Мощность силовых трансформаторов

Выбор числа трансформаторов

Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения. Во-вторых, для потребителей, имеющих возможность резервирования электроснабжения с помощью АВР (автоматического включения резерва) с другого источника питания.

При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно. Поэтому при аварийной ситуации некоторые потребители III категории электроснабжения отключают от сети.

Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому. Таким образом, сокращается количество резервного оборудования.

Как выбрать силовой трансформатор по мощности

Сбор и анализ мощностей потребителей, запитанных от одного трансформатора, не всегда оказывается достаточным.

Для производственных объектов руководствуются порядком ввода оборудования в работу. При этом учитывают, что все потребители не могут быть включены одновременно. Однако также принимают во внимание возможное увеличение производственной мощности.

Поэтому при расчете и выборе мощности силового трансформатора руководствуются графиком среднесуточной и полной активной нагрузки подстанции, а также длительностью максимальной нагрузки. Если рассчитывается трансформатор, который будет участвовать в электроснабжении объектов жилой инфраструктуры, то учитывают и время года. В зимнее время нагрузка увеличивается за счет включения электрического обогрева, летом – кондиционеров.

Таблица №1 — Выбор силового трансформатора по мощности и допустимым аварийным нагрузкам

Вид нагрузки Интервалы нагрузки (кВ-А) для трансформаторов мощностью (кВ-А)
25 40 63 100 160 250 400 630
Производственные потребители, хоздворы,
мастерские по обслуживанию сельскохозяйственной
техники, стройцеха, овощехранилища и
насосные станции водоснабжения, котельные
до 42 43-68 69-107 108-169 170-270 271-422 423-676 677-1064
Комунально-бытовые потребители — общественные
и административные предприятия (школы,
клубы, столовые, бани, магазины)
в сочетании с жилыми домами
до 44 45-70 71-110 111-176 177-278 279-435 436-696 697-1096
Сельские жилые дома, группы
сельских жилых домов (как правило, одноэтажной застройки)
до 45 46-72 73-113 114-179 180-286 287-447 448-716 717-1127
Комунально-бытовые потребители поселков
городского типа и городов районного подчинения
до 43 44-68 69-108 109-172 173-270 271-422 423-676 677-1064
Жилые дома, поселки городского
типа и города районного подчинения
до 42 43-68 69-107 108-170 171-273 274-427 428-684 685-1077
Смешанная нагрузка с преобладанием (более 60%)
производственных потребителей
до 42 43-67 68-106 107-161 162-257 258-402 403-644 645-1014
Со смешанной нагрузкой с преобладанием (более 40%)
комунально-бытовых потребителей
до 42 43-68 69-107 108-164 165-262 263-410 411-656 657-1033

При отсутствии точных сведений активная нагрузка определяется по формуле:

Sном ≥ ∑ Pmax ≥ Pp;

Где ∑ Pmax – максимальная активная мощность;

Pp– проектная мощность подстанции.

Если график работы подстанции характеризуется кратковременным пиковым режимом мощности – 30 мин или не более 1 часа, то тр-ор будет работать в недогруженном режиме. Поэтому выгоднее подбирать трансформатор с мощностью, приближенной к продолжительной максимальной нагрузке и полностью использовать перегрузочные возможности трансформатора с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

В реальных условиях значение допустимой перегрузки определяется коэффициентом начальной загрузки. На выбор величины нагрузки влияет температура окружающего воздуха, в котором находится работающий трансформатор.

Коэффициент загрузки всегда меньше единицы.

Kн = Pc/Pmax = Ic/Imax ; где Pc, Pmax и Ic, Imax – среднесуточные и максимальные мощности и тока.

Таблица №2 — Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП. Коэффициент ограничивает перегрузку трансформатора оставляя по мощности некоторый запас.

Коэффициент загрузки трансформатора Вид ТП и характер нагрузки

0,65…0,7

Двухтрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой I категории

0,7…0,8

Однотрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении

0,9…0,95

ТП с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования складского резерва трансформаторов

Таблица №3 — длительности и величины перегрузки при аварийных режимах с принудительным охлаждением масла устанавливается по заводским параметрам.

Нагрузки в долях номинальной по току

Допустимая длительность, мин

Маслонаполненные трансформаторы Сухие трансформаторы
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,75
2,00

120
90
70
45
20
10
60
45
32
18
5

Характер суточной нагрузки эквивалентен температуре окружающей среды, постоянной времени трансформатора, типу охлаждения, допускаются периодические перегрузки.

Рисунок 1 — Расчетный график нагрузки. 1 – суточный по факту; 2 – двухступенчатый эквивалентный фактическому

Согласно графику, начальный период нагрузки характеризуется работой трансформатора с номинальной нагрузкой за 20 часов и коэффициентом начальной нагрузки – 0,705.

Второй период – коэффициент перегруза kпер.= 1,27 и временем – 4 часа. Значит, перегрузки определяются графиком нагрузки преобразованном в эквивалентный график с учетом тепла. Допустимая нагрузка тр-ра зависит от номинальной нагрузки, ее длительности и максимального пика, определяется по коэффициенту превышения нагрузки:

kпер = Iэ max / Iном

коэффициент начальной нагрузки

kн.н. = Iэ.н./ Iном

Iэ max – эквивалентный максимум нагрузки;

Iэ.н — эквивалентная начальная нагрузка.

Перегрузки трансформаторов допустимы, но их возможности: время и величина ограничены нормативами, установленными заводом изготовителем. Правила ПТЭЭП, глава 2. 1. 20 и гл. 2. 1. 21. ограничивают перегрузку трансформатора до 5%.

Таблица №4 — Перегрузка по времени для масляных трансформаторов

Величина перегрузки, %

Продолжительность, мин.

Таблица №5 — Перегрузка по времени для сухого трансформатора

Величина перегрузки, %

Продолжительность, мин.

Вентиляция помещения электроустановки должна обеспечить отвод тепла, чтобы при перегрузке и максимальной температуре воздуха нагрев трансформатора не превышал допустимое значение. Часто в условиях жары на отдаленных от населенных пунктов месторождений прибегают к естественной вентиляции, открывая двери трансформаторного отсека.

Правила ПУЭ разрешают максимальный послеаварийный перегруз трансформатора до 40% на время не более 6 часов в течение 5 суток.

Шкала номинальных мощностей трансформаторов

Напряжение короткого замыкания Uкз – это напряжение при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней протекает ток равный номинальному. Uкз характеризует полное сопротивление трансформатора. В справочных данных оно обычно указывается в % от номинального напряжения. Uкз – используется при расчетах токов короткого замыкания.

Потери холостого хода Pхх – это активные потери мощности в стали на перемагничивание и на вихревые токи. В современных трансформаторах с холоднокатанной сталью марки Э330А потери меньше.

Потери короткого замыкания Pкз. – обусловлены потерями активной мощности в обмотках трансформатора при протекании токов нагрузки и добавочными потерями вызванными магнитными полями рассеяния.

Значения Pхх, Pкз используются при расчетах связанных с определением экономичных режимов трансформаторов.

Типы трансформаторов: однофазные и трехфазные.

Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы. Однофазные трансформаторы применяются при большой мощности и высоких напряжениях (500, 750 кВ), когда возникают затруднения по условиям транспортировки. Технико-экономические показатели трехфазных трансформаторов лучше чем у однофазных. Расход активных материалов у них на 20-25 % меньше чем у группы однофазных трансформаторов такой же мощности.

По количеству обмоток различают двухобмоточные и трехобмоточные. В трехобмоточных трансформаторах мощность обмотки низкого или среднего напряжения может быть меньше номинальной (например 67 %). Сумма нагрузок обмоток низкого и высокого напряжения при этом не должна превышать номинальной.

Трансформаторы с расщепленной обмоткой являются разновидностью трехобмоточных трансформаторов. Обмотка низкого напряжения может выполняться из двух или более изолированных ветвей. Мощность каждой из расщепленных обмоток определяется выражением:

,

где n – количество расщепленных ветвей.

Рис. 1.17. Схема замещения трансформатора с расщепленной обмоткой

Конструктивные особенности и характеристики трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Достоинством трансформаторов с расщепленной обмоткой является большое сопротивление ветвей, что позволяет уменьшить токи короткого замыкания в РУ низкого напряжения подстанций.

В справочниках для трансформаторов с расщепленной обмоткой Uкз обычно задано между обмоткой высокого напряжения и параллельно соединенными обмотками низкого напряжения (). ЗначенияUкз находятся при этом в диапазоне 10-12 % и для отдельных обмоток могут быть определены по выражениям:

;

,

где Kр – коэффициент расщепления, принимается равным – для трехфазных трансформаторов;– для группы из трех однофазных трансформаторов.

При расчете токов короткого замыкания на стороне низкого напряжения трансформатора (при раздельной работе обмоток низкого напряжения) можно принимать: .

В случае если для трансформатора с расщепленной обмоткой значение Uк.т, приведенное в справочнике, превышает 20 %, то применять коэффициент 2 не следует, т.к. справочные данные приведены для раздельной работы обмоток низкого напряжения трансформатора.

Автотрансформаторы

Автотрансформатор представляет собой многообмоточный трансформатор у которого две обмотки связаны электрически.

Рис. 1.18. Схема однофазного трехобмоточного автотрансформатора

Полная мощность передаваемая из первичной стороны автотрансформатора в во вторичную называется проходной. Проходная мощность в номинальном режиме называется номинальной Sном.

Мощность передаваемая электромагнитным полем называется трансформаторной: . Трансформаторная мощность в номинальном режиме называется типовойSтип.

Мощность передаваемая из первичной обмотки во вторичную за счет электрической связи называется электрической: .

Размеры автотрансформатора определяются в основном магнитопроводом, а, следовательно, типовой мощностью.

Коэффициент типовой мощности:

Номинальная мощность обмотки низкого напряжения (электрически не связанной) автотрансформатора всегда меньше (или равна) типовой мощности Sтип.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *