Техніко - економічне обгрунтування визначення числа і потужності силових трансформаторів по добовому графіку навантаження району електропостачання.

Потужність і число трансформаторів визначається із розрахункових потужностей на шинах низької напруги з урахуванням перевантажо - спроможності та вимог по необхідній надійності енергозбереження споживачів району.

Визначення числа і потужності силового технологічного обладнання ТП повинно бути технічно і економічно обґрунтовано, так як воно суттєво впливає на раціональну побудову схеми енергопостачання критерієм при виборі є надійність і собівартість. При визначенні силових трансформаторів, одночасно із вибором номінальної потужності слід передбачити економічні режими його роботи, які визначаються мінімумом витрат потужності.

При цьому враховують не лише втрати активної потужності в системі енергопостачання від генератора до ТП із 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 доцільному.

В дійсності трансформатори працюють в умовах не номінальних навантажень, і їх навантаження змінюється протягом доби і року.

Навантаження трансформатора зверх номінальної потужності називається перевантаженням.

Розрізняють аварійне і системне перевантаження трансформаторів.

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 ступеневі.

Крім вказаних систематичних перевантажень, перевантаження трансформатора допускається із врахуванням сезонних навантажень. Якщо в літню пору максимум графіка навантажень менше номінальної потужності трансформатора, то в зимову пору допускається перевантаження, додатково для трансформаторів з масляним охолодженням на 1% на кожен процент недовантаження, додатково влітку, але не більше 15%.

Незалежно від системи охолодження трансформатор можна одночасно (один раз) перевантажити, за рахунок добової і сезонної нерівномірності графіка. Однак сумарне перевантаження не повинно перевищувати 50% номінальної потужності трансформатора.

Для трансформаторів в системи охолодження М, Д, ДЦ, Ц допускаються перевантаження на 40% 8ном. трансформатора не більше 5 діб підряд по 6 годин. При цьому перевантаження допускаються тоді, коли коефіцієнт завантаження К₃ не повинен перевищувати значення 0,93 на протязі 10 годин. Визначимо число і потужність силових трансформаторів РТП із заданого графіку навантаження в максимально завантажену добу. Потужність приймачів І і II категорії в регіоні складає 50% максимального навантаження. Середня температура повітря для РТП зовнішньо виконання складає +4°С.

S1=2400	t∆1=5
S2=2300	t∆2=3
S3=2200	t∆3=2
S4=2150	t∆4=2
S5=2100	t∆5=2
S6=2000	t∆6=3
S7=1900	t∆7=2
S8=1800	t∆8=2
S9=1700	t∆9=3
	∑=24 год

Розрахунок проводимо в такому порядку:

1. З урахуванням того, що в районі знаходиться споживачі І і II категорії

- визначаємо, що на РТП буде два трансформатори.

2. Визначимо середнє навантаження добового графіка навантаження:

S_сер=(2400*5+2300*3+2200*2+2150*2+2100*2+2000*3+1900*2+1800*2+1700*3)/24=

=2095 кВА

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

S_пік˃S_сер

4. Визначаємо коефіцієнт завантаження

=0,89

5. Визначаємо розрахунковий коефіцієнт перевантаження (попередній)

К_n^’=1,09

5. Визначаємо коефіцієнт максимуму:

Де: S_сер — середнє навантаження добового графіка, кВА;

Sтах - максимальне навантаження по добовому графіку, кВА;

K_max=2400/2095=1.15

Оскільки К'_п< 0,9 К_mах (1,03<1,15*0,9 = 1.09), то приймемо значення розрахункового коефіцієнта перевантаження К_п = 0,9 К_mах:

5. 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°С, при перевищені середньої температури масла над температурою навколишнього середовища на 6°С, визначаємо коефіцієнт допустимого перевантаження трансформатора. Вибираємо згідно ГОСТ 14209-65

Кдоп.п = 1.25 (графік №4)

5. Визначаємо розрахункову номінальну потужність силових трансформаторів

= 1687 кВА

5. Визначаємось по потужності трансформаторів:

Варіант 1: S_{ном м1} = 1600 * 2 кВА

Варіант 2: _{Sном м2} = 1800 * 2 кВА

Визначаємо коефіцієнт завантаження трансформаторів в час максимуму:

Варіанті: К_зов =S_max/(2S_TH)=2400/(2*1600)=0.75

Варіанті: К_зов =S_max/(2S_TH)=2400/(2*1800)=0.67

Перевіримо навантажоспроможність трансформатора забеспечити електричною енергією споживачів 1-ї 2-ї категорії підприємства в після аварійного режиму:

Sдоп.п.а = Sнт * Kдп * Кc = 1600 * 1.25 * 1.15 = 2300

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

Таблиця №5.1. Технічні данні трансформаторів

Варіант	Sном кВА	∆Рх,кВт	∆РК, кВт	Uк, %	Іх%
1	1600/10	3,3	16,5	5,5	1,3
2	1800/10	8	24	5,5	4,5

Визначити оптимального варіанту трансформатора підстанції проведемо техікоекономічні розрахунки втрат потужності і енергії враховуючи втрати енергії не тільки в самих трансформаторів але і в енергосистемі у відповідності до заданого Еквівалента реактивної потужності К_ЕЕРП=0,0325 кВа/кВАр

Втрати потужності в трансформаторі з урахуванням втрат в електросистемі визначаємо по ф-лі.

Варіант 1

2) Визначаємо приведені втрати потужності в трансформаторі:

∆Pтр=3,9+К₃²*19,3

Визначаємо втрати потужності і енергії в трансформаторах при допомозі розрахункової таблиці

Таблиця №5.2. Розрахункова таблиця варіант 1.

№ п/п	Навантаження кВА	К.з.1	К.з.2	Тривалість год	∆Р1, кВт	∆Р2, кВт	Втрати ел. Ен.,кВт год
1	1700	1,06	0,53	1095	25,6	9,3	10206,9
2	1800	1,125	0,56	730	28,3	10	7265,31
3	1900	1,19	0,59	730	31,2	10,6	7751,38
4	2000	1,25	0,63	1095	34,1	11,6	12658,4
5	2100	1,31	0,66	730	37	12,3	8984,2
6	2150	1,34	0,67	730	38,6	12,6	9171,6
7	2200	1,38	0,69	730	40,7	13	9554,8
8	2300	1,44	0,72	1095	44	13,9	15226,1
9	2400	1,5	0,75	1825	47,3	14,8	26930,2
10
								∑=107748,7

Варіант 2.

Визначаємо приведені втрати потужності в трансформаторі:

ТМ1800

∆Qx=1800*(4.5/100)=81 ∆Px^’=8+0.0325*81=10.6

∆Qx=1800*(5.5/100)=99 ∆Pk=24+0.0325*99=27.2

∆Pтр=10.6+К₃²*27,2

№	НавантаженнякВА	К.з.1	К.з.2	Тривалість год	∆Р1, кВт	∆Р2, кВт	Втрати ел. Ен.,кВт год
1	1700	0.94	0.47	1095	36.3	23.4	25671.67
2	1800	1	0.5	730	37.8	24.2	17666
3	1900	1.05	0.52	730	39.3	25	18217.56
4	2000	1.1	0.55	1095	40.8	25.7	28153.67
5	2100	1.2	0.58	730	42.3	26.5	19320
6	2150	1.2	0.59	730	43.1	26.8	19596
7	2200	1.22	0.61	730	43.8	27.2	19872.2
8	2300	1.27	0.61	1095	45.4	28	30635.67
9	2400	1.33	0.67	1825	46.9	28.7	52438.33
10							∑=231572.2