Практическое занятие 5. «решение задач на определение числа и мощности трансформаторов на подстанциях»

Цель занятия.

Научиться выбирать количество, марки силовых трансформаторов с учетом надежности электроснабжения, с учетом современных требованиям к силовым трансформаторам; рассчитывать основные параметры силовых трансформаторов

Программа работы

1.Изучить теоретические сведения по теме.

2.Записать исходные данные.

3.Выбрать трансформаторы и занести их технические данные в таблицу

4.Произвести расчет основных параметров

5.Сделать вывод о проделанной работе

6.Ответить устно на контрольные вопросы

7.Составить отчет о работе

Исходные данные

На понизительной трансформаторной подстанции установлены трансформаторы: главные- для питания всей нагрузки объекта и трансформаторы собственных нужд для питания электроприемников напряжением 0.4 КВ (собственных нужд). Выбрать количество, марку трансформаторов, с учетом загрузки в нормальном и аварийном режиме. Выбрать технические данные трансформаторов и произвести полный расчет. Для расчета принять исходные данные в соответствие с номером варианта по таблице 5.1

 

Таблица 5.1. Исходные данные для выбора и расчета силовых трансформаторов на подстанции

вариант	Категория надежности	Главные трансформаторы	Трансформаторы собственных нужд	Место установки
Общая расчетная нагрузка, Sр, КВА	Высшее напряжение трансформатора, Uн1, КВ	Низшее напряжение трансформатора, Uн2, кВ	Расчетная нагрузка собственных нужд, Sсн, КВА	Низшее напряжение ТСН Uн2, кВ
	первая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	вторая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха в пределах допустимой нормы
	20% первая					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха в пределах допустимой нормы
	вторая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	третья					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха выше допустимой нормы
	30% первая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха выше допустимой нормы
	первая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха в пределах допустимой нормы
	вторая					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха в пределах допустимой нормы
	20% первая					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха выше допустимой нормы
	вторая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	третья					0,4	Закрытое нормальное помещение
	30% первая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	первая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха в пределах допустимой нормы
	вторая					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха выше допустимой нормы
	20% первая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха выше допустимой нормы
	вторая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	третья					0,4	Открытая территория с запыленностью воздуха в пределах допустимой нормы
	30% первая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха выше допустимой нормы
	первая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	вторая					0,4	Открытая территория с загазованностью воздуха выше допустимой нормы
	20% первая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	вторая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	третья					0,4	Закрытое нормальное помещение
	30% первая					0,4	Открытая территория с нормальной воздушной средой
	третья					0,4	Закрытое нормальное помещение

Порядок расчета

5.1.Выбираем количество трансформаторов с учетом категории надежности электроприемников (потребителей), n

5.2.Определяем расчетную мощность трансформаторов

S рт = (5.1)

где: S р- расчетная мощность нагрузки, КВА

Кз - коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме (см.ниже)

n - число трансформаторов.

 

5.3. Выбираем трансформаторы по условию

S_рт < S_нт (5.2)

 

где S_нт – номинальная мощность трансформатора, кВА принмается по таблице 5.2 или другой справочной литературе.

 

5.4.Уточняем, лежит ли коэффициент загрузки в допустимых пределах:

(5.3)

Допустимые коэффициенты загрузки трансформаторов ТП:

К_з= (0,65 - 0,7) для двухтрансформаторных ТП с нагрузкой I, II категории

К_з= (0,7 - 0,8) для однотрансформаторных ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении.

К_з= (0,9 - 0,95) трансформаторные подстанции с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования складского резерва трансформаторов

5.5. Проверяем трансформаторы по условиям перегрузки в послеаварийном режиме:

1,4 S_нт ≥ S_р

где S р- расчетная мощность нагрузки, КВА

5.6. Проверяем трансформаторы по условиям перегрузки в аварийном режиме:

1,7 S_нт ≥ S_р

5.7.Технические данные выбранных трансформаторов из таблицы 5.2 заносим в таблицу 5.3

Таблица 5.2. Технические данные трансформаторов

Тип трансформатора,	Номинальная мощность, кВА Sнт	Номинальное напряжение, кВ	Напряжение короткого замыкания, uк, %	Ток холостого хода i0, %	Потери мощности кВт	Схема и группа соединения	Цена, тыс руб, К
высшее Uн1	низшее, Uн2	холостого хода Рх	короткого замыкания Р к
Трансформаторы двухобмоточные, масляные, класса напряжения 35 кВ
ТМ			6,10	6,5	1,5	2,75	12,5	U/∆
ТМ			6,10	6,5	1,4	3,65		U/∆
ТМ			6,10	6,5	1,0	5,1		U/∆
ТМН			6,10	7,5	1,0	6,7	33,5	U/∆
ТМН			6,10	7,5	0,9	9,4	46,5	U/∆
ТМН			6,10	7,5	0,8	14,5	65,0	U/∆
ТМН			6,10	8,0	0,6	21,6		U/∆
ТМН			6,10	9,5	0,5			U/∆
Трансформаторы двухобмоточные, масляные класса напряжения 110 кВ
ТМН			6,10	10,5	1,5	5,5	22,0	U/∆
ТМН			6,10	10,5	1,0	8,4	44,0	U/∆
ТМН			6,10	10,5	1,0	10,0	48,0	U/∆
ТДН			6,10	10,5	0,9	14,0	60,0	U/∆
ТДН			6,10	10,5	0,85	21,0	86,0	U/∆
ТРДН			6,10	10,5	0,75	25,0	120,0	U/∆
ТРДН			6,10	10,5	0,75	32,0	145,0	U/∆
Трансформаторы двухобмоточные, масляные, герметичные класса напряжения 10 кВ
ТМГ			0,4	4,5	2,5	0,58	3,7	-
ТМГ			0,4	4,5	2,0	0,65	5,2	-
ТМГ			0,4	5,5	1,5	1,0	7,6	-
ТМГ			0,4	6,0	1,2	1,35	11,2	-
ТМГ			0,4	6,0	1,2	1,95	15,8	-
ТМГ			0,4	6,0	1,1	2,5	25,0	-

 

Трансформаторы двухобмоточные, масляные, класса напряжения 6-10 кВ (в том числе для собственных нужд ТП)
ТМ		6,10	0, 4	4,5	3,2	0,3	0,6	U/Uн-0
ТМ		6,10	0, 4	4,5		0,18	0,88	U/Uн-0
ТМ		6,10	0, 4	4,5	2,8	0,24	1,28	U/Uн-0
ТМ		6,10	0, 4	4,5	2,6	0,33	1,97	U/Uн-0
ТМ		6,10	0, 4	4,5	2,4	0,51	2,6	U/Uн-0
ТМ		6,10	0, 4	4,5	2,3	0,74	3,7	U/Uн-0
ТМ		6,10	0,4	5,5	4,3	1,0	4,0	U/Uн-0
ТМ		6,10	0,4	5,5	6,0	1,2	4,1	U/Uн-0
Трансформаторы двухобмоточные, сухие, защищенные класса напряжения 10 кВ
ТСЗ		6,10	0, 4	5,5	4,0	0,7	2,7	-
ТСЗ		6,10	0, 4	6,0	3,0	1,0	4,5	-
ТСЗ		6,10	0, 4	6,0	1,5	1,37	6,7	-
ТСЗ		6,10	0, 4	6,0	1,5	2,0	8,8	-
ТСЗ		6,10	0,4	6,0	1,5	2,5	10,5	-
ТСЗ		6,10	0,4	6,0	2,0	2,8	12,3	-
ТСЗ		6,10	0,4	6,0	2,0	4,3	18,3	-

 

Таблица 5.3. Технические данные рекомендуемых к применению трансформаторов

назначение

Sр кВА

количество, n

тип

Sнт кВА

Номинальное напряжение, кВ

uк %

iо %

Потери мощности, кВт

Схема и группа соединения

Цена, тыс руб, К

высшее Uн1

низшее Uн2

Рх

Рк

главных

ТСН

 

5.8.Расчет потерь и суммарных годовых расходов трансформаторов ведем в таблице 5.4

Таблица 5.4. Расчет потерь и суммарных годовых расходов рекомендуемых к применению трансформаторов

№	Определяемые параметры	формулы	главные трансформаторы	ТСН
	Потери холостого хода, активные, кВТ	∆ Р= Рх+ Кз Рк
	Потери холостого хода, реактивные, квар	∆ Q = Sнт/ 100
	Полные потери, кВА
	Коэффициент загрузки с учетом потерь
	Реактивная мощность холостого хода, квар	∆ Qхх = (Sнт iо)/ 100
	Приведенные потери холостого хода, кВТ	∆ Рх^′ = Рх +кип ∆ Qхх кип=0,05 (6)
	Реактивные потери короткого замыкания, квар	∆ Qк = (Sнт uк) / 100
	Приведенные потери короткого замыкания, кВТ	∆ Рк^′ =∆ Рк + кип ∆ Qк где ∆ Рк ≈Рк

 

	Полные приведенные потери в трансформаторе, кВТ	∆ Рт^′ =n(∆ Рх^′ +Кз∆ Рк^′)
	Потери электрической энергии, кВТ∙ час	∆Эп=∆ Рт^′ Т Т =8760час- при круглосуточной работе ТП
	Капитальные затраты, тыс. руб	Кт= n К
	Эксплутационные расходы, (тыс. руб)/год	Са = ка Кт ка=(9-10)% (6)
	Стоимость потерь электрической энергии, (тыс.руб)/год	Сп =со ∆Эп со – стоимость 1 кВт∙час электроэнергии
	Суммарные годовые расходы, (тыс. руб)/год	Сэ = Са + Сп

5.9. Дать краткую характеристику конструктивным особенностям, достоинствам и применению выбранных трансформаторов

Вопросы для самоконтроля

1.Как правильно выбрать количество трансформаторов?

2.Каковы значения коэффициента загрузки?

3.Какие потери в трансформаторе вы рассчитали?

4.Каким трансформаторам отдается предпочтение сухим или масляным и почему?

5. Какова стоимость одного КВТ·часа электроэнергии в вашем расчете?

 

Содержание отчета:

1.Титульный лист; 2.Цель работы; 3.Программа работы; 4. Расчет; 5.Выводы

Домашнее задание

Дать краткую характеристику конструктивным особенностям, достоинствам и применению выбранных трансформаторов

Литература

1.Конюхова Е.А.Электроснабжение объектов.-М.:Издательство «Мастерство», 2002, Гл. 17

Терминологический словарь

Понизительная подстанция- это подстанция преобразовывающая первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное.

Распределительная подстанция- это электрическая установка, служащая для приема и распределения электрической энергии.

Собственные нужды подстанции- это токоприемники подстанции, обеспечивающими необходимые условия функционирования оборудования подстанций в технологическом процессе преобразования и распределения электрической энергии. В номенклатуру собственных нужд подстанций входит потребление электроэнергии на следующие цели: - охлаждение трансформаторов и автотрансформаторов; - обогрев, освещение и вентиляция помещений, освещение территории; зарядно-подзарядные устройства аккумуляторных батарей; - оперативные цепи и цепи управления (на подстанциях с переменным оперативным током); - обогрев ячеек КРУН (с аппаратурой РЗ и автоматики, счетчиками или выключателями) и релейных шкафов наружной установки; - обогрев приводов и баков масляных выключателей; - обогрев приводов и маслобаков переключающих устройств РПН; - обогрев электродвигательных приводов разъединителей; - обогрев электросчетчиков в неотапливаемых помещениях; - электропитание аппаратуры связи и телемеханики; - небольшие по объему ремонтные работы, выполняемые в процессе эксплуатации и прочие.

Список абривиатур

ВН- высшее напряжение или выключатель нагрузки;

НН- низшее напряжение;

КРУН- комплектное распределительное устройство наружной установки;

РЗ -релейная защита;

РПН -регулирование напряжения под нагрузкой;

СН -собственные нужды или среднее напряжение;

ТСН -трансформатор собственных нужд.