В системах электроснабжения

 

Выбор рационального режима электроснабжения рассмотрим на примере определения оптимальной загрузки силовых трансформаторов.

В системах электроснабжения промышленных пред­приятий по условиям бесперебойного питания, а также при неравномерном суточном или годовом графиках на
грузки широкое применение получили подстанции с двумя трансформаторами.

Если в течение некоторого времени нагрузка подстанции может быть обеспечена работой не всех, а части трансформаторов, возникает вопрос об их экономичной загрузке.

Как известно, при работе с меньшим числом трансформаторов суммарные потери холостого хода будут ниже, но возрастут нагрузочные потери.

Рассмотрим подстанцию с двумя однотипными трансформаторами одинаковой номинальной мощности S _н.

При работе одного трансформатора при нагрузке S потери
в трансформаторе будут равны:

 

, (9)

 

где P _х – потери холостого хода, кВт; P _к – потери короткого замыкания, кВт.

При той же нагрузке S,но при работе на двух трансформаторах потери будут:

 

. (10)

 

При некоторой нагрузке S _кр потери в обоих случаях будут равны. Тогда приравнивая (9) и (10) и преобразовывая полученное равенство, найдем критическую нагрузку:

 

. (11)

 

При S > S _кр следует работать на двух трансформаторах,
а при S < S _кр – на одном.

Отступление от условия (11) приведет к увеличению потерь мощности при работе на одном трансформаторе при общей нагрузке в пределах от S _кр < S < S _н на величину

 

(12)

 

и потерь электроэнергии

 

, (13)

 

где t – время работы в неэкономичном режиме, ч.

При работе на двух трансформаторах при общей нагрузке
в пределах 0 < S < S _кр

 

; (14)

 

. (15)

 

В последнее время получили распространение блочные системы электроснабжения, в том числе и блоки линия – трансформатор.

В этом случае экономичный режим трансформаторов должен определяться с учетом наименьших суммарных потерь в линии и трансформаторе. Если не учитывать потери в линии, то при нагрузке S < S _кр следует переходить с двух трансформаторов на один. Однако, т. к. это приведет к передаче электроэнергии на подстанцию не по двум линиям, а по одной, то общие потери могут не уменьшиться, а возрасти.

Рассмотрим вопрос экономичного режима работы блока линия – трансформатор, для чего найдем мощность , определяющую целесообразность работы на одном или двух блоках.

При передаче мощности S по одному блоку линия – трансформатор потери в нем будут равны:

 

, (16)

 

где P _х и P _к – потери холостого хода и короткого замыкания
в трансформаторах, кВт; S _н – номинальная мощность трансформатора, МВА; S – мощность нагрузки, МВА; r ₀ – удельное сопротивление линии, Ом/км; l – длина линии, км; U – номинальное напряжение линии, кВ.

При передаче той же мощности по двум блокам линия –­ трансформатор потери будут равны:

 

. (17)

 

Обозначим

 

. (18)

 

Тогда приравнивая (16) и (17) и преобразовывая полученное выражение, будем иметь:

 

, (19)

 

где – критическая мощность блока линия – транс­форматор.

При следует работать на двух включенных блоках линия – трансформатор, при – на одном.

При отступлении от условия (19) и отключении второго блока линия –­ трансформатор потери мощности увеличатся на величину

 

(20)

 

Потери электроэнергии возрастут на величину

 

. (21)

 

Задача 4. На главной понизительной подстанции (ГПП) промышленного предприятия установлено два силовых трансформатора номинальной мощностью S _н, которые включены по схеме, приведенной на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Параллельная работа трансформаторов ГПП

 

Предприятие работает по трехсменному графику. В зимний период нагрузка предприятия в течение 8 ч в сутки не превышает S _з, а в летний период нагрузка в течение 8 ч в сутки не превышает S _л. Определить оптимальный режим работы силовых трансформаторов в зимний и летний периоды. Найти увеличение потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах при отступлении от оптимального режима работы.

Определить оптимальные режимы работы трансформаторов и увеличение потерь мощности и электроэнергии в них при отступлении от оптимального режима работы применительно к указанной нагрузке при включении их по схеме блоков линия – трансформатор (рис. 2). Линии электропередачи на напряжение 110 кВ протяженностью l выполнены проводом марки АС. Варианты для выполнения задания приведены в табл. 6.

 

 

Рис. 2. Параллельная работа блоков линия – трансформатор

 

Таблица 6

 

Варианты для выполнения задания

 

Номер варианта	S н, МВА	P хх, кВт	P кз, кВт	S з, МВА	S л, МВА	l, км	r 0, Ом/км
	6,3						0,428
							0,306
							0,249
							0,198
							0,162

 

Перейти к Содержанию