Исследование оценки непроизводительных потерь электроэнергии в недогруженных трансформаторах

2.5 Исследование оценки непроизводительных потерь электроэнергии в недогруженных трансформаторах

Исследование оценки непроизводительных потерь электроэнергии в недогруженных трансформаторах предназначено для приближенной оценки расчетным способом экономии электроэнергии (в натуральном и стоимостном выражении) при замене недогруженного трансформатора трансформатором меньшей мощности в условиях минимального объема информации о характере электропотребления.

Определяем расчетную мощность трансформатора S_м , МВ·А, заменяющего недогруженный, по формуле

,  (2.24)

где - максимальная активная мощность, МВА;

К_з.max - максимальный коэффициент загрузки;

, , кВт-ч по формуле

,  (2.25)

где Т_п - полное число часов включения трансформаторов, ч;

Т_раб - годовое время работы трансформатора с нагрузкой,

ч;

- потери холостого хода в недогруженном трансфор-

маторе, кВт;

- потери холостого хода в заменяющем трансформа-

торе меньшей мощности, кВт;

- потери короткого замыкания в недогруженном

трансформаторе, кВт;

- потери короткого замыкания в заменяющем транс-

форматоре меньшей мощности, кВт;

S_н.р - номинальная мощность недогруженного трансформа-

тора, МВ·А;

S_н.м - номинальная мощность заменяющего трансформатора

меньшей мощности, МВ·А;

Э_г - годовой расход активной энергии, определяемый по

счётчику, установленному на подстанции, тыс. кВт-ч;

Э_г =2604 тыс. кВт-ч.

Определяем стоимость неоправданных потерь электроэнергии в трансформаторах за год А, руб, по формуле

, (2.26)

где С_ср - среднегодовая стоимость (тариф) электроэнергии, руб/кВт-ч; С_ср =1,25 руб/кВт-ч;

n - число трансформаторов.

По результатам расчёта видно, что применение недогруженного трансформатора типа ТМН-4000/35 экономически нецелесообразно.

2.6 Расчет токов короткого замыкания

Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Причинами коротких замыканий могут быть: механические повреждения изоляции - проколы и разрушение кабелей при земляных работах; поломка фарфоровых изоляторов; падение опор воздушных линий; старение, т.е. износ изоляции, приводящее постепенно к ухудшению электрических свойств изоляции; увлажнение изоляции; различные набросы на провода воздушных линий; перекрытие между фазами вследствие атмосферных перенапряжений. Короткое замыкание может возникнуть при неправильных оперативных переключениях, например, при отключении нагруженной линии разъединителем, когда возникающая дуга перекрывает изоляцию между фазами.

В системе трехфазного переменного тока могут трехфазные, двухфазные и однофазные короткие замыкания. Чаще всего возникают однофазные короткие замыкания (60-92% общего числа коротких замыканий).

Последствиями коротких замыканий являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы, что приводит к полному или частичному разрушению аппаратов, машин и других устройств; к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин; к пожару в элементах электроснабжения из-за повышенного нагрева токоведущих частей и изоляции; к нарушению нормального режима работы механизмов из-за снижения напряжения.

Для предотвращения короткого замыкания и уменьшения их последствий необходимо: устранить причины, вызывающие короткое замыкание, уменьшить время действия защиты, действующей при коротком замыкании; применить быстродействующие выключатели; применить АРН для быстрого восстановления напряжения генераторов; правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания.

Ограничение токов короткого замыкания может быть достигнуто путем соответствующего построения схемы электроснабжения:

- повышение напряжения сетей приводит к уменьшению рабочих токов и токов короткого замыкания;

- секционирование сетей исключает параллельную работу источников и линий, а следовательно, уменьшает токи короткого замыкания;

- раздельная работа трансформаторов на шинах вторичного напряжения ГПП, РП, ТП увеличивает сопротивление короткозамкнутой цепи, следовательно, уменьшает токи короткого замыкания;

- применение реакторов, включаемых последовательно в цепь при мощности трансформатора более 25МВА;

- применение трансформаторов с расщепленной обмоткой начиная с мощности трансформатора 25МВА.

Расчет токов короткого замыкания будем вести в относительных единицах.

По схеме электрических присоединений составляем расчетную схему и схему замещения:

Рисунок 2.2 - Расчетная схема

Рисунок 2.3 - Схема замещения

Задаемся базисной мощностью S_б =10 МВА

Определяем сопротивления всех элементов схемы.

Сопротивление воздушной линии

, (2.27)

где Х₀ - индуктивное сопротивление одного километра воздуш-

ной линии, Ом/км;

l - длина воздушной линии, км;

S_б - базисная мощность, МВА;

U_б - базисное напряжение, кВ.

Определяем сопротивление первой воздушной линии:

Определяем сопротивление второй линии:

Сопротивление трансформатора  находится по формуле

,  (2.28)

где S_ном - номинальная мощность трансформатора, МВА;

U_кз - напряжение короткого замыкания, %.

Определяем токи короткого замыкания в точках К1 и К2

Точка К1

, (2.29)

где I_бк1 - базисный ток точки К₁ , кА;

- сопротивление в точке К₁ .

(2.30)

(2.31)

Точка К2

 (2.32)

Определяем ударные токи в заданных точках

Точка К1

,  (2.33)

где - ударный коэффициент, равный 1,8.

Точка К2

Определяем мощность короткого замыкания в точках К1 и К2

Точка К1

 (2.34)

Точка К2