5 Выбор силовых трансформаторов

Цель работы: выработать навыки по выбору силовых трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций.

5.1 Теоретическое обоснование

Для питания силового и осветительного электрооборудования, в зависимости от категории надежности потребителей, на цеховых ТП необходимо иметь один или два силовых трансформатора. Мощность трансформатора должна быть выбрана, так чтобы при выходе из строя одного трансформатора, оставшийся в работе с учетом допустимой перегрузки обеспечивал питание потребителей первой и второй категории.

Для этого номинальная мощность трансформаторов двухтрансформаторной подстанции принимается равной 70%, а однотрансформаторной 90-95% от полной расчетной нагрузки цеха.

Для обеспечения необходимой надежности электроснабжения при использо-

вании однотрансформаторной подстанции предусматривают, резервирование по низкой стороне, тогда мощность трансформатора выбирают аналогично двухтрансформаторной подстанции.

С целью выбора наиболее рационального варианта электроснабжения, рас –

сматривают два возможных варианта числа и мощности трансформаторов на

подстанции, сравнивая их технико-экономические показатели, капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

5.2 Основные расчетные формулы

5.2.1 Потери мощности и электроэнергии в трансформаторе по паспортным данным трансформатора

а) Полные активные потери мощности

,

где - коэффициент загрузки трансформатора.

С учетом паспортных данных трансформатора активные потери определяют-

ся следующим образом

, кВт

б) Реактивные потери мощности по паспортным данным определяются сле-

дующим образом

кВар или

)

в) Активные потери энергии в трансформаторе

где Т - время использования максимума нагрузки, т.е. количество часов,

при котором предприятие при максимальной нагрузке потребляет такое же

количество электроэнергии, как и при средней нагрузке в течении года.

Время использования максимума нагрузки Т определяется режимом работы предприятия.

- время максимальных потерь, т.е. время, в течение которого электричес –

кая сеть, работая с неизменной максимальной нагрузкой, имеет потери электроэнергии, равные действительным годовым потерям.

г) Реактивные потери электроэнергии

5.2.2 Стоимость годовых потерь электроэнергии в трансформаторе

, руб/год,

где m- плата за 1кВт· ч, руб/кВт ч

5.2.3 Приведенные годовые затраты при рассмотрении нескольких вариантов

при выборе силовых трансформаторов, тыс.руб/год

З= к_н∙ К + Сэ,

где кн- нормативный коэффициент экономической эффективности, принимаем равным 0,125;

К – капиталовложения, тыс.руб

Сэ- эксплуатационные расходы, тыс. руб/год

Сэ= Са + Сэк + Сп,

где Са – амортизационные отчисления;

Сэк – расходы на эксплуатацию;

Сп – стоимость потерь электроэнергии.

З = ( к_н + к_а + к_т.р) К + Сп,

где кн – нормативный коэффициент эффективности;

ка и к т.р. – нормы отчислений на амортизацию и текущий ремонт, %

Задача. Выбрать число и мощность силовых трансформаторов для цеховой

трансформаторной подстанции, если расчетная мощность цеха составила

Sp=1420 кВ·А, время включения трансформатора в сеть в течении года 6000ч.

время максимальных потерь τ= 3000ч. Электроприёмники цеха по надежнос-

ти электроснабжения относятся к потребителям второй категории.

Решение. Намечаем два варианта числа и мощности трансформаторов. [таблица 14]

Первый вариант. Одна подстанция 2КТП-1000 с двумя трансформаторами типа

ТМ-1000/10/0,4 c К1= 300 000руб.- затраты на приобретение и монтаж под –

станции.

β₁=S_р/(n∙S_н)= 1420/(2∙1000)= 0,71- коэффициент загрузки транс-

форматора по первому варианту.

Второй вариант. Три подстанции КТП-630 с трансформаторами ТМГ-630/10/0,4

K2=173 800руб, β2 =SP/ (n∙SH)= 1420/(3∙630)= 0,75 – коэффициент загрузки

трансформатора по второму варианту

Таблица 5.1 Паспортные данные силовых трансформаторов.

Вари- ант	Тип	SH, кВА	U1/U2	ΔPxx, кВт	ΔРК.З, кВт	IXX, %	uk, %	n
1	ТМ	1000	10/0,4	3,3	12,2	2,8	5,5	2
2	ТМГ	630	10/0,4	2,27	8,5	2	5,5	3

1. Потери мощности и энергии по первому варианту -

ΔР1=n1∙(ΔPxx1 + ∙ Кэк Ixx/100∙SH) + β ∙n1(ΔPкз1 +Кэк∙uk/100∙SH)= 2(3,3+0,05∙ ) + =

9,4+15=24,4кВт,

где ΔР =9,4 кВт- потери мощности при холостом ходе в трансформаторах;

ΔР =15 кВт – потери мощности при коротком замыкании трансформаторов;

Кэк=0,05 – экономический коэффициент реактивной мощности.

ΔW1= ΔP ∙TB + ΔP ∙τ = 9,4∙6000 + 15∙3000 =101400 кВт∙ч,

где ТВ = 6000ч – время включения трансформатора в сеть в течение года при

трехсменном производстве; [таблица 8]

τ= 3000ч – время максимальных потерь в течение года. ; [таблица 8]

2. Потери мощности и энергии по второму варианту

ΔР2 = n₂∙(ΔРхх2 + Кэк∙Ixx/100∙SH ) + β ∙n2 ( ΔPк.з2 + Кэк∙uк/100∙S_Н ) =

3( 2,27 + 0,05∙2,0/100∙630) + 0,75 ∙3( 8,5 + 0,05∙5,5/100∙630) =

8,7 + 17,3= 26кВт

ΔW= ΔР ∙ТВ + ΔР ∙τ = 8,7∙6000 + 17,3∙3000 =104100 кВт∙ч

3. Стоимость потерь по вариантам

Сп1= m1∙ΔP1 + m2∙ΔW₁ = 170∙24,4 +0,53∙101400 =57890руб

Сп2 = m₁∙ΔP₂ +m₂∙ΔW₂ = 170∙26 + 0,53∙104100 =59593руб,

где m₁=170руб – стоимость 1кВт заявленной мощности (данное значение уточняется ежегодно)

m₂ = 0,53 руб – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии (данное значение

уточняется ежегодно)

4. Приведенные годовые затраты по вариантам.

З₁= ( к_н + к_а + к_тр)К₁ + С_п1=( 0,125 + 0,064+0,01)300000+57890=117290руб.

З₂ =( к_н + к_а + к_тр)К₂ + С_п2 =( 0,125 + 0,064+0,01) 521400+ 59593 = 225610,6руб.

Окончательно выбираем наиболее дешевый вариант - одну двух трансформаторную подстанцию 2КТП-1000-10/0,4 c величиной приведенных затрат 117290руб.

Задачи для самостоятельного решения.

Задание: выбрать число и мощность силовых трансформаторов для цеховой

трансформаторной подстанции, если расчетная мощность цеха составила

Sp, режим работы предприятия (одно-; двух-; )трехсменный. Электроприёмники цеха по надежности электроснабжения относятся к потребителям второй (первой, третей) категории.

Таблица 5.1 Исходные данные

Вари-ант			1			2			3			4			5			6			7			8			9			10			11			12			13
Sp, кВ·А			1234			2345			3456			1642			2413			902			2523			2158			1987			1824			2923			3121			2754
Кате-гория			1и2			2			2 и 3			3			1и2			2			2 и 3			3			1и2			2			2 и 3			3			1и2
Режим работы			Одно-смен-ный			Двух-смен-ный			Трех- смен-ный			Непрерыв-ный			Одно-смен-ный			Двухсмен-ный			Трех- смен-ный			Непрерыв-ный			Одно-смен-ный			Двух-смен-ный			Трех- смен-ный			Непре-рыв-ный			Одно-смен- ный

Вари-ант	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	25
Sp, кВ·А	2989	3345	1456	2642	913	1023	3523	1158	791	1423	1859	4131	1657
Кате-гория	1и2	2	2 и 3	3	1и2	2	2 и 3	3	1и2	2	2 и 3	3	1и2
Режим работы	Одно-смен-ный	Двух-смен-ный	Трех- смен-ный	Непрерыв-ный	Одно-смен-ный	Двухсмен-ный	Трех- смен-ный	Непрерыв-ный	Одно-смен-ный	Двух-смен-ный	Трех- смен-ный	Непре-рыв-ный	Одно-смен- ный

Вари-ант	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38
Sp, кВ·А	3909	4305	4056	2042	1013	1803	1520	958	999	1623	1759	3631	1795
Кате-гория	1и2	2	1 и 3	3	3и2	2	2 и 3	3	1и2	2	2 и 3	3	1и2
Режим работы	Одно-смен-ный	Двух-смен-ный	Трех- смен-ный	Непрерыв-ный	Одно-смен-ный	Двухсмен-ный	Трех- смен-ный	Непрерыв-ный	Одно-смен-ный	Двух-смен-ный	Трех- смен-ный	Непре-рыв-ный	Одно-смен- ный

Продолжение таблицы 5.1