Выбор трансформатора
Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки
Методика выбора трансформатора, представленная на данной странице состоит из кратких теоретических сведений, методических указаний по выполнению практической работы и исходных данных по вариантам.
Краткие теоретические сведения
Выбор числа трансформаторов
Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции предприятий является основным вопросом рационального проектирования системы электроснабжения предприятия. Количество трансформаторов определяется категорией электроснабжения предприятия или объекта.
Для потребителей 1 категории по надежности электроснабжения (оговорены в правилах устройства электроустановок ПУЭ) должны применяться двухтрансформаторные подстанции, обеспечивающие бесперебойное электроснабжение потребителей при наличии устройств автоматического включения резерва (АВР).
Для потребителей 2 категории рекомендуется применять двухтрансформаторные подстанции или однотрансформаторные подстанции, но при наличии централизованного «складского» резерва на предприятии.
Для потребителей 3 категории рекомендуется применять однотрансформаторные подстанции.
Для главой понизительной подстанции (ГПП), узловой распределительной подстанции (УРП), подстанции глубокого ввода (ПГВ) должны устанавливаться не менее 2 трансформаторов, которые обеспечивают надёжное питание потребителей всех категорий.
Двухтрансформаторные подстанции также целесообразно применять при неравномерности суточных и годовых графиков нагрузки предприятия для возможности отключения одного трансформатора в период минимальных нагрузок, а также при раздельной работе трансформаторов на подстанции для уменьшения токов короткого замыкания.
Для потребителей 1 категории по надежности электроснабжения (оговорены в правилах устройства электроустановок ПУЭ) должны применяться двухтрансформаторные подстанции, обеспечивающие бесперебойное электроснабжение потребителей при наличии устройств автоматического включения резерва (АВР).
Для потребителей 2 категории рекомендуется применять двухтрансформаторные подстанции или однотрансформаторные подстанции, но при наличии централизованного «складского» резерва на предприятии.
Для потребителей 3 категории рекомендуется применять однотрансформаторные подстанции.
Для главой понизительной подстанции (ГПП), узловой распределительной подстанции (УРП), подстанции глубокого ввода (ПГВ) должны устанавливаться не менее 2 трансформаторов, которые обеспечивают надёжное питание потребителей всех категорий.
Двухтрансформаторные подстанции также целесообразно применять при неравномерности суточных и годовых графиков нагрузки предприятия для возможности отключения одного трансформатора в период минимальных нагрузок, а также при раздельной работе трансформаторов на подстанции для уменьшения токов короткого замыкания.
Выбор мощности трансформаторов
При выборе мощности трансформаторов на подстанции нужно руководствоваться следующими исходными данными:
При выборе мощности и марок силовых трансформаторов рекомендуется:
- максимальной полной расчетной нагрузкой объекта электроснабжения;
- характерным суточным графиком нагрузки объекта, который определяется в зависимости от отрасли промышленности;
- количеством трансформаторов на подстанции, определяемое в зависимости от категории электроснабжения;
- количеством часов максимальной нагрузки, определяемое по фактическому графику нагрузки объекта электроснабжения;
- средней полной нагрузкой предприятия, которая определяется по фактическому графику нагрузки объекта электроснабжения;
- рекомендуемым коэффициентом загрузки трансформаторов на подстанции, определяемым в зависимости от категории электроснабжения предприятия и количества трансформаторов на подстанции.
При выборе мощности и марок силовых трансформаторов рекомендуется:
- применять однотипные трансформаторы с одинаковыми параметрами;
- на двухтрансформаторных подстанциях мощность трансформатора должна выбираться с таким расчётом, чтобы при выходе в ремонт одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести нагрузку потребителей 1 и 2 категории, а потребители 3 категории в это время отключаются;
- учитывать, что трансформаторы допускают послеаварийную перегрузку при выходе из строя одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции не более 140% не более 6 часов в сутки и не более 5 суток;
- трансформаторы ГПП, ПГВ, УРП рекомендуется выбирать с напряжением высокой стороны не менее Uвн = 35 кВ и с системой регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), например, марки ТМН;
- трансформаторы цеховых трансформаторных подстанций (ТП) или комплектных трансформаторных подстанций (КТП) объекта электроснабжения рекомендуется выбирать с напряжением высокой стороны не менее Uвн = 6...10 кВ и с системой регулирования напряжения путём переключения без возбуждения (ПБВ), например, марки ТМ.
Методические указания
по выполнению практической работы
Выбор трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки должен производится в основном для выбора трансформаторов основной подстанции объекта электроснабжения (ГПП, ПГВ, УРП, ТП) или каждого объекта, если они питаются от одной ГПП, но имеют различные графики нагрузок и относятся к различным отраслям промышленности.
В зависимости от задания необходимо произвести выбор трансформатора для ГПП или ТП объекта электроснабжения. В данной работе примем, что:
- ГПП имеет 1 категорию надежности электроснабжения, следовательно в ней нужно установить два одинаковых трансформатора, с Uвн = 35 кВ;
- ТП имеет 3 категорию надежности электроснабжения, и в ней нужно установить один трансформатор с Uвн = 10 кВ.
Выбор трансформаторов производится с учётом характерного суточного графика нагрузки. Эти графики и таблицы, по которым они построены даны в исходных данных по вариантам.
Вариант задания выбирается студентом исходя из его номера по списку группы.
Исходные данные для расчета:
- максимальная активная нагрузка потребителя - ∑Рр, кВт;
- максимальная реактивная нагрузка потребителя - ∑Qр, кВАр;
- максимальная полная нагрузка потребителя - ∑Sр, кВА;
- график нагрузок потребителя.
Ход выполнения работы
1. По исходным данным (по варианту задания) определяется характерный суточный график нагрузки предприятия, определенный в процентах в течении 24 часов.
2. Определяется фактический суточный график нагрузок,который пересчитывается на основании максимальных активных и реактивных нагрузок предприятия
2. Определяется фактический суточный график нагрузок,который пересчитывается на основании максимальных активных и реактивных нагрузок предприятия
(1)
(2)
(3)
где: P%, Q% – активная и реактивная мощность, определённая по характерному суточному графику нагрузки на промежутке времени ti , выраженные в %;
∑Рр – максимальная активная нагрузка предприятия , кВт;
∑Qр – максимальная реактивная нагрузка предприятия, кВАр;
Рi, Qi, Si – активная, реактивная и полная нагрузка предприятия на промежутке времени ti, кВт, кВАр, кВА, соответственно;
ti – промежуток времени на котором активная и реактивная нагрузка суточного графика нагрузки не изменяется, ч.
Расчёт фактического графика производится в виде таблицы 1.
∑Рр – максимальная активная нагрузка предприятия , кВт;
∑Qр – максимальная реактивная нагрузка предприятия, кВАр;
Рi, Qi, Si – активная, реактивная и полная нагрузка предприятия на промежутке времени ti, кВт, кВАр, кВА, соответственно;
ti – промежуток времени на котором активная и реактивная нагрузка суточного графика нагрузки не изменяется, ч.
Расчёт фактического графика производится в виде таблицы 1.
Таблица 1
3. По произведенным расчетам строится реальный (фактический) график нагрузки данного потребителя, с учетом полной мощности нагрузки предприятия в кВА.
4. Определяется средняя полная нагрузка по фактическому графику предприятия
4. Определяется средняя полная нагрузка по фактическому графику предприятия
(4)
средняя нагрузка вычерчивается на фактическом графике нагрузки в виде прямой линии.
5. Определяется коэффициент заполнения графика нагрузки по формуле
5. Определяется коэффициент заполнения графика нагрузки по формуле
(5)
6. По графикам, приведенным на рисунке 1 (в соответствии с ГОСТ 14209-69) определяется коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов Кα по справочной литературе в зависимости от коэффициента заполнения графика α и количества часов максимальной нагрузки tмах.
Рисунок 1
7. Определяется расчётная номинальная мощность трансформатора
(6)
где:
Sтр.расч – расчётная номинальная мощность трансформатора, кВА;
∑Sр – максимальная полная нагрузка предприятия, кВА;
nтр – количество трансформаторов на подстанции, шт;
Кα – коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов.
8. Предварительно выбирается стандартная мощность трансформаторов по таблице 2 и рекомендуется в зависимости от расчётной номинальной мощности трансформатора Sтр.расч предварительно выбирать мощность трансформатора стандартной мощности Sтр.ном меньше чем Sтр.расч , а затем, в случае необходимости увеличивать.
Sтр.расч – расчётная номинальная мощность трансформатора, кВА;
∑Sр – максимальная полная нагрузка предприятия, кВА;
nтр – количество трансформаторов на подстанции, шт;
Кα – коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов.
8. Предварительно выбирается стандартная мощность трансформаторов по таблице 2 и рекомендуется в зависимости от расчётной номинальной мощности трансформатора Sтр.расч предварительно выбирать мощность трансформатора стандартной мощности Sтр.ном меньше чем Sтр.расч , а затем, в случае необходимости увеличивать.
Таблица 2
9. Проверка работы трансформатора в послеаварийном режиме при выводе одного трансформатора в ремонт
для двухтрансформаторных подстанций
для двухтрансформаторных подстанций
(7)
где:
1,4 – коэффициент, учитывающий максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме двухтрансформаторной подстанции;
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр – максимальная полная нагрузка предприятия, кВА;
0,75 – коэффициент, учитывающий отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.
Если мощность трансформатора не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
для однотрансформаторных подстанций
1,4 – коэффициент, учитывающий максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме двухтрансформаторной подстанции;
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр – максимальная полная нагрузка предприятия, кВА;
0,75 – коэффициент, учитывающий отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.
Если мощность трансформатора не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
для однотрансформаторных подстанций
(8)
где:
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка предприятия, кВА.
10. Проверка фактического коэффициента загрузки трансформатора βфакт в нормальном режиме работы
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка предприятия, кВА.
10. Проверка фактического коэффициента загрузки трансформатора βфакт в нормальном режиме работы
(9)
Полученное значение βфакт должно быть меньше или равно рекомендуемому βреком. Для однотрансформаторных подстанций эти значения приведены в таблице 3, для дух- и трехтрансформаторных подстанций – в таблице 4.
Для сухих трансформаторов предельное значение коэффициента допустимой перегрузки трансформатора следует принимать равным 1,2.
Если мощность трансформатора не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
Для сухих трансформаторов предельное значение коэффициента допустимой перегрузки трансформатора следует принимать равным 1,2.
Если мощность трансформатора не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
Таблица 3
Таблица 4
11. Составляется таблица каталожных параметров выбранного трансформатора.
Таблица 5
Исходные данные по вариантам
Вариант задания выбирается студентом исходя из номера по списку группы.
В таблице 6 расположены общие данные по варианту, в таблицах 7 и 8 находятся значения активной P% и реактивной Q% мощностей, выраженных в процентах. На рисунке 2 даны суточные графики нагрузки, построенные по таблицам 7 и 8 в соответствии с вариантами.
В таблице 6 расположены общие данные по варианту, в таблицах 7 и 8 находятся значения активной P% и реактивной Q% мощностей, выраженных в процентах. На рисунке 2 даны суточные графики нагрузки, построенные по таблицам 7 и 8 в соответствии с вариантами.
Таблица 6
Таблица 7
Таблица 8
Рисунок 2
Ссылка на источник
В качестве основы методики взята работа "Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы и практического занятия Расчет и выбор числа и мощности трансформаторов", взятая с интернет-ресурса URL: https://infourok.ru/metodicheskie-rekomendacii-dlya-studentov-po-vipolneniyu-prakticheskoy-ili-laboratornoy-raboti-raschet-i-vibor-transformatorov-420340.html (дата обращения: 03.09.2024 г.)
