Выбор силовых трансформаторов

Трансформатор – это электромагнитный статический преобразователь с двумя или более неподвижными обмотками, который преобразует параметры переменного тока: напряжение, ток, частоту, число фаз.

Трансформаторы разделяются, в зависимости от:

– числа фаз преобразуемого напряжения, на однофазные и многофазные

(обычно трёхфазные);

– числа обмоток, приходящихся на одну фазу трансформируемого напряжения, на двухобмоточные и многообмоточные;

– способа охлаждения, на сухие (с воздушным охлаждением) масляные

(обмотки и магнитная система погружаются в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом).

– от формы магнитопровода: на стержневые, броневые и бронестержневые;

– от назначения: силовые общего назначения, специального назначения, импульсные, для преобразования частоты;

Число и мощность трансформаторов выбирается по:

– Графику нагрузки потребителя и подсчитанным величинам средней и максимальной мощности;

– Технико-экономическим показателям отдельных намеченных вариантов числа и мощности трансформаторов с учётом капитальных затрат и эксплуатационных расходов;

– Категории потребителей с учётом наличия у потребителей нагрузок 1-й категории, требующих надежного резервирования;

– Экономически целесообразному режиму, под которым понимается режим, обеспечивающий минимум потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе при работе по заданному графику нагрузки.

Ориентировочно выбор числа и мощности трансформаторов может производиться по удельной плотности нагрузки (кВ*А/м²) и полной расчётной нагрузке объекта (кВ*А).

Число и мощность трансформаторов выбирается по перегрузочной способности трансформатора. Допустимые суммарные перегрузки для трансформаторов, установленных внутри помещения, не должно превышать 20%. После выявления всех перечисленных показателей сравниваемых вариантов рассматривают вопрос об обеспечении необходимой надежности и резервирования электроснабжения при выходе из строя одного из трансформаторов. ПУЭ допускается до 140% в аварийном режиме продолжительностью 5 суток не более 6 часов в сутки.

1 – вариант

Sтр = , кВ*А (20)

Sтр = = 143,6 кВ*А (20)

kз = (21)

kз = = 0,77 (21)

При аварии оставшийся в работе трансформатор сможет пропустить мощность 1,4* S_n ≥ S_мaх

1,4*160≥201,1

Таблица 3 – Каталожные данные трансформаторов

ТМ-100/10	ТМ-160/10
Uвн = 10 кВ	Uвн = 10 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uнн = 0,4 кВ
∆Pxx = 0,365 кВт	∆Pxx = 0,565 кВт
Pкз = 1,97 кВт	Pкз = 2,65 кВт
Uкз = 4,5 %	Uкз = 4,5 %
Iхх = 2,6 %	Iхх = 2,4 %

Определяю потери активной мощности в трансформаторе:

1. ∆Р_т = ∆Р_ст + ∆Р_об *К_з², кВт (22)

∆Р_ст ≈ Pхх = 0,365 кВт;

∆Р_об ≈ Pкз = 1,97 кВт;

∆Р_т = 0,365 + 1,97 * 0,77² = 1,5 кВт (22)

Определяю потери реактивной мощности в трансформаторе:

∆Q_ст ≈ I_хх * S_н.т * 10^-2 = 2,6 * 100 *10^-2 = 2,6 кВар (23)

∆Q_рас ≈ U_кз * S_н.т * 10^-2 = 4,5 * 100 * 10^-2 = 4,5 кВар (24)

∆Q_т = ∆Q_ст + ∆Q_рас * К_з², кВар (25)

∆Q_т = 2,6 + 4,5 * 0,77² = 5,2 кВар (25)

Определяю полные потери мощности в трансформаторе:

∆Sт = √Р_т² + Q_т² = √1,5² + 5,2² = 5,4 кВ*А (26)

Определяю потери активной энергии в трансформаторе:

t = 8760 * = 2920 ч (27)

∆W_а.т = ∆W_ст + ∆W_об = ∆Р_ст * t + ∆Р_об * К_з² * τ = ∆Рхх* t+∆Ркз * К_з² * τ, кВт* ч (28)

∆W_а.т = 0,365 * 2920 + 1,97 * 0,77² * 3900 = 5621 кВт* ч (28)

Определяю потери реактивной энергии в трансформаторе:

∆W_р.т = S_н.т *(I_хх * t + U_кз * К_з² * τ) * 10^-2 , кВар* ч (29)

∆W_р.т = 100 * (2,6 * 2920 + 4,5 * 0,77² * 3900) *10^-2 = 17997,3 кВар* ч (29)

Определяю полные потери энергии в трансформаторе:

∆W_т = √∆W_а.т² + ∆W_р.т², кВ*А* ч (30)

∆W_т = √5621² + 17997,3² = 18854,4 кВ*А*ч (30)

Определяю потери активной мощности в трансформаторе:

2. ∆Р_т = ∆Р_ст + ∆Р_об *К_з², кВт (22)

∆Р_ст ≈ Pхх = 0,565 кВт;

∆Р_об ≈ Pкз = 2,65 кВт;

∆Р_т = 0,565 + 2,65 * 0,77² = 2,13 кВт (22)

Определяю потери реактивной мощности в трансформаторе:

∆Q_ст ≈ I_хх * S_н.т * 10^-2 = 2,4 * 160 *10^-2 = 3,84 кВар (23)

∆Q_рас ≈ U_кз * S_н.т * 10^-2 = 4,5 * 160 * 10^-2 = 7,2 кВар (24)

∆Q_т = ∆Q_ст + ∆Q_рас * К_з², кВар (25)

∆Q_т = 3,84 + 7,2 * 0,77² = 8,11 кВар (25)

Определяю полные потери мощности в трансформаторе:

∆Sт = √Р_т² + Q_т² = √2,13² + 8,11² = 8,3 кВ*А (26)

Определяю потери активной энергии в трансформаторе:

t = 8760 * = 2920 ч (27)

∆W_а.т = ∆W_ст + ∆W_об = ∆Р_ст * t + ∆Р_об * К_з² * τ = ∆Рхх* t+∆Ркз * К_з² * τ, кВт* ч (28)

∆W_а.т = 0,565 * 2920 + 2,65 * 0,77² * 3900 = 1649,8 кВт* ч (28)

Определяю потери реактивной энергии в трансформаторе:

∆W_р.т = S_н.т *(I_хх * t + U_кз * К_з² * τ) * 10^-2 , кВар* ч (29)

∆W_р.т = 160 * (2,4 * 2920 + 4,5 * 0,77² * 3900) *10^-2 = 27861,4 кВар* ч (29)

Определяю полные потери энергии в трансформаторе:

∆W_т = √∆W_а.т² + ∆W_р.т², кВ*А* ч (30)

∆W_т = √1649,6² + 27861,4² = 27910,2 кВ*А*ч (30)

2 – вариант

kз = = 0,62 (21)

Таблица 4 – Каталожные данные трансформаторов

ТМ-160/10	ТМ-160/10
Uвн = 10 кВ	Uвн = 10 кВ
Uнн = 0,4 кВ	Uнн = 0,4 кВ
∆Pxx = 0,565 кВт	∆Pxx = 0,565 кВт
Pкз = 2,65 кВт	Pкз = 2,65 кВт
Uкз = 4,5 %	Uкз = 4,5 %
Iхх = 2,4 %	Iхх = 2,4 %

Определяю потери активной мощности в трансформаторе:

∆Р_т = ∆Р_ст + ∆Р_об *К_з², кВт (22)

∆Р_ст ≈ Pхх = 0,565 кВт;

∆Р_об ≈ Pкз = 2,65 кВт;

∆Р_т = 0,565 + 2,65 * 0,62² = 1,6 кВт (22)

Определяю потери реактивной мощности в трансформаторе:

∆Q_ст ≈ I_хх * S_н.т * 10^-2 = 2,4 * 160 *10^-2 = 3,84 кВар (23)

∆Q_рас ≈ U_кз * S_н.т * 10^-2 = 4,5 * 160 * 10^-2 = 7,2 кВар (24)

∆Q_т = ∆Q_ст + ∆Q_рас * К_з², кВар (25)

∆Q_т = 3,84 + 7,2 * 0,62² = 6,6 кВар (25)

Определяю полные потери мощности в трансформаторе:

∆Sт = √Р_т² + Q_т² = √1,6² + 6,6² = 6,79 кВ*А (26)

Определяю потери активной энергии в трансформаторе:

t = 8760 * = 2920 ч (27)

∆W_а.т = ∆W_ст + ∆W_об = ∆Р_ст * t + ∆Р_об * К_з² * τ = ∆Рхх* t+∆Ркз * К_з² * τ, кВт* ч (28)

∆W_а.т = 0,565 * 2920 + 2,65 * 0,62² * 3900 = 5622,5 кВт* ч (28)

Определяю потери реактивной энергии в трансформаторе:

∆W_р.т = S_н.т *(I_хх * t + U_кз * К_з² * τ) * 10^-2 , кВар* ч (29)

∆W_р.т = 160 * (2,4 * 2920 + 4,5 * 0,62² * 3900) *10^-2 = 22006,7 кВар* ч (29)

Определяю полные потери энергии в трансформаторе:

∆W_т = √∆W_а.т² + ∆W_р.т², кВ*А* ч (30)

∆W_т = √5622,5² + 22006,7² = 22713,5 кВ*А*ч (30)

Окончательно выбираю 2 вариант, два трансформатора S=160 кВ*А и S=160 кВ*А

Дата добавления: 2014-12-16