ЗАДАЧА 3. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА УЗЛОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Методика расчета

Составляется структурная схема узловой подстанции (ПС) и наносятся известные из решения задачи 2 значения напряжения и полной мощности.

При наличии двух подключенных к распределительному устройству трансформаторов (автотрансформаторов – АТ) должно выполнять условие

где  – максимальная расчётная мощность, проходящая через трансформатор (автотрансформатор) МВ·А.

Если на ПС для установки выбраны АТ, то они проверяются на допустимость режима, т.е. обмотка низшего напряжения (НН) не должна перегружаться. Проверка производится по условию

где  – типовая мощность АТ, МВ·А;

   – коэффициент выгодности АТ;

    – номинальная мощность выбранного АТ;

    – количество АТ, подключенная к нагрузке НН;

   – нагрузка потребителя на НН АТ, МВ·А.

где  – коэффициент трансформации АТ,

где ,  – значения напряжения на обмотках ВН, СН, кВ.

Определяется баланс мощностей по ПС:

где  – мощность, связанная с энергосистемой, МВ·А;

 – мощность, приходящая на ПС от электростанции, МВ·А;

   S₁, S₂ – мощности потребителей, МВ·А.

Если результат получается со знаком «плюс», то избыток проходящей от ЭС мощности отдается подстанцией в энергосистему, если со знаком «минус», то недостаток мощности берется из энергосистемы.

Определяется коэффициенты загрузки трансформаторов (автотрансформаторов):          

Следует учитывать, что при выборе для установки группы из трёх однофазных трансформаторов или автотрансформаторов их номинальная мощность умножается на три.

В ответе записываются:

- число и условное обозначение трансформаторов и автотрансформаторов;

- их коэффициенты загрузки;

- результат расчёта баланса мощностей по ПС ( ).

Пример

Дано:

 (из задачи 2);

 (из задачи 1);

(одинаково для всех вариантов);

Требуется:

- составить структурную схему ПС;

- выбрать трансформаторы;

- проверить АТ(при их наличии) на допустимость режима работы;

- определить коэффициенты загрузки трансформаторов.                                       

Решение:

Составляется структурная схема узловой ПС для согласования четырёх различных напряжений (рис. 3), на неё наносятся необходимые данные.

Рис. 3. Структурная схема узловой подстанции

Определяются полные мощности потребителей

Определяются расчетные мощности трансформаторов и автотрансформаторов по наибольшему значению нагрузки:

По таблицам П.3 и П.4 выбираются трансформаторы и автотрансформаторы подстанции.

два АТДЦТН-125000/220/110/35	два ТРДН-63000/110/10

Определяются коэффициенты загрузки К_з автотрансформаторов и трансформаторов

Проверяются АТ на допустимость режима работы

Условие выполняется даже в случае работы на потребителя только одного АТ.

Определяется баланс мощностей по подстанции:

Положительное значение  означает, что ЭС обеспечивает потребителей ЭЭ полностью и 45,1 МВ·А отдается в энергосистему.

Ответ: На узловой подстанции установлены:

2 х АТДЦТН-125000220/110/35,        = 0,55;

2 х ТРДН-63000/110/10,                      = 0,47;

= 45,1 МВ·А.

ЗАДАЧА 4. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ В ТРАНСФОРМАТОРЕ

Методика расчета

Общую величину потерь  активной мощности (кВт) в трансформаторе определяют по формуле

где – потери холостого хода в стали, кВт;

 – нагрузочные потери (потери короткого замыкания) в обмотках, кВт;

  К_з – коэффициент загрузки трансформатора.

Общую величину потерь ( )реактивной мощности (квар) в трансформаторе определяют по формуле

где  – потери реактивной мощности на намагничивание, квар (намагничивающая мощ­ность не зависит от нагрузки):

      – потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной на­грузке,

– ток холостого хода трансформатора, %;

– напряжение короткого замыкания, %;

–номинальная мощность трансформатора, кВ^.А.

Значения , , берут по данным каталогов для конкретного трансформатора. При решении задач 1 и 3 эти параметры выписывались в таблицы с номинальными параметрами выбранных трансформаторов.

Полные потери мощности в трансформаторе

Рис. 4. График зависимости

На основании потерь мощности можно определить потери электроэнергии. Для опреде­ления потерь электроэнергии применяют метод, основанный на понятиях времени использования потерь ( )и времени использования максимальной нагрузки (Т_м).

Время максимальных потерь ( ) – условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.  и определяется по графику (рис. 4).

Время использования максимума нагрузки (Т_м) – условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передает за год столько энергии, сколько при ра­боте по действительному графику.

Общая потеря активной энергии (кВт^.ч) в трансформаторе определяется по формуле

Общая потеря реактивной энергии (квар^.ч) в трансформаторе определяется по формуле

Полные потери энергии в трансформаторе

Пример

Дано:

Трансформатор – ЭС-Бл (блочный на электростанции из задачи 1).

ТДЦ-80000/220/10,5;

 = 79 кВт;

= 315 кВт;

u_кз = 11%;

і_хх = 0,45%;

К₃ = 0,99;

cos φ = 0,8;

Т_м = 5000 ч;

t = 5500 ч;

Требуется:

- определить потери мощности за год ;

- определить потери энергии за год .

Решение:

Определяются потери активной мощности в трансформаторе

Определяются потери реактивной мощности в трансформаторе

Определяются полные потери мощности в трансформаторе

По графику (рис. 4) определяется время максимальных потерь

= F(0,8; 5000)= 3500 ч.

Определяются потери активной энергии в трансформаторе

Определяются потери реактивной энергии в трансформаторе

 =

Определяются полные потери энергии в трансформаторе

Ответ: Годовые потери в блочном трансформаторе электростанции:

ΔP_т = 3,9·10² кВт;    ∆W_a.т = 1,5·10⁶ кВт·ч;

ΔQ_т = 89,9·10²кВт;        ΔW_р.т = 32,2·10⁶ квар·час;

ΔS_т = 90,1 · 10² кВ·А; ΔW_т = 34,5·10⁶ кВ·А·час.

Таблица 4

Индивидуальные задания для задачи 4

Продолжение таблицы 4

Продолжение таблицы 4

ОЦЕНКА КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа должна быть выполнена и сдана в сроки согласно учебному плану. Обучающиеся очной формы обучения должны сдать контрольную работу на проверку преподавателю в сроки, установленные в рабочей программе по дисциплине «Электрические станции и подстанции»; обучающиеся заочной формы обучения – как минимум за день до экзамена по дисциплине «Электрические станции и подстанции».

В процессе решения задач контрольной работы обучающийся имеет право на получение консультаций у преподавателя, ведущего дисциплину, а также у других преподавателей института и специалистов отрасли. При этом обучающемуся должны указываться лишь направления в поиске правильного решения поставленных задач. Контрольная работа является самостоятельной творческой работой студента, поэтому за все принятые конкретные решения, за правильность всех данных и результаты расчета отвечает непосредственно обучающийся – автор работы.

По окончании разработки работы обучающийся заполняет заглавный лист контрольной работы и подписывает её на заглавном листе. После чего контрольная работа предоставляется преподавателю для проверки. После этого руководитель проверяет, подписывает работу и, при необходимости, передает студенту для ознакомления и исправления замечаний.

Основными положительными показателями работы являются:

- способность к самостоятельному решению технических задач;

- умение пользоваться справочной литературой и периодическими изданиями, знание ГОСТ и нормативных документов;

- достоверность и обоснованность выводов и предложений;

- соответствие оформления работы нормативным требованиям;

- уровень защиты и ответов на вопросы.

Оценка контрольной работы осуществляется по балльной системе (таблица 5) согласно критериям, приведенным в таблице 6.

Таблица 5

Рейтинговая оценка знаний студентов

при выполнении контрольной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица П-1