Теоретические сведения

 

На подстанциях с двумя и более трансформаторами в зависимости от суммарной нагрузки S_нагр экономически целесообразно иметь на параллельной работе такое число трансформаторов, при котором КПД каждого из них приближается к максимальному значению, то есть достигается минимум потерь энергии. На покрытие потерь от передачи реактивной мощности затрачивается активная мощность. Поэтому при определении наиболее выгодного по потерям числа параллельно включенных трансформаторов реактивные потери переводят в активные путем умножения на экономический эквивалент К_Э. Так при передаче реактивной мощности через трансформаторы затрачивается активная мощность, то реактивные потери переводятся в активные путем умножения на экономический эквивалент. Он показывает потери активной мощности в киловаттах, связанные с производством и распределением 1 кВАр реактивной мощности. Средние значения экономического эквивалента для различных трансформаторов приведены в таблице 1:

 

Таблица 1.

Значения экономического эквивалента

Трансформаторы	КЭ
Сети 35 – 220 кВ	0,08
Собственные нужды станции	0,02
Сети 6–10 кВ, питающиеся от шин генераторного напряжения станций	0,06
Районные сети 35–110 кВ при наличии на шинах 6–10 кВ синхронных компенсаторов	0,04
Распределительные сети 6–10 кВ	0,12

 

Для выявления экономических зон работы ПС (подстанции) с одним или двумя трансформаторами следует построить зависимости суммарных потерь Σ∆Р_тр1 и Σ∆Р_тр2 от величины нагрузки ПС S, то есть построить зависимости

Σ∆Р_тр1 = f (S) и Σ∆Р_тр2 = f (S),

 

где S – нагрузка на шинах низкого напряжения ПС, МВА; Σ∆Р_тр1 и Σ∆Р_тр2 – суммарные потери в трансформаторах при работе ПС с одним (Σ∆Р_тр1 ) или двумя (Σ∆Р_тр2) трансформаторами, кВт.

Потери для двухобмоточных трансформаторов определяются по формуле

Σ∆Р_тр = n ∆Р_хх +  ∆Р_{кз ,} кВт

где n – число параллельно работающих трансформаторов; ∆Р_хх – активные потери холостого хода (потери в стали трансформатора, не зависящие от величины нагрузки), кВт; ∆Р_кз – активные потери короткого замыкания в обмотках трансформатора, кВт; S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Потери мощности в трансформаторах рассчитываются при нагрузках

S =(0; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,4) S_ном и заносятся в таблицу 2.

По результатам расчетов выполняется построение зависимостей 

Σ∆Р_тр = f (S) при работе одного и двух трансформаторов и выявляется величина экономической нагрузки S _экон , ниже которой необходим переход на работу с одним трансформатором (рис. 1).

 

Рис. 1. Графическое определение величины экономической нагрузки

 

Результат графического определения величины экономической нагрузки S_экон проверяется расчетным путем:

S_экон = S_ном , кВт,

 

где n = 2 – число работающих трансформаторов; – реактивные потери холостого хода, кВАр; –реактивные потери короткого замыкания, кВАр; К_э – экономический коэффициент.

Если заданная нагрузка на шинах низкого напряжения ПС S_нагр окажется меньше экономической нагрузки S_экон, то есть S_нагр< S_экон, то согласно зависимостям Σ∆Р_тр = f (S) на ПС целесообразно оставить в работе один трансформатор, или наоборот.

По графику при S_нагр определяется снижение суммарных потерь в трансформаторах ∆Р при работе с оптимальным числом трансформаторов.

Более точно ∆Р рассчитывается по формуле:

 

∆Р= Σ∆Р_тр2 – Σ∆Р_тр1,

 

где Σ∆Р_тр1 и Σ∆Р_тр2 – суммарные потери мощности в трансформаторах при работе соответственно одного или двух трансформаторов при заданной нагрузке S_нагр.

Определяется экономия электрической энергии при переходе на работу с S_нагр при оптимальном (экономичном) числе трансформаторов:

 

∆W =∆Р· t , кВт·ч,

 

где t–число часов работыПСс S_нагр., ч.

Определяется годовой экономический эффект в денежном выражении:

∆Э = ∆W · β_пер ·10^-3 ,  т.руб/год,

где β_пер – себестоимость передачи и распределения электрической энергии, руб/МВтч.

Содержание практической работы

1. Определение потерь мощности для трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

2. Построение графика потерь мощности в трансформаторах ПС

3. По результатам расчетов выполнение и построение графика и выявляется величина экономической нагрузки (S_эк), меньше которой необходим переход на работу с одним трансформатором.

4. Результат графического определения величины экономической нагрузки S_эк проверяется расчетным путем

5. Далее по графику при заданной нагрузке (S_нагр = 0,3·S) определяется снижение суммарных потерь в трансформаторах Р_тр при работе с оптимальным числом трансформаторов

6. Определяется экономия электрической энергии при переходе на работу с оптимальным (экономическим) числом трансформаторов

7. Определяется годовой экономический эффект в денежном выражении.

                            Методические указания по выполнению работы

1. Изучить теоретические сведения.

2. Рассчитать потери мощности для трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

3. Построить график потерь мощности в трансформаторах ПС.

4. Построить график и выявить величину экономической нагрузки (Sэк), меньше которой необходим переход на работу с одним трансформатором.

5. При уменьшении нагрузки до S_эк можно отключить один из трансформаторов для обеспечения наименьших потерь мощности на ПС.

6. S_эк проверить расчетным путем.

7. Далее по графику при заданной нагрузке (S_нагр = 0,3·S) определить снижение суммарных потерь в трансформаторах Р_тр при работе с оптимальным числом трансформаторов.

8. Определить экономию электрической энергии при переходе на работу с оптимальным (экономическим) числом трансформаторов.

9. Определить годовой экономический эффект в денежном выражении

 1. Расчет потерь для двухобмоточных трансформаторов:

 

Σ∆Р_тр = n ∆Р_хх +  ∆Р_{кз ,} кВт.

 

Потери мощности в трансформаторах рассчитываются при нагрузках

 S = (0; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,4) S_ном и заносятся в табл. 2.

                                                                                                 Таблица 2.

 

.          Расчет потерь в силовых трансформаторах                 

Нагрузка на шинах низкого напряжения ПС S , МВА	Число работающих трансформаторов n	Потери холостого хода n ∆Рхх, кВт	Потери короткого замыкания  ∆Ркз , кВт	Суммарные потери в трансформаторах Σ∆Ртр , кВт
0·Sном=	1
0,3·Sном=	1
0,5·Sном=	1
0,7·Sном=	1
Sном=	1
1,4·Sном=	1
0·Sном=	2
0,3·Sном=	2
0,5·Sном=	2
0,7·Sном=	2
Sном=	2
1,4·Sном=	2

 

2. По результатам расчетов выполняется построение зависимостей

Σ∆Р_тр = f (S) при работе одного и двух трансформаторов и выявляется величина экономической нагрузки S_экон , ниже которой необходим переход на работу с одним трансформатором.

3. Результат графического определения величины экономической нагрузки S_экон проверяется расчетным путем.

3. Если заданная нагрузка на шинах низкого напряжения ПС S_нагр окажется меньше экономической нагрузки S_экон, то есть S_нагр< S_экон, то согласно зависимостям Σ∆Р_тр = f (S) на ПС целесообразно оставить в работе один трансформатор, или наоборот.

4. Далее по графику при S_нагр определяется снижение суммарных потерь в трансформаторах ∆Р при работе с оптимальным числом трансформаторов.

5. Определяется экономия электрической энергии при переходе на работу с S_нагр оптимальным (экономичным) числом трансформаторов.

6. Определяется годовой экономический эффект.

                              Контрольные вопросы

1. Каковы условия параллельной работы трансформаторов?

2. Чем определяются потери энергии в силовых трансформаторах?

                        

Оформление отчета

Отчет по практической работе оформляется каждым студентом индивидуально и включает в себя: теоретические сведения, электрическую схему соединений, необходимые эскизы, расчеты, ответы на контрольные работы.

 

Литература [2], [6]