Построение графиков нагрузок трансформаторов и выбор номинальной мощности трансформаторов с учетом допустимой перегрузки

Используя исходные данные, построим графики нагрузки последовательной и третичной обмоток автотрансформатора по формулам:

(1.1)

(1.2)

Где , – активная и реактивная мощности, потребляемые нагрузкой на стороне среднего напряжения;

, – активная и реактивная мощности, потребляемые нагрузкой на стороне низшего напряжения;

– реактивная мощность, вырабатываемая синхронными компенсаторами.

Рисунок 1.1 - Суточный график нагрузок синхронных компенсаторов

Рисунок 1.2 - Суточный график нагрузок сети 6 кВ

 

Рисунок 1.3 - Суточный график нагрузок сети 110 кВ

 

Получены следующие графики нагрузки автотрансформаторов.

Зимний график последовательной обмотки АТ

0 – 4 ч:

МВА.

4 – 6 ч:

МВА.

 

 

6 –8 ч:

МВА.

8 –16 ч:

МВА.

16 – 18 ч:

МВА.

18 – 20 ч:

МВА.

20 – 24 ч:

МВА.

Летний график последовательной обмотки АТ

0 – 4 ч

МВА.

4 –6 ч:

МВА.

6–8 ч:

МВА.

8 –20 ч:

МВА.

20 –24 ч:

МВА.

Рисунок 1.4 -Зимний график нагрузок последовательной обмотки

По нагрузке последовательной обмотки намечаем к установке на подстанции двух (т.к. есть потребители первой категории) автотрансформаторов (рис.1.5) АТДЦТН – 63000/220/110 с

220кВ

110кВ

6 кВ

=

=

СК

СК

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема подстанции

Зимний графиктретичной обмотки

0 – 6 ч: МВА.

6 – 8 ч: МВА.

8 – 18 ч: МВА.

18 – 20 ч: МВА.

20 – 24 ч: МВА.

Летний графиктретичной обмотки

0 – 6 ч: МВА.

6 – 8 ч: МВА.

8 – 20 ч: МВА.

20 – 24 ч: МВА.

Рисунок 1.6 - Зимний график нагрузки третичной обмотки

Рассчитаем допустимую аварийную перегрузку. Подстанция проектируется в районе с эквивалентной зимней температурой по табл. 1.37 [1].

Откладывается на графике нагрузки последовательной обмотки и преобразуется многоступенчатый график в эквивалентный двухступенчатый (рис. 1.7):

Рассчитываются коэффициенты , ,0,9 :

Определяются расчетныйкоэффициент перегрузки и время перегрузки (в часах).

, то , а

По таблице аварийных перегрузок для эквивалентной температуры окружающей среды , для системы охлаждения ДЦ, для и определяется по табл. 1.36 [1] допустимый коэффициент аварийной перегрузки Для трансформаторов с классом напряжения выше 110 кВ использование таблицы допускается при условии, что расчетная температура окружающей среды будет увеличена на 20 °С.

Сравниваются допустимый и расчетный коэффициенты перегрузки:

из чего следует, что последовательная обмотка обеспечивает, с учетом аварийной перегрузки, передачу мощности по заданному графику.

Далее проверяем загрузку третичной обмотки. Для этого рассчитываем типовую мощность автотрансформатора.

Откладывается на графике нагрузки (рис. 1.6) типовая мощность :

Преобразовывается многоступенчатый график в эквивалентный двухступенчатый:

Рассчитываются коэффициенты , ,0,9 :

По таблице аварийных перегрузок для эквивалентной температуры окружающей среды , для системы охлаждения ДЦ, для и определяется по табл. 1.36 [1] допустимый коэффициент аварийной перегрузки

Сравниваются допустимый и расчетный коэффициенты перегрузки:

Сравнение указывает на допустимость работы третичной обмотки по заданному графику при отключении одного автотрансформатора.

Таким образом, автотрансформаторы типа АТДЦТН – 63000/220/110 могут, с учетом аварийной перегрузки, обеспечить нагрузку как в нормальном (работают оба автотрансформатора), так и в послеаварийном (отключение одного автотрансформатора) режимах.

Расчет температуры масла и обмоток автотрансформатора.

Ранее многоступенчатый график был преобразован в эквивалентный двухступенчатый: .

, (1.3)

где номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды,

отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода в трансформаторе, т.е. ,

x показатель степени.

Для системы охлаждения ДЦ: x= 1, .

.

Рассчитывается превышение температуры масла над температурой окружающей среды в установившемся режиме при загрузке

где – номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды для системы охлаждения ДЦ, x= 1 – показатель степени для системы охлаждения ДЦ.

Далее рассчитываем превышение температуры масла над температурой окружающей среды в переходном режиме.

(1.4)

где начальное для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды,

установившееся для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды,

τ постоянная времени нагрева трансформатора.

Для системы охлаждения ДЦ: τ = 2 ч.

Расчет начинается со второй ступени, т.к. до вечернего подъема нагрузки тепловой режим успел стабилизироваться, для этой ступени

(1.5)

Для расчета первой ступени продолжительностью t=12 часов и загрузкой .

Рассчитываем превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды при коэффициентах загрузки

– номинальное превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды для трансформаторов с системой охлаждения ДЦ, y= 0,9 – показатель степени для ДЦ.

(1.6)

 

Таблица 1.1.Температура масла и обмотки автотрансформатора

Часы суток
Часы 1-ой ступени,t						-	-	-
Часы 2-ой ступени,t	-	-	-	-
	47,09	32,36	30,37	30,10	30,06	44,79	46,78	46,98
	36,49	21,76	19,77	19,5	19,46	34,19	36,18	36,38
	65,46	49,52	47,53	47,26		79,3	81,29	81,49

 

Рисунок 1.7 - Двухступенчатый график нагрузки последовательной обмотки

 

Рисунок 1.8 - Изменение температур обмотки и масла последовательной

обмотки автотрансформатора

Из кривых следует (рис. 1.8), что при отключении одного автотрансформатора, оставшийся в работе сможет передавать всю мощность, при этом температура масла и последовательной обмотки не превышают допустимую, т.е.

Рассчитываем температуры для третичной обмотки, двухступенчатый график которой имеется.

b= 5,41.

Рассчитывается превышение температуры масла над температурой окружающей среды в установившемся режиме при загрузке третичной обмотки

Далее рассчитываем превышение температуры масла над температурой окружающей среды в переходном режиме.Расчет начинается со второй ступени,для которой

Для расчета первой ступени продолжительностью .

Рассчитываем превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды при коэффициентах загрузки

 

Таблица 1.2.Температура третичной обмотки

Часы суток
Часы 1-ой ступени,t						-	-
Часы 2-ой ступени,t	-	-	-	-
	43,46	28,14	26,06	25,78	25,74	41,06	43,14
	32,86	17,54	15,46	15,18	15,14	30,46	32,54
	56,06	40,74	38,66			71,96	74,04

 

 

Рисунок 1.9 - Двухступенчатый график нагрузки третичной обмотки

Рисунок 1.10 - Изменение температур обмотки и масла третичной обмотки автотрансформатора

Автотрансформатор, оставшийся в работе, сможет передавать всю мощность, при этом температура масла и третичной обмотки не превышает допустимую, т.е.

Из полученного результата следует, что более точный расчет показал возможность передачи всей нагрузки одним автотрансформатором при отключении другого. При этом температуры масла и обмотки не превышают допустимой величины.