При расширении цеха к цеховому трансформатору Т2 добавляется трансформатор Т1 на ступень ниже и Т3 – на ступень выше. При этом задана мощность нагрузки 
. Необходимо рассчитать оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам.
Расчетная схема:
| S1 |
| S2 2 |
| S3 3 |
| Sнагр,∑ ∑ |
| Sном.Т1 |
| Sном.Т2 |
| Sном.Т3 |
Рис. 7.1 Расчетная схема
Примем следующие допущения:
тогда, можно суммировать полные мощности, т.е.
|
Необходимо также учесть технические ограничения, а именно, не допускается перегрузка трансформатора:
|
Для заданной суммарной нагрузки 
требуется определить оптимальную нагрузку каждого трансформатора 
Оптимальная нагрузка 
обеспечивает минимум потерь активной мощности в схеме, при этом выполняется баланс мощности в схеме, а также технические ограничения.
Для расчета оптимальной мощности используется формула Лагранжа:
|
Технические данные трансформаторов представлены в таблице 7.1
Таблица 7.1
| Sном, кВА | Тип трансформатора – масляный | |
| Рхх, кВт | Рк, кВт | |
| 2,45 | 12,2 | |
| 3,3 | ||
| 4,6 |
1) Рассчитаем оптимальную мощность для первого трансформатора по формуле:
Коэффициент загрузки равен:
|
Найдем потери мощности в первом трансформаторе:
|
2) Рассчитаем оптимальную мощность для второго трансформатора:
Коэффициент загрузки равен:
Найдем потери мощности во втором трансформаторе:
3) Рассчитаем оптимальную мощность для третьего трансформатора:
Коэффициент загрузки равен:
Найдем потери мощности в третьем трансформаторе:
4) Суммарные потери мощности в трех трансформаторах:
|
5) Определим годовые потери электроэнергии в трансформаторах, используя формулу:
|
где ТВ – время включенного состояния трансформаторов, 
- время максимальных потерь (см. таблицу 7.2).
Таблица 7.2
| Режим работы | ТВ, час/год | ТМ, час/год |  , час/год
|
| односменный | от 1500 до 2000 | от 650 до 920 | |
| двухсменный | от 2500 до 4000 | от 1250 до 2400 | |
| трехсменный | от 4500 до 6000 | от 2900 до 4550 | |
| непрерывный | от 6500 до 8000 | от 5200 до 7500 |
Примечание: предполагается, что трансформаторы включены только во время работы цеха, т.е. не работают на холостом ходу.
Найдем потери электроэнергии в трансформаторах при односменном режиме работы:
Также выполнены оптимизационные расчеты при очередном отключении каждого трансформатора при одной и той же суммарной нагрузке. Результаты расчетов сведем в таблицу 7.3.
Таблица 7.3
| Включенные трансформаторы | Кз |  , кВт
|  , кВт∙ч
|
| 1000-1600-2500 | 0,398 | 19,22 | |
| откл-1600-2500 | 0,495 | 18,671 | |
| 1000-откл-2500 | 0,580 | 19,834 | |
| 1000-1600-откл | 0,781 | 24,131 |
Вывод: Наиболее целесообразным является отключение первого трансформатора с номинальной мощностью 1000 кВ 
А, так как при этом будут наименьшие потери электроэнергии.
ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Номинальные напряжения в схеме (кВ): 10/0.38
Данные трансформаторов
┌─────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│ Номер │ Sном │ Тип │ Pх │ Pк │
│ │ кВ.А │ │ кВт │ кВт │
├─────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│ 1 │ 1000 │ масляный │ 2.45 │ 12.20 │
│ 2 │ 1600 │ масляный │ 3.30 │ 18.00 │
│ 3 │ 2500 │ масляный │ 4.60 │ 26.00 │
│ Сумма │ 5100 │ - │ 10.35 │ 56.20 │
└─────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
Оптимальное распределение нагрузки по трансформаторам
╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗
║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║
║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║
╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣
║ 1 ║ 1000 ║ 358.163 ║ 0.358 ║ 4.015 ║
║ 2 ║ 1600 ║ 621.453 ║ 0.388 ║ 6.015 ║
║ 3 ║ 2500 ║ 1050.383 ║ 0.420 ║ 9.190 ║
║ Итого ║ 5100 ║ 2030.000 ║ 0.398 ║ 19.220 ║
╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝
Потери электроэнергии в трансформаторах
при оптимальном распределении нагрузки
╓───────────────────╥───────────────────────────────╖
║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║
║ ║ кВт.ч ║
╟───────────────────╫───────────────────────────────╢
║ Односменный ║ от 26466 до 28861 ║
║ Двухсменный ║ от 52488 до 62689 ║
║ Трехсменный ║ от 87824 до 102460 ║
║ Непрерывный ║ от 136170 до 156572 ║
╙───────────────────╨───────────────────────────────╜
Произвольное распределение нагрузки по трансформаторам
╔═════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╦═══════════╗
║ Номер ║ Sном ║ Нагрузка ║Коэффициент║ Потери ║
║ ║ кВ.А ║ кВ.А ║ загрузки ║ кВт ║
╠═════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╬═══════════╣
║ 1 ║ 1000 ║ 350.000 ║ 0.350 ║ 3.945 ║
║ 2 ║ 1600 ║ 630.000 ║ 0.394 ║ 6.091 ║
║ 3 ║ 2500 ║ 1050.000 ║ 0.420 ║ 9.186 ║
║ Итого ║ 5100 ║ 2030.000 ║ 0.398 ║ 19.222 ║
╚═════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╩═══════════╝
Потери электроэнергии в трансформаторах
при произвольном распределении нагрузки
╓───────────────────╥───────────────────────────────╖
║ Режим работы ║ Годовые потери электроэнергии ║
║ ║ кВт.ч ║
╟───────────────────╫───────────────────────────────╢
║ Односменный ║ от 26467 до 28862 ║
║ Двухсменный ║ от 52490 до 62692 ║
║ Трехсменный ║ от 87828 до 102466 ║
║ Непрерывный ║ от 136177 до 156582 ║
╙───────────────────╨───────────────────────────────╜
───────────────────────────────────────────────────────────
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Электротехнический справочник в 3 томах «Испльзование электрической энергиии» (кн.2) - М.: Энергоавтомиздат, 1988
2. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбо-ру электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001
3. Правила устройства электроустановок. - 6-е изд. - М.: Главгосэнерго-надзор России, 1998
4. Правила применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии. - Промышленная энергетика, 1998; № 10
5. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонад-зор Минтопэнерго РФ. - М.: Энергоавтомиздат, 1992
6. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина, - М.: Энергоавтомиздат, 1990
7. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина, - М.: Энергоавтомиздат, 1991
8. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирова-ния: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоавтомиздат, 1989
9. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 1: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1993
10. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 2: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1993
11. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 5: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш.ун-т, 1995
12. Электроснабжение промышленных предприятий. Применение пакета прикладных программ ПРЭС - 7: Методические указания. - Чебоксары: Чуваш.Ун-т, 1995
13. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электроснабжению: Практическое пособие, - М.: Высшая школа, 1991
14. Калин Н.Ф. Сборник заданий на курсовое проектирование по электроснабжению промышленных предприятий. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1971
15. Калин Н.Ф. Приложение (планы цехов) к сборнику заданий на курсовое проектирование по электроснабжению промышленных предприятий. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1971
16. Электроснабжение промышленных предприятий. Методическое указание к курсовому проекту. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 1986
