Проверка допустимости заданного графика нагрузок

Реальный график нагрузки подстанции, заданный последовательностью средних значений потребляемой мощности S_i или тока I_i в интервалах времени Δ t_i, преобразуется к расчётному виду с относительными нагрузками

K_i = S_i / S_ном или K_i = I_i / I_ном, i = 1 … m.

где S_ном , I_ном – номинальные мощность и ток трансформатора.

В соответствии с п. 4.2 производятся расчёты температуры масла Т_{м i} и наиболее нагретой точки обмотки Т_{ннт i} . Из полученных значений выбираются максимальные температуры Т_{м макс} и τ_{ннт макс}, а также максимальная относительная нагрузка K_макс. По методике п. 4.3 рассчитывается относительный износ F витковой изоляции.

Заданный график нагрузки трансформатора является допустимым, если соблюдаются условия (см. табл. 3.1):

Т_{м макс} < Т_{м доп}; Т_{ннт макс} < Т_{ннт доп}; K_макс < K_{макс доп}.

Согласно ГОСТ 14209–85 при F < 1 заданный график соответствует допустимым систематическим нагрузкам, а при F > 1 – допустимым аварийным перегрузкам.

Графики нагрузок большинства промышленных предприятий и районных подстанций могут быть преобразованы в эквивалентный (в тепловом отношении) прямоугольный двухступенчатый график по методике ГОСТ 14209. Допустимые режимы работы трансформаторов при таких нормированных графиках определяются по таблицам или номограммам в зависимости от относительной максимальной нагрузки K₂, её длительности h и предшествующей (начальной) нагрузки K₁.

В графиках нагрузок тяговых подстанций имеется несколько максимумов различной амплитуды и продолжительности, поэтому эквивалентные преобразования их к двухступенчатому виду приводят к существенным погрешностям при определении нагрузочной способности трансформаторов. Если характер нагрузки и (или) параметры трансформатора отличаются от нормированных, то ГОСТ 14209 рекомендует потребителям делать свои собственные расчёты на основе более точных тепловых характеристик и использовать реальный график нагрузки.

С этой целью на следующем этапе данной работы создаётся компьютерная модель для расчётов температуры элементов трансформатора и степени износа изоляции с учётом режимов нагрузки тяговых подстанций.

Список использованных источников

1. Боднар В. В. Нагрузочная способность силовых масляных трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

2. Мирошниченко Р. И. Режимы работы электрифицированных участков. – М.: Транспорт, 1982. 207 с.

3. Методические указания по электрическому расчету системы тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ. Инструктивно-методические указания Трансэлектропроекта. – М.: 1983, вып. 1. 91 с.

4. Баранов А. М., Мирошниченко Р. И., Сегал Л. Г., Ададурова Е. В. эксплуатационные требования к параметрам устройств энергоснабжения железных дорог, электрифицированных на постоянном токе. Тр. ВНИИЖТ, 1959, вып. 174. 234 с.

5. Мирошниченко Р. И. К вопросу определения мощности тяговых подстанций. Тр. ВНИИЖТ, 1962, вып. 232. С. 97–119.

6. Шницер Л. М. Нагрузочная способность силовых трансформаторов. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953. 111 с.

7. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт, 1982. 528 с.

 

Методика выбора мощности трансформаторов тяговых подстанций

Общие положения

1.1. Данная методика предназначена для определения требуемой номинальной мощности силовых масляных трансформаторов, питающих тяговую нагрузку на подстанциях постоянного и переменного тока, а также автотрансформаторов (АТ) системы 2х25 кВ, с видами охлаждения М (ONAN) и Д (ONAF).

Методика предлагается в качестве учебного пособия для выполнения контрольной работы, курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение железных дорог» и для выполнения дипломных проектов по специальности «Электроснабжение железных дорог» при проектировании электрификации железнодорожных участков и усилении устройств тягового электроснабжения действующих участков железной дороги.

Выбор мощности подстанционных трансформаторов, не связанных с питанием тяговой нагрузки, осуществляется по соответствующим стандартам и техническим условиям производителей.

1.2. С использованием данной Методики решаются следующие задачи:

· приближённые расчёты требуемой мощности трансформаторов на стадии принятия предварительных технических решений для вновь проектируемого или для существующего реконструируемого участка;

· определение нагрузочной способности трансформаторов в составе электрических расчётов с применением программ комплекса КОРТЭС при детальном учёте параметров участка.

1.3. Основные положения Методики соответствуют следующим нормативным документам:

ЦЭ-462	Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации (ПУСТЭ)
ГОСТ 11677–85	Трансформаторы силовые. Общие технические условия
ГОСТ 14209–85	Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки
ГОСТ 16772–77	Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия
ГОСТ Р 51559–2000	Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

1.4. Выбор требуемой мощности трансформаторов осуществляется по нормам допустимых систематических нагрузок при нормальных рабочих режимах системы тягового электроснабжения по заданным размерам движения на участке и с учётом наиболее вероятных сгущений поездов максимальной массы.

Проверка выбранной мощности трансформаторов для условий вынужденных режимов работы системы электроснабжения производится по нормам допустимых аварийных перегрузок.

1.5. Трансформаторы тяговых подстанций и автотрансформаторы системы 2х25 должны удовлетворять следующим нормам по нагреву элементов:

	При систематических нагрузках	При аварийных перегрузках
Допустимая температура наиболее нагретой точки обмотки Тнтт доп, °С		140 / 160^*
Допустимая температура масла в верхних слоях Тм доп, °С

 

^* В числителе для трансформаторов класса напряжения до 110 кВ включительно, в знаменателе – свыше 110 кВ

1.6. Максимальный ток любой обмотки трансформатора при условии соблюдения допустимого температурного режима по п. 1.5 не должен превышать следующих значений:

· для преобразовательных трансформаторов подстанций постоянного тока

Продолжительность нагрузки t, мин	Наибольшее среднее значение относительно номинального тока обмотки K доп t
	1,25
	1,50
	1,75
	2,00

 

· для понижающих трансформаторов подстанций постоянного и переменного тока и автотрансформаторов системы 2х25 кВ

Продолжительность нагрузки t, мин	Наибольшее среднее значение относительно номинального тока обмотки K доп t при
систематических нагрузках	аварийных перегрузках
	1,5^*	2,0
	2,0	2,0

^* По согласованию с производителем трансформатора допускается кратность перегрузки до 2,0

1.7. Требуемая мощность трансформатора тяговой подстанции определяется как сумма мощностей для обеспечения тяговой нагрузки S _т в соответствии с расчётными режимами по п. 2.2, собственных нужд подстанции S _сн, дополнительных расходов электроэнергии на маневровую работу электровозов S _дм, заданной нагрузки нетяговых S _н и районных S _р потребителей, получающих питание от данного трансформатора, кВ·А:

S_треб = S_т + S_сн + S_дм + S_н + k_р S_р. (1.1)

где k _р – коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов районной и тяговой нагрузок: k _р = 0,7.

Мощность S _р учитывается только для трёхфазных трансформаторов. Питание (возможно резервное) районных потребителей от однофазных трёхобмоточных трансформаторов системы 2х25 кВ, включённых по схеме открытого или полного треугольника при мощности 0,33 k _р S _р, приходящейся на один трансформатор, обеспечивается за счёт недоиспользования номинальной мощности обмотки высшего напряжения при условии S _р < (0,5…0,6) S _т.

Если мощности S _сн и S _дм не заданы, то они учитываются приближённо с использованием коэффициента k _дсм,

S_треб = k_дсм (S_т + S_н + k_р S_р), (1.1')

который принимают равным 1,025 при постоянном токе и 1,033 при переменном.

Методика определения расчётной мощности S _т тяговой нагрузки представлена в п. 3. Мощность S _т с учётом обеспечения противогололёдных режимов определяется в соответствии с «Инженерной методикой расчета тяговой сети при электрических способах борьбы с гололедом» (ЦЭТ-2/3 от 26.01.2006 г.).

По значению S _треб из стандартного ряда выбирается ближайшая бóльшая номинальная мощность S _ном трансформатора. При отсутствии в стандартах требуемого значения S _ном принимается решение об использовании двух параллельно работающих трансформаторов соответствующей мощности. В общем случае при любом количестве n _т рабочих трансформаторов должно выполняться условие

S_ном n_т > S_треб. (1.2)

1.8.Выбранная номинальная мощность и количество рабочих трансформаторов проверяются на соответствие требованиям пп. 1.5 и 1.6 по результатам электрических расчётов согласно п. 4.

Окончательный выбор номинальной мощности понижающих трансформаторов следует производить с учётом обеспечения среднего напряжения на шинах распределительных устройств (РУ) подстанции не менее, кВ:

РУ-10 (6) кВ подстанций постоянного тока	10,0 (6,0)
РУ-25 (2х25) кВ подстанций переменного тока (шины контактной сети)	25,0

Возможность и порядок использования резервного понижающего трансформатора параллельно с рабочими трансформаторами в периоды пиковых нагрузок при соответствующем обосновании согласовывается с ОАО «РЖД» и с энергоснабжающей организацией.