2 Определение коэффициентов загрузки трансформаторов
Степень загрузки трансформатора при нормальной работе схемы определяется по выражению:
, (25)
В послеаварийном режиме работы:
, (26)
где — паспортное значение мощности трансформатора, МВА;
— расчетное значение мощности для наиболее загруженной обмотки, МВА;
— количество трансформаторов.
На электрической станции выбираем не менее двух трансформаторов.
Выбираем мощность трансформатора электрической станции А.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 25000/220.
Число трансформаторов равно 3.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для подстанции а.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 40000/220.
Число трансформаторов равно 1, так как для II-III категории потребителей (как в данном случае) предусматривается 1 трансформатор.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции в.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН-25000/220.
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции с.
Выбираем трансформатор ТДТН– 25000/220
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Сводим паспортные характеристики для выбранных типов трансформаторов в таблицу 3.
Таблица 3 — Паспортные характеристики трансформаторов
2 Определение коэффициентов загрузки трансформаторов
Степень загрузки трансформатора при нормальной работе схемы определяется по выражению:
, (25)
В послеаварийном режиме работы:
, (26)
где — паспортное значение мощности трансформатора, МВА;
— расчетное значение мощности для наиболее загруженной обмотки, МВА;
— количество трансформаторов.
На электрической станции выбираем не менее двух трансформаторов.
Выбираем мощность трансформатора электрической станции А.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 25000/220.
Число трансформаторов равно 3.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для подстанции а.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 40000/220.
Число трансформаторов равно 1, так как для II-III категории потребителей (как в данном случае) предусматривается 1 трансформатор.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции в.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН-25000/220.
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции с.
Выбираем трансформатор ТДТН– 25000/220
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Сводим паспортные характеристики для выбранных типов трансформаторов в таблицу 3.
Таблица 3 — Паспортные характеристики трансформаторов
3. Определение приведенных нагрузок подстанций
Определяем параметры схемы замещения.
Рис.1. Т – образная схема замещения трансформатора.
Параметры схемы замещения трансформатора приведены к стороне высокого напряжения 220кВ.
Рассчитаем параметры для станции А.
Активное сопротивление определим по формуле:
Определим напряжения короткого замыкания каждой обмотки по формулам:
Определим реактивные сопротивления обмоток
Определим активную проводимость
Параметры схем замещения для трансформаторов подстанции а и тяговых подстанции b и с определим выше приведенными формулами.
Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Определим все мощности и потери мощностей в схеме замещения трансформаторов подстанций.
Рис. 2. Схема распределения мощностей в схеме замещения.
Приведем пример расчета мощностей для станции А при режиме максимальных нагрузок.
Определим мощность в конце обмотки низшего напряжения:
Определим потери мощности в обмотке низкого напряжения.
RТ – активное сопротивление трансформатора.
В численном виде потери мощности:
Определим мощности в начале обмотки низшего напряжения:
Определим мощность в конце обмотки среднего напряжения:
Определим потери мощности в обмотке среднего напряжения:
Определим мощности в начале обмотки среднего напряжения
Определим мощности в конце обмотки высокого напряжения
Определим потери мощности в обмотке высокого напряжения:
Определим мощности в начале обмотки высшего напряжения
Определим постоянные потери в трансформаторе
Приведенная мощность трансформатора
Тяговые подстанции “в”, “с” и подстанцию “а”, рассчитываем аналогично по формулам (27) — (46) в режимах максимума и минимума нагрузок. Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Таблица 5 — Приведенные нагрузки подстанций
При расчете приведенных нагрузок подстанций активное сопротивление трансформаторов намного меньше реактивного обмоток ВН и НН, обмотка СН является источником реактивной мощности. В минимальном режиме работы нагрузок, мощность отдаваемая электростанцией достаточна для питания всех потребителей, а оставшаяся энергия отдается энергосистеме.
- Нахождение предварительного распределения мощностей в сети для
режима наибольших нагрузок. Условно разрежем схему, изображенную на рис.1 по источнику питания. 
Рис. 5 Расчетная схема. 
км. где 
— суммарная длина всей сети, км; Рассчитаем мощности протекающим по плечам между нагрузками. 
(47) 
(48) где- Sпрi-приведенные мощности соответствующих электрических станций и тяговых подстанций (МВА), L i –длины соответствующих участков,(км). 
Расчеты для остальных режимов приведены в таблице 5 Мощности участков линии. Таблица 5
| Участок ЛЭП | Полная мощность в расчетном режиме, МВА | ||
| наибольших нагрузок | Наименьших нагрузок | ||
| Bc | 40.3402+j26.4424 | -5.4063-j0.443 | |
| Bb | 24.9078+j15.1276 | -8.7237-j5.72 | |
| ca | 28.5722+j16.0394 | -8.9663-j7.114 | |
| bA | 16.3508+j8.0206 | -11.3197-j7.876 | |
| Аа |   |
19.8303+j13.274 | |
Режим максимальных нагрузок 
Режим минимальных нагрузок Определяем токи, протекающие по участкам цепи. 
(49) где Si— мощность протекающая по участку, (МВА); Uном – напряжение питающей сети, (В). Определяем токи соответствующие участкам цепи по формуле (49): 
Таблица 8 — Токовые нагрузки участков линии
| Участок линии | Вс | са | Аа | вA | вВ` |
| Величина тока в линии, А | 126.5818 | 85.9893 | 27.7174 | 47.7942 | 76.4773 |
4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) предназначены для приема электрической энергии на напряжении 6−35 кВ, понижения напряжения до 0,4 кВ и распределения электроэнергии между потребителями энергии (ПЭ) и электроприемниками (ЭП). Цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. С увеличением мощности трансформаторов растут токи короткого замыкания. Поэтому единичная мощность трансформаторов, питающих электроустановки до 1000 В, ограничивается допустимыми величинами тока короткого замыкания. Считают нецелесообразным применение трансформаторов с вторичным напряжением 0,4 кВ мощностью более 2500 кВА [ 14 ]. Поэтому предельная мощность трансформаторов, изготавливаемых заводами на напряжение 0,4−0,66 кВ, составляет 2500 кВА. Число типоразмеров трансформаторов должно быть минимальным. Цеховые подстанции могут быть однотрансформаторными и двухтрансформаторными. Однотрансформаторные подстанции рекомендуют применять при на- личии в цехе (корпусе) приемников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом на линиях низкого напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей II и III категорий, а также при наличии в сети 380−660 В небольшого количества (до 20 %) потребителей I категории. Двухтрансформаторные подстанции рекомендуют применять в сле- дующих случаях: при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы; для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорных и насосных станций); для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше 0,5−0,7 кВА/м 2 ). Для двухтрансформаторных подстанций также необходим складской резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Оставшийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснабжение всех потребителей I категории на время замены поврежденного трансформатора. Цеховые ТП с количеством трансформаторов более двух используют только при надлежащем обосновании [ 8 ]. Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов производят по удельной плотности σ н нагрузки
| σ н = S p / F , | (4.1) |
где S р – расчетная нагрузка цеха (корпуса, отделения), кВА; F – площадь цеха (корпуса, отделения), м 2 .
| Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям | -55- |
4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ При плотности нагрузки до σ н = 0,2 кВА/м 2 целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 и 1600 кВА, при плотности 0,2–0,5 кВА/м 2 – мощностью 1600 кВА. При плотности более 0,5 кВА/м 2 целесообразность применения трансформаторов мощностью 1600 или 2500 кВА обосновывают техни- ко-экономическими расчетами [ 8 , 15 ]. Выбор номинальной мощности трансформаторов производят по расчетной мощности нормального и аварийного режимов работы исходя из рациональной загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. Номинальную мощность трансформаторов S ном.т определяют по средней нагрузке S см за максимально загруженную смену:
| S ном.т = S см /( NK з ) , | (4.2) |
где N – число трансформаторов; К з – коэффициент загрузки трансформатора. Оптимальная загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и способа резервирования. Рекомендуют принимать следующие коэффициенты загрузки трансформаторов: для цехов с преобладающей нагрузкой I категории для двухтрансформаторных ТП К з = 0,75−0,8; для цехов с преобладающей нагрузкой II категории для однотрансформаторных подстанций в случае взаимного резервирования трансформаторов на низшем напряжении К з = 0,8– 0,9; для цехов с нагрузкой III категории К з = 0,95 – 1 [ 14 ]. При выборе числа и мощности ЦТП одновременно решают вопрос об экономически целесообразной величине реактивной мощности, передаваемой через трансформаторы в сеть напряжения до 1000 В [ 8 ]. Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низшего напряжения (НБК), устанавливаемых в цеховой сети, рассчитывают по минимуму приведенных затрат в два этапа: 1) выбирают экономически оптимальное число цеховых трансформаторов; 2) определяют дополнительную мощность НБК в целях снижения п о- терь в трансформаторах и в сети напряжением 6−10 кВ предприятия. Суммарная расчетная мощность Q нк НБК составит
| Q нк = Q нк1 + Q нк2 , | (4.3) |
где Q нк1 и Q нк2 – суммарные мощности НБК, определенные на двух указанных этапах расчета. Реактивная мощность, найденная по ( 4.3 ), распределяется между трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.
| Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям | -56- |
4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Таблица 4.1 Технические данные трансформаторов цеховых подстанций
| Тип | S ном , | Напряжение обмотки | Потери, кВт | U к.з , | I хх , | ||||
| кВА | ВН | НН | Р хх | Р к.з | % | % | |||
| Трансформаторы масляные без регулирования напряжения под нагрузкой | |||||||||
| ТМ-25/6-10 | 25 | 6; 10 | 0,4 | 0,17 | 0,6 | 4,5 | 3,2 | ||
| ТМ-40/6-10 | 40 | 6; 10 | 0,4 | 0,24 | 0,88 | 4,5 | 3,0 | ||
| ТМ-63/6-10 | 63 | 6; 10 | 0,4 | 0,36 | 1,28 | 4,5 | 2,8 | ||
| ТМ-100/6-10 | 100 | 6; 10 | 0,4 | 0,49 | 1,97 | 4,5 | 2,6 | ||
| ТМ-160/6-10 | 160 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 0,73 | 2,65 | 4,5 | 2,4 | ||
| ТМ-250/6-10 | 250 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 0,945 | 3,7 | 4,5 | 2,3 | ||
| ТМ-400/6-10 | 400 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 1,2 | 5,5 | 5,5 | 2,1 | ||
| ТМ-630/6-10 | 630 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 1,56 | 8,5 | 5,5 | 2,0 | ||
| ТМ-1000/6-10 | 1000 | 6; 10 | 0,4 | 2,45 | 12,2 | 5,5 | 1,4 | ||
| ТМ-1600/6-10 | 1600 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 3,3 | 18 | 5,5 | 1,3 | ||
| ТМ-2500/6-10 | 2500 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 4,6 | 25 | 5,5 | 1,0 | ||
| Трансформаторы для комплектных подстанций | |||||||||
| ТСЗ-160/6-10 | 160 | 6; 10 | 0,23; 0,4; 0,69 | 0,7 | 2,7 | 5,5 | 4,0 | ||
| ТСЗ-250/6-10 | 250 | 6; 10 | 0,23; 0,4; 0,69 | 1,0 | 3,8 | 5,5 | 3,5 | ||
| ТСЗ-400/6-10 | 400 | 6; 10 | 0,23; 0,4; 0,69 | 1,3 | 5,4 | 5,5 | 3,0 | ||
| ТСЗ-630/6-10 | 630 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 2,0 | 7,3 | 5,5 | 1,5 | ||
| ТСЗ-1000/6-10 | 1000 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 3,0 | 11,2 | 5,5 | 1,5 | ||
| ТСЗ-1600/6-10 | 1600 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 4,2 | 16 | 5,5 | 1,5 | ||
| ТМЗ-630/6-10 | 630 | 6; 10 | 0,4 | 2,3 | 8,5 | 5,5 | 3,2 | ||
| ТМЗ-1000/6-10 | 1000 | 6; 10 | 0,4 | 2,45 | 12,2 | 5,5 | 1,4 | ||
| ТМЗ-1600/6-10 | 1600 | 6; 10 | 0,4 | 3,3 | 18 | 5,5 | 1,3 | ||
| ТМФ-160/6-10 | 160 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 0,51 | 3,1 | 4,5 | 2,4 | ||
| ТМФ-250/6-10 | 250 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 0,74 | 4,2 | 4,5 | 2,3 | ||
| ТМФ-400/6-10 | 400 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 0,95 | 5,9 | 4,5 | 2,1 | ||
| ТМФ-630/6-10 | 630 | 6; 10 | 0,4; 0,69 | 1,31 | 8,5 | 5,5 | 2 | ||
Минимальное число цеховых трансформаторов N min одинаковой мощности S ном.т , предназначенных для питания технологически связанных нагрузок, определяют по формуле
| N min = P см /( K з S ном.т ) + ∆ N , | (4.4) |
где Р см – средняя активная мощность технологически связанных нагрузок за наиболее нагруженную смену; К з – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора; ∆N – добавка до ближайшего целого числа. Экономически оптимальное число трансформаторов N опт определяется удельными затратами З ٭ на передачу реактивной мощности и отличается от N min на величину m
| Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям | -57- |
4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
| N опт = З nm + m , | (4.5) |
где m – дополнительно установленные трансформаторы; З = К з (З нк − З вк )/З тп = К з З тп ; где З нк , З вк , З тп – соответственно усредненные приведенные затраты на НБК, батареи конденсаторов напряжением выше 1000 В (ВБК) и цеховые ТП;
| З тп = ( З нк − З вк ) / З тп , | |
| где З нк , З вк , З тп определяют по выражению | |
| З = Е н K+И , | (4.6) |
где Е н – нормативный коэффициент экономической эффективности; К – единовременные капитальные вложения, тыс.руб./г.; И – ежегодные издержки производства, тыс. руб./г. При известных составляющих З тп оптимальное число трансформаторов рекомендуют определять по кривым ( рис. 4.1 ) следующим образом: 1) по значениям N min и З тп находят расчетную точку А; 2) по значениям N min и ∆N находят расчетную точку Б; 3) если точка А, расположенная в зоне m графика, оказывается правее точки Б этой же зоны, то к N min прибавляется число m , в противном случае число ( m – 1). При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практических расчетов допускается считать З тп = 0,5 и тогда N опт определять по ( 4.5 ), принимая значения m в зависимости от N min и ∆N по рис. 4.2 .
| Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям | -58- |
| 4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ | |||||||||
| N min | Зона | Зона | Зона m = 4 | ||||||
| Зона m = 0 | Зона m = 1 | m = 2 | m = 3 | ||||||
| 40 | |||||||||
| (20) | |||||||||
| 30 | 0,1 | 0,4 | 0,6 0,8 1,0 | ||||||
| (15) | ∆N = 1 | А | |||||||
| Б | |||||||||
| 0 0,2 0,4 0,6 0,8 ∆N = 1 | |||||||||
| 20 | |||||||||
| (10) | |||||||||
| 10 | |||||||||
| (5) | |||||||||
| 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | З* | ||
| Рис. 4.1. Кривые определения дополнительного числа трансформаторов | |||||||||
| по фактическим З * при К з = 0,7–0,8 (значение N min в скобках для К з = 0,9–1) | |||||||||
При трех трансформаторах и менее их мощность выбирается по средней активной мощности за наиболее загруженную смену Р см : SР ≥ К N /( ) . (4.7) ном. т см з опт Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В, определяют по формуле
| Q | . | (4.8) | |||
| = ( N | K S | см | ) 2 | − P 2 | |
| maxопт m | з | ном.т | |||
| Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям | -59- |
Online Electric
Пример расчета числа и мощности трансформаторов трансформаторных подстанций
Реклама на Online Electric
Доступ к сервисам «Онлайн Электрик» без регистрации ограничен. Войдите в систему или зарегистрируйтесь.
Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот Яша
Бот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте «Онлайн Электрик».
Написать боту.
Пример выбора числа и мощности трансформаторов ТП
При выборе трансформаторов учитываем категорию надёжности электропотребителей . Для 1-й категории оптимальный коэффициент загрузки составляет Кз=0,6-0,7; для 2-й категории – Кз=0,7-0,8; для 3-й категории – Кз=0,9-0,95. Исходя из величины полной нагрузки ТП SP =576,289 кВ∙А, примем к рассмотрению трансформаторы мощностью 400, 630, 250 кВ∙А. Вариант 1. S НТ =400 кВ∙А; Минимальное число трансформаторов определяется по формуле: , где S р – расчетная полная нагрузка подстанции, кВт; КЗ — коэффициент загрузки трансформаторов, принимается в зависимости от категории надежности потребителей электроэнергии; Sном .т — номинальная мощность трансформатора, кВ × А. Коэффициент загрузки выбираем 0,7 с учетом категории надежности электропотребителей . EQ \F(576,289;0,7х400) =2,1. принимаем к установке 2 трансформатора. Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме: ; =0,720. Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме составит: ; = =1,400. Результаты расчета других вариантов числа и выбора мощности трансформаторов приведены в таблице.
Техническое обоснование вариантов ТП
| Параметр | Размерность | Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Вариант 4 |
| 2 × 400 | 2 × 630 | 3 × 250 | 3 × 400 | ||
| S Р | кВ∙А | 576,289 | 576,289 | 576,289 | 576,289 |
| S НОМ | кВ∙А | 400 | 630 | 250 | 400 |
| N | шт | 2 | 2 | 3 | 3 |
| КЗ | – | 0,720 | 0,457 | 0,768 | 0,480 |
| КЗ .П АВ | – | 1,400 | 0,915 | 1,153 | 0,720 |
| Доля отключенных потребителей III категории в послеаварийном режиме | % | 2,8 | 0 | 0 | 0 |
Веб-сервис «Онлайн Электрик»
Пополните баланс в личном кабинете, чтобы получить доступ ко всем сервисам «Онлайн Электрик» без ограничений.
Описание:
В разделе сайта представлен пример расчета количества и мощности трансформаторов подстанций.
Ключевые слова:
Пример расчета числа и мощности трансформаторов трансформаторных подстанций, количество трансформаторов, выбор мощности ТП
| Библиографическая ссылка на ресурс «Онлайн Электрик»: |
| Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN. |
Отзывы, вопросы и ответы
Действие ограничено
Для выполнения действия необходимо авторизоваться и пополнить баланс в личном кабинете.
Online Electric
Электроснабжение: знаем, умеем, владеем. 160000 Россия, г. Вологда
ул. Галкинская, 1, оф. 116
Телефон: +7 911 502 22 29
Email: online-electric@mail.ru
Полезные ссылки
- Размещение рекламы
- Тарифы
- Сервисы
- Пользовательское соглашение
- Политика конфиденциальности
Наши сервисы
- Онлайн расчеты
- База данных
- Образование
- Электролаборатория
- Вызов электрика
- Консультация электрика онлайн
Подпишитесь
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей