Выбор числа и мощности главных  трансформаторов

2.3 Выбор числа и мощности главных  трансформаторов

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения систем электроснабжения. Как правило, трансформаторов на подстанциях должно быть не менее двух. Наиболее экономичны однотрансформаторные подстанции, которые при наличии централизованного (складского) резерва или связей по вторичному напряжению могут обеспечить надежное питание потребителей второй и третьей категорий.

При проектировании систем электроснабжения установка однотрансформаторных подстанций рекомендуется при полном резервировании электроприемников первой и второй категорий по сетям низкого напряжения и для питания электроприемников третьей категории, когда по условиям подъездных дорог, а также по мощности и массе возможна замена поврежденного трансформатора в течение не более двух суток и при наличии централизованного резерва.

Двухтрансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей первой и второй категорий, при сосредоточенных нагрузках на данном участке с высокой удельной плотностью, а также если имеются электроприемники особой группы.

Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка трансформаторов зависит от категории электроприемников, от числа трансформаторов и способов резервирования:

- при первой категории потребителей устанавливаются два трансформатора с коэффициентом загрузки К_з=0,7 с расчетом на то, что при выходе из строя одного из трансформаторов, второй будет загружен на 140%; трансформаторы снабжаются АВР;

- при второй категории потребителей устанавливается один или два трансформатора с К_з=0,7-0,8; в этом случае предусмотрено ручное переключение резерва;

- при третьей категории потребителей устанавливается один трансформатор с К_з=0,9-0,95; здесь предусматривается складской резерв.

Так как нагрузки преимущественно относятся к первой категории электроснабжения, то выбираем два трансформатора с установкой АВР. Коэффициент загрузки принимаем равным К_з=0,7.

Рассчитываем мощность S, кВА, необходимую для выбора трансформатора:

, (2.11)

где n - количество установленных трансформаторов;

К_з - коэффициент загрузки трансформатора.

Предполагаем к установке ТМН-4000/35 с S_ном=4000 кВА [8, с.138, табл. 3.5]

Проверяем выбранный трансформатор по коэффициенту загрузки

,  (2.12)

где S_ном.т - номинальная мощность трансформатора, кВА.

Коэффициент загрузки трансформаторов отличается от нормативного, но так как в схеме снабжения предусмотрено резервное питание от данных трансформаторов, то коэффициент загрузки при включенных резервных фидерах N5 и N11 составит:

,

что соответствует норме.

Проверяем выбранный трансформатор на возможность работы в послеаварийном режиме.

Так как нагрузки первой категории составляют 80%, то проверяем по следующему условию

(2.13)

- условие выполняется.

Таким образом, в данном дипломном проекте выбираем два трансформатора типа ТМН-4000/35.

2.4 Технико-экономическое обоснование выбранного трансформатора

Число трансформаторов, устанавливаемых на ГПП, часто принимается равным двум. Обычно в начальный период эксплуатации устанавливают один трансформатор, а затем второй. В дальнейшем при росте нагрузки установленные трансформаторы заменяют более мощными, для чего при проектировании предусматриваются фундаменты под трансформаторы, следующие по шкале мощностей, установленной ГОСТ. Для ГПП промышленных предприятий в основном используют трансформаторы с номинальной мощностью 10, 16, 25, 40, 63 МВА. Однако в ряде случаев может быть целесообразной установка сразу трансформаторов большей мощности.

Для решения этого вопроса выполняется технико-экономическое сравнение вариантов. Одновременно с выбором номинальной мощности трансформаторов следует предусматривать экономичные режимы их работы, которые характеризуются минимумом потерь мощности в трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузки. При этом надо учитывать не только потери активной мощности в самих трансформаторах, но и потери реактивной мощности, возникающие в системе электроснабжения по всей цепочке питания от генераторов электростанций до рассматриваемых трансформаторов из-за потребления трансформаторами реактивной мощности.

Принимаем к рассмотрению два варианта: два трансформатора типа ТМ-4000/35 и два трансформатора типа ТМН-4000/35. Технические данные трансформаторов приведены в таблице 2.1.  Таблица 2.1 - Технические данные трансформаторов

Определяем реактивную мощность холостого хода трансформатора , квар, по формуле

,  (2.14)

где S_ном.т - номинальная мощность трансформатора, кВА;

I_x - ток холостого хода трансформатора, %.

Определяем реактивную мощность короткого замыкания, потребляемую трансформатором при номинальной нагрузке , квар, по формуле

,  (2.15)

где U_к - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Определяем приведённые потери холостого хода , кВт, трансформатора, учитывающие потери активной мощности в самом трансформаторе, и создаваемые им в элементах всей системы электроснабжения в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором

, (2.16)

где - потери мощности холостого хода трансформатора,

кВт;

К_и,п - коэффициент изменения потерь, принимается равным

0,02 кВт/квар для трансформаторов, присоединяемых непо-

средственно к шинам подстанции.

Определяем приведённые потери короткого замыкания , кВт по формуле

,  (2.17)

где - потери мощности короткого замыкания трансформа-

тора, кВт.

Определяем потери в трансформаторах , кВт, по формуле

(2.18)

Определяем приведенные потери в трансформаторах , кВт, по формуле

(2.19)

Определяем время наибольших потерь Т_п , ч, по формуле

,  (2.20)

где Т_max.н - время использования максимума нагрузки предпри-

ятием в году, ч/год; Т_max.н =4008 ч/год.

Определяем годовые потери электроэнергии , кВт-ч, которые для трехфазного двухобмоточного трансформатора составляют

,  (2.21)

где N - число трансформаторов;

Т_г - число часов работы трансформаторов в течение года.

Количество передаваемой энергии за год Э_год , кВт-ч

(2.22)

Годовые потери электроэнергии , %, определяем по формуле

(2.23)

Технико-экономические показатели и результаты расчета занесем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Технико-экономические показатели и результаты расчетов для сравниваемых вариантов

Исходя из технико-экономической целесообразности, к установке следует применять два трансформатора типа ТМН-4000/35.