Экономически целесообразные режимы работы трансформаторов

 

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 Т_В – 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