення розрахункового коефіцієнта перевантаження К_п = 0,9 К_max

К_п = 1,38

7. Відповідно корегуємо тривалість перевантаження:

де: Т' – тривалість перевантаження відносно графіка Т' = 14 год.

год

8. По знайденим значенням Т і К₃ за допомогою графіків систематичних добових перевантажень складених при різних температурах навколишнього середовища, з урахуванням допустимої температури найбільш нагрітої точки обмотки рівній 140^оС, при перевищені середньої температури масла над температурою навколишнього середовища на 6^оС, визначаємо коефіцієнт допустимого перевантаження трансформатора. Вибираємо згідно ГОСТ 14209-65

К_доп.п = 1,18 (графік №6)

9. Визначаємо розрахункову номінальну потужність силових трансформаторів

мВА (2670 кВА)

10. Визначаємось по потужності трансформаторів:

Варіант 1: S_ном.т1 = 2500 × 2 кВА

Варіант 2: S_ном.т2 = 4000 × 2 кВА

Визначаємо коефіцієнт завантаження трансформаторів в час максимуму:

Варіант1:

Варіант 2:

Оскільки в обох варіантах трансформатори не перевантажені, то вибираємо їх шини і номінальні зони заносимо в таблиці:

Таблиця № 5.1. Паспортні дані трансформаторів.

11. Визначаємо техніко-економічні показники роботи трансформаторів, для варіантів 1 і 2.

Для визначення техніко- економічних показників пропонованих варіантів ПС скористуємося КВАРЕМ. Визначені методикою інформаційні та інженерні рішення спираються на досягнутий в енергетиці України рівень використання сучасної комп’ютерної технології. Основний обсяг зберігання інформації, інженерних і економічних розрахунків накладено на базі даних і пакет програм, що увійшли до “ комплексу відлікового аналізу реактивів електричних мереж ”. Функціональна коректність програм обчислення ЕЕРП у складі КВАРЕМ підтверджена сертифікатом відповідності програмного засобу.

Варіант 1.

Визначаємо приведені втрати потужності в трансформаторі:

де: К₃ – коефіцієнт завантаження трансформатора

- приведені втрати холостого ходу трансформатора;

- приведені втрати короткого замикання трансформатора;

де: - втрати потужності трансформатора на холостому ходу (втрати в сталі) = 4,1 кВт;

- втрати потужності короткого замикання (втрати в обмотках)

= 23,5 кВт;

- реактивна потужність короткого замикання трансформатора, кВАр;

- реактивна потужність холостого ходу трансформатора;

кВАр;

кВАр;

кВт;

кВт;

Тоді приведені втрати потужності в одному трансформаторі:

При роботі двох трансформаторів:

Визначаємо втрати потужності і енергії в трансформаторах при допомозі розрахункової таблиці:

Таблиця № 5.2. Розрахункова таблиця, варіант 1

Проаналізуємо роботу трансформаторів на графіку і визначимо найефективніший режим роботи.

Варіант 2.

1) Визначаємо приведені втрати потужності в трансформаторі:

кВАр;

кВАр;

кВт;

кВт;

Приведені втрати потужності в одному трансформаторі визначається:

Приведені втрати потужності в двох трансформаторах:

Визначимо втрати потужності і енергії в трансформаторах при допомозі таблиці:

Таблиця № 5.3. Розрахункова таблиця, варіант 2.

Проаналізуємо режим роботи трансформаторів по графіку

• ⇐ Назад
1
2
3
4
5
678
9
10
11
12
13
14
15
16
Далее ⇒