Выбор количества, типа и мощности силовых трансформаторов. Мощности трансформаторов таблицаПример выбора мощности силового трансформатора Хочу привести реальный пример выбора мощности силового трансформатора в одном из недавно выпущенных мною проектов. Проект проходил экспертизу и получил замечание по выбору силового трансформатора, вернее нужно было обосновать мощность силового трансформатора. По техническим условиям было разрешено 180 кВт по третьей категории электроснабжения. На данном этапе я делал лишь одну позицию (склад) с потребляемой мощностью 20 кВт, остальные позиции будут запроектированы позже. Естественно выбор силового трансформатора я делал исходя из мощности 180 кВт. Вы, наверное, помните, что у меня же есть статья: Выбор силового трансформатора по расчетной мощности. В этой статье я привел ссылки некоторых нормативных документов, поэтому повторяться не буду. Там же я привел и методические указания по выбору силового трансформатора. На эту тему имеется еще одна статья: Перегрузочная способность масляных силовых трансформаторов. Так что обязательно ознакомьтесь, о чем я писал ранее. В общем, суть такая, что если выбирать трансформатор по методическим указанием, то нам достаточно мощности силового трансформатора 160 кВА. Именно на это и ссылался эксперт. В проекте выбрана трансформаторная подстанция 250 кВА в металлическом корпусе. Самый дешевый вариант. Я в свою очередь привел ссылку из ТКП 45-4.04-297-2014 п.11.20. Там сказано, что коэффициент загрузки однотрансформаторной подстанции должен быть 0,9-0,95. Там же написано, что выбор трансформатора должен производиться на основании технических характеристик трансформаторов от заводов-изготовителей. Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора. Кз=Sр/Sтр Sр – полная расчетная мощность, кВА; Sтр – мощность силового трансформатора, кВА. Sр=Р/cos=180/0,8=225кВА. Коэффициент мощности я принял 0,8. Кз(250)=225/250=0,9 Кз(160)=225/160=1,4 А теперь представим, лето, температура воздуха 30 градусов. Как вы думаете, металлическая оболочка будет сильно греться на солнце? В таких условия воздух вокруг трансформатора, на мой взгляд, будет тоже не менее 30 градусов, а скорее всего и больше, т.к. КТП будет под прямыми солнечными лучами. Утверждать не буду, это лишь мои догадки. Следующая таблица показывает нормы максимально допустимых систематических нагрузок при температуре 30 градусов.  Нормы максимально допустимых систематических нагрузок Проверим трансформатор 160 кВА. Sр=225 кВА – это не значит, что трансформатор постоянно будет загружен на такую мощность. На такую мощность он будет загружен лишь пару часов в день. В остальное время он будет загружен, скажем на 65 % от этой расчетной мощности. 225*0,65=146,25 кВА. Тогда К1=146,25/160=0,91, примем значение К1=0,9 – начальная загрузка трансформатора. Согласно приведенной таблице и при температуре окружающей среды 30 градусов, К1=0,9 трансформатор 160 кВА в нормальном режиме с Sр=225 кВА (Кз=К2=1,4) сможет работать около…0 часов. В таких условиях максимальный коэффициент загрузки трансформатора 1,27 в течение 0,5 часа. Конечно, следует еще привести таблицу норм допустимых аварийных перегрузок.  Нормы допустимых аварийных перегрузок По этой таблице наш трансформатор сможет работать чуть больше 2 часов. Не смотря на то, что трансформатор способен выдерживать аварийные перегрузки, следует иметь ввиду, что в таких режимах трансформатор очень сильно изнашивается и срок эксплуатации его сокращается. Разумеется, по графику нагрузки значительно проще выбрать мощность силового трансформатора. В наших условиях проектирования, я считаю всегда должен быть небольшой запас прочности оборудования (резерв мощности), поскольку энергосистема развивается, количество потребляемой электроэнергии увеличивается и все чаше в ТУ пишут одним из требований: проверка существующих трансформаторов, т.е. многие подстанции загружены до предела, а для небольших предприятий это может оказаться проблемой. Вывод: трансформатор 160 кВА не сможет нормально работать при наших условиях эксплуатации, поэтому в проекте выбран трансформатор 250 кВА. Кстати, энергонадзор согласовал КТП без проблем. Вы согласны со мной либо нужно тупо руководствоваться методическими указаниями? Советую почитать:220blog.ru 2 Выбор мощности трансформаторовМощность трансформаторов выбирается на основании суточного графика загрузки трансформатора полной мощностью в нормальном режиме (систематическая загрузка) и в аварийном режиме (отключение одного трансформатора). Мощность трансформатора выбирается по наиболее загруженной его стороне (сторона ВН). Необходимо построить суточные графики загрузки этой стороны в нормальном и аварийном режимах. Режим систематических перегрузок. Рис. 5 - График нагрузки на стороне 10 кВ (в процентах) Сведем расчет суточных графиков на стороне 10 кВ трансформатора в табл. 2. Максимум активной мощности на стороне 10 кВ в нормальном режиме рассчитан ранее (на странице 4) и составляет: Таблица 2 – Данные суточных графиков на стороне 10 кВ в нормальном режиме
Максимум активной мощности на стороне 35 кВ в нормальном режиме рассчитан ранее (на странице 4) и составляет: Нагрузки на стороне 35 кВ трансформатора (в процентах): с 8 до 18 ч – 100 %, остальное время – 65 % от максимума [1]. Сведем расчет суточных графиков на стороне 35 кВ трансформатора в табл. 3. Таблица 3 – Данные суточных графиков на стороне 35 кВ в нормальном режиме
Просуммируем мощности нагрузок низкого и среднего напряжения. Все вычисления сведем в табл. 4. Последний столбец таблицы показывает мощность, проходящую через один трансформатор в нормальном режиме работы. Найдена путем деления суммарной мощности на 2, так как у нас 2 работающих параллельно трансформатора. Таблица 4 – Расчет данных суточных графиков на стороне 110 кВ в нормальном режиме
Рис. 6 - Суточный график полной мощности на стороне 110 кВ Предварительно выбираем трансформатор ТДТН-16000/110 мощностью 16 МВА. Преобразование исходного графика нагрузки трансформатора в суточный, эквивалентный по потерям, двухступенчатый прямоугольный выполняем таким образом. На исходном графике нагрузки трансформатора проводим линию номинальной полной мощности трансформатора (рис. 6). В точках пересечения номинальной линии с кривой исходного графика нагрузки выделяем на нем участок перегрузки продолжительностью h′. Оставшуюся часть исходного графика с меньшей нагрузкой разбиваем на интервалы исходя из возможности проведения в каждом интервале линии средней нагрузки, то есть так, чтобы площади участков над и под средней линией были примерно равными. Рассчитаем начальную нагрузку (К1)эквивалентного графика: Участок перегрузки h′ на исходном графике нагрузки разбиваем на 3 интервала Δhiисходя из возможности проведения линии средней нагрузки на каждом интервале. Рассчитаем предварительно коэффициент перегрузки:
Определим Kmax исходного графика нагрузки: Сравним полученные значения и: Определим продолжительность перегрузки (h) эквивалентного графика нагрузки: По табл. 1.37 находим летнюю эквивалентную температуру окружающего воздуха для Омска, она равна 17,1 С. [2,с 60]. По таблице 1.36 находим для охлаждения «Д» [2,с 56], что, является неудовлетворительным. Выбираем трансформатор ТДТН-25000/110 мощностью 25 МВА. Рассчитаем начальную нагрузку (К1)эквивалентного графика: Участок перегрузки h′ на исходном графике нагрузки разбиваем на 3 интервала Δhiисходя из возможности проведения линии средней нагрузки на каждом интервале. Рассчитаем предварительно коэффициент перегрузки:
Определим Kmax исходного графика нагрузки: Сравним полученные значения и: Определим продолжительность перегрузки (h) эквивалентного графика нагрузки: По табл. 1.37 находим летнюю эквивалентную температуру окружающего воздуха для Омска, она равна 17,1 С. [2,с 60]. По таблице 1.36 находим для охлаждения «Д» [2,с 56], что, является удовлетворительным. Выбираем трансформатор ТДТН-25000/110 мощностью 25 МВА. Поскольку систематическая нагрузка трансформатора Sсист=26,10 МВА незначительная, то выбранные трансформаторы проверяем только на аварийную перегрузку. Аварийный режим работы трансформатора. В аварийном режиме происходит отключение одного трансформатора. При исчезновении напряжения на одной секции СВ автоматически включается действием устройства АВР (автоматический ввод резерва) и всю нагрузку берет на себя оставшийся в работе трансформатор. При этом суточный график загрузки трансформатора полной мощностью в аварийном режиме необходимо уменьшить на величину, соответствующую доле в них потребителей III категории. Максимум активной мощности графиков среднего и низкого напряжения для аварийного режима находится по формуле:
где – доля потребителейIII категории. Максимум активной мощности на стороне 10 кВ в аварийном режиме:
Остальной расчет сведем в таблицу 5. Таблица 5 – Данные суточных графиков на стороне 10 кВ в аварийном режиме
Максимум активной мощности на стороне 35 кВ в аварийном режиме: Остальной расчет сведем в таблицу 6. Таблица 6 – Данные суточных графиков на стороне 35 кВ в аварийном режиме
Просуммируем мощности нагрузок низкого и среднего напряжения. Все вычисления сведем в таблицу 7. Таблица 7 – Расчет данных суточных графиков на стороне 110 кВ в аварийном режиме
Рис. 7 - Суточный график полной мощности на стороне 110 кВ Рассчитаем начальную нагрузку (К1)эквивалентного графика:
Рассчитаем предварительно коэффициент перегрузки:
Определим Kmax исходного графика нагрузки: Сравним полученные значения и: Определим продолжительность перегрузки (h) эквивалентного графика нагрузки: По табл. 1.37 находим летнюю эквивалентную температуру окружающего воздуха для Омска, она равна 17,1 С. [2,с 60].Температуру окружающего воздуха увеличиваем на 20С в аварийном режиме и в итоге 37,1С. По таблице 1.36 находим для охлаждения «ДЦ» [2,с 57], что, не является удовлетворительным, следовательно, выбираем трансформатор большей мощности ТДТН-40000/110 мощностью 40 МВА. Т.к его номинальная мощность больше нагрузки Рассчитаем Таблица 8 – Трансформаторы [2, c 152]
studfiles.net Как узнать мощность трансформатора. Определение мощности трансформатора. Способы определения мощности трансформатораМеня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них. 1. Маркировка.Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать. 2. Габаритная мощность сердечника.Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов. 3. Унифицированные трансформаторы.Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто. Например берем трансформатор ТПП270. Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла. Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим. Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру. На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть :) Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге. Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость. 4. Расчет мощности по диаметру провода.Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна. В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.В примере диаметр составляет 1.5мм.Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода. 1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.кв Значение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем 52.8 Ватта. На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится. Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться. В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем. А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.0.25/2=0.1250.125х0.125х3.14=0.05мм.кв0.05=2.5=0.122 Ампера0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта. Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно. 5. Метод обратного расчета.В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.Я использую программу Trans50Hz. Сначала выбираем тип сердечника. в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин. Слева направо - Кольцевой, ШЛ, Ш.В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов. Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода. Заносим измеренное значение в программу. Шаг 2, ширина магнитопровода. Также заносим в программу. Шаг 3, ширина окна.Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его. Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.Пример - общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40. Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна. Вводим значение. Шаг 4, длина окна.По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем. Также вводим это значение. После этого нажимаем на кнопку - Расчет. И получаем сообщение об ошибке. Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.Находим выделенный пункт и меняем его значение на такое, чтобы мощность (напряжение умноженное на ток) не превысило нашу ориентировочную габаритную мощность.Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт. Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает. 5. Измерение максимальной температуры.Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется. Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы "маломерки", которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1.2-1.5 раза меньше заявленной. Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий. Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения. В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора. На этом все, а в качестве дополнения видео по определению габаритной мощности трансформатора. www.kirich.blog 4. Выбор количества и мощности силовых трансформаторовВ состав оборудования производственного цеха входят электро- потребители 1 группы категории бесперебойности электро - снабжения, то количество необходимых трансформаторов выбираем n =2. 4.1. Определяем номинальную мощность трансформатора: кз - коэффициент загрузки трансформатора. Принимаем его таким образом, чтобы трансформатор имел необходимый запас мощности в случаи аварийного режима работы. Принимаем к3 = 0,7 по [1]; 4.2.Выбор силовых трансформаторов: Из справочника [1, стр. 248] выбираем два варианта силовых трансформаторов ближайшей, большей и меньшей мощности к рассчитанной Sнт. Таблица 4. Технические характеристики трансформаторов.
4.3. Проверка выбранного трансформатора ТС3С-1000/10 4.3.1 Определим реактивную мощность трансформатора: ; В связи с тем, что реактивная мощность трансформатора больше, чем расчетная реактивная мощность производственного цеха, следовательно, компенсирующих устройств не требуется. 4.3.2 Проверим коэффициент загрузки трансформатора: Данный трансформатор не подходит по причине слишком низкого коэффициента загрузки. 4.4. Проверка выбранного трансформатора типа ТС3С-630/10 4.4.1.Определим реактивную мощность трансформатора: 4.4.2.Определим необходимую мощность компенсирующего устройства: В связи с тем, что реактивная мощность трансформатора меньше на 138,36 квар, чем расчетная реактивная мощность производственного цеха, следовательно, требуются компенсирующие устройства. Выбираем 3 компенсирующих устройства КЭ2-0,38-50-2У3 мощностью по 50 квар. Таблица 5. Технические характеристики компенсирующих устройств.
4.4.3 Проверим Кз после компенсации мощности: ; По полученным результатам расчета возможности использования представленных вариантов трансформаторов по коэффициенту загрузки, можно сделать следующий вывод, что при кз0,694 для ТС3С-630/10 его эксплуатация экономически эффективна. 5. Разработка схемы электроснабженияВ данной схеме электроснабжения производственного цеха используем, для электроснабжения, два трансформатора с коэффициентом загрузки 0,7 (70%) от номинальной мощности трансформатора, по условию обеспечения надежности электроснабжения потребителей I категории. Для надежного обеспечения электроснабжения потребителей I категории, электрическая схема должна включать: два независимых источника питания на две линии питания; два трансформатора с запасом по мощности, подключенным к независимым источникам питания. По условиям надежности электроснабжения потребителей I категории, для которых перерыв в электроснабжении допускается на время автоматического переключения на резервное питание, в схеме, между двумя секциями шин питания устанавливаем АВР (автоматический ввод резерва). Назначение АВР состоит в том, чтобы при авариях, когда по тем или иным причинам исчезает напряжение на одной системе (секции) сборных шин, опознать сложившуюся аварийную ситуацию и автоматически восстановить электроснабжение потребителей от резервного источника питания. Для электроснабжения данной схемы, используем радиальную схему питания от трансформаторов на прямую. Преимуществом данной схемы является: независимость работы потребителей, наименьшая протяженность. Недостатком такого способа питания является: большее количество выключателей, большая металлоемкость цветного металла. Способ прокладки линии – воздушная. Использование компенсирующих устройств в схеме необходимо, по условию работы трансформаторов. Располагать данные компенсирующие устройства буден на секции шины, где наибольшая реактивная мощность. Для оперативного управления потребителями, обеспечения требуемых функций технологического оборудования и повышения надежности работы СН в схеме электроснабжения предусматривают коммутационные устройства: выключатели (ВН, СН), контакторы и магнитные пускатели (о,4 кВ). Их устанавливают из соображений целесообразности в необходимых узлах схемы электроснабжения. Одна из важнейших функций коммутационных устройств – защитная. Для защиты можно выбирать устройства разового действия (предохранители) и многократного (автоматические выключатели). Различают перегрузку и короткое замыкание. Для защиты от КЗ используют предохранители и электромагнитные расщепители. Для равномерного распределения мощности по секциям шин, необходимо разделить потребителей производственного цеха так, чтобы мощности на обеих ветвях питания были примерно равными. 5.1. Распределения потребителей по нагрузке на две ветви питания: Таблица 6. Распределение потребителей.
5.2. Схема электроснабжения По расчетным данным, распределению потребителей на секции, условиям электроснабжения потребителей I категории составляем схемы электроснабжения (Рис.1). Таблица 7. Перечень элементов схемы электроснабжения.
studfiles.net 2.4. Структурные схемы подстанций. Выбор мощности трансформаторов подстанцийСтруктурной называют схему трансформаторных соединений между распределительными устройствами (РУ) основных напряжений. Понижающие подстанции предназначены для распределения энергии по сети низшего напряжения (НН) и создания пунктов соединения сети высшего (ВН) и среднего напряжения (СН). Типовые структурные схемы подстанций с тремя или двумя напряжениями приведены на рис. 2.7. На подстанции с двухобмоточными трансформаторами (рис. 2.7, а) электроэнергия от системы поступает в РУ ВН, затем трансформируется и распределяется между потребителями, присоединенными к РУ НН. При наличии потребителей электроэнергии, получающих питание от РУ двух напряжений НН (6 или 10 кВ) и среднего напряжения (СН) (35кВ), применяют схемы с трехобмоточными трансформаторами (рис. 2.7, в).
Рис. 2.7. Структурные схемы подстанций Применять понижающие трехобмоточные автотрансформаторы экономически всегда выгоднее, чем трехобмоточные трансформаторы, но их применение возможно только в тех случаях, когда сети ВН и СН работают с заземленными нейтралями, например сети 220 и 110 кВ (рис. 2.7, б). Выбор структурной схемы подстанции производится с учетом типа подстанции, количества трансформаторов или автотрансформаторов, а также количества РУ различных классов напряжений. Число трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях всех категорий, принимается, как правило, не более двух. Установка более двух трансформаторов может быть допущена на основе технико-экономических расчетов, а также в тех случаях, когда на подстанции требуются два средних напряжения. Количество трансформаторов на подстанциях 1÷6 в выполняемом проекте указанно в задании. Мощность трансформаторов выбирается так, чтобы при отключении наиболее мощного из них на время ремонта или замены оставшиеся в работе обеспечивали питание нагрузки с учетом их допустимой по техническим условиям на трансформаторы аварийной перегрузки и резерва по сетям СН и НН. Аварийные перегрузки– это такие перегрузки, которые можно допустить для трансформатора в редких аварийных случаях без его повреждения. При аварийных перегрузках идут на повышенный против нормального износ изоляции. Так как эти случаи в эксплуатации достаточно редки, а время аварийного режима ограничено, то значительного снижения срока службы по сравнению с нормативным не происходит. При отсутствии графиков нагрузки потребителей проектируемого сетевого района выбор мощности трансформаторов на подстанциях рекомендуется производить из условия равенства их номинальных мощностей и выполнения неравенства: , (2.12) где - значение наибольшей мощности, протекающей через наиболее загруженную обмотку трансформатора подстанции; 1,4 – условно принимаемый коэффициент допустимой аварийной перегрузки. При использовании вышеприведенной формулы следует помнить, что силовые трансформаторы в нормальном режиме должны быть загружены, по возможности, не менее чем на 70 %. На однотрансформаторных подстанциях номинальная мощность трансформатора выбирается с учетом требований [11], которые рекомендуют принимать мощность силового трансформатора согласно формуле: . (2.13) При росте нагрузки сверх расчетного уровня увеличение мощности подстанции производится, как правило, путем замены трансформаторов на более мощные. Установка дополнительных трансформаторов должна иметьтехнико-экономическое обоснование. В случаях, когда на подстанции требуется установить автотрансформаторы, необходимо производить проверку по перегрузке не только наиболее загруженной обмотки, но и обмотки НН, которая рассчитана на мощность меньше номинальной мощности автотрансформатора. Обычно ее мощность составляет , (2.14) где - коэффициент выгодности обмотки НН автотрансформатора, принимаемый из ряда: 0,25; 0,4; 0,5. Трансформаторы подстанций должны быть оборудованы устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). При отсутствии трансформаторов с устройством РПН допускается дополнительно устанавливать регулировочные трансформаторы. При питании потребителей от обмоток НН автотрансформаторов для независимого регулирования напряжения на шинах всех РУ последовательно с обмоткой НН следует предусматривать установку линейных регулировочных трансформаторов (ЛР). Пример 4. Требуется выбрать тип и мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции 110/10 кВ. Максимальная мощность нагрузки составляет 21,5 МВА. Нагрузка между трансформаторами распределена равномерно, т.е. трансформаторы загружены одинаково. Так как график нагрузки трансформаторной подстанции не известен, то для выбора номинальной мощности силовых трансформаторов подстанции воспользуемся условием (2.12). , тогда ближайшее стандартное значение номинальной мощности трансформаторов составит 16 МВА. При установке на рассматриваемой подстанции двух трансформаторов с номинальной мощностью 16 МВА каждый из них будет загружен на 67,2%. . Таким образом, для рассматриваемой подстанции в качестве силовых трансформаторов могут использоваться два трансформатора типа ТДН-16000/110. Пример 5. Требуется выбрать тип и мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции 110/35/10 кВ. Максимальная мощность нагрузки подстанции на напряжении 10 кВ составляет 4,6 МВА. Мощность, отдаваемая в сеть 35 кВ в режиме наибольшей нагрузки равна 9,3 МВА. Коэффициенты мощности нагрузок иравны 0,93. Нагрузка между трансформаторами распределена равномерно. Очевидно, что мощность самой загруженной обмотки (обмотки ВН) равна сумме мощностей, отдаваемых с шин НН и СН подстанции. При одинаковых коэффициентах мощности нагрузки эта мощность составит величину (МВА):
. Так как график нагрузки трансформаторной подстанции не известен, то для выбора номинальной мощности силовых трансформаторов подстанции воспользуемся условием (2.12). Поэтому , тогда ближайшее стандартное значение номинальной мощности трансформаторов составит 10 МВА. При установке на рассматриваемой подстанции двух трехобмоточных трансформаторов с номинальной мощностью 10 МВА обмотка ВН каждого из них будет загружена на 69,5 %.
В соответствии с требованиями нормативных документов для возможности осуществления встречного регулирования напряжения трансформатор должен быть оснащен устройством РПН. Таким образом, для рассматриваемой подстанции в качестве силовых трансформаторов могут использоваться два трансформатора типа ТДТН-10000/110/35. Пример 6. Требуется выбрать тип и мощность автотрансформаторов на двухтрансформаторной подстанции 220/110/10 кВ. Максимальная мощность нагрузки подстанции на напряжении 10 кВ составляет 39,9 + j17,33 МВА. Мощность, отдаваемая в сеть 110 кВ в режиме наибольшей нагрузки, равна 37,1 + j14,97 МВА. Нагрузка между автотрансформаторами распределена равномерно. Очевидно, что мощность самой загруженной обмотки (обмотки ВН) равна сумме мощностей, отдаваемых с шин НН и СН подстанции. Таким образом, эта мощность составит величину (МВА):
, . Так как график нагрузки трансформаторной подстанции не известен, то для выбора номинальной мощности силовых автотрансформаторов подстанции воспользуемся условием (2.12). Поэтому , тогда ближайшее стандартное значение номинальной мощности автотрансформаторов составит 63 МВА. При установке на рассматриваемой подстанции двух трехобмоточных автотрансформаторов с номинальной мощностью 63 МВА обмотка ВН каждого из них будет загружена на 66,3 %. . Тип предполагаемых к установке автотрансформаторов с учетом требований нормативных документов – АТДЦТН – 63000/220/110. Коэффициент выгодности . Необходимо провести проверку на допустимость перегрузок обмотки НН. Согласно приведенной информации ее номинальная мощность составит (МВА): . Тогда в случае отключения одного из автотрансформаторов должно выполняться неравенство: МВА, что не противоречит условию, т.к. 31,5 > 30,71. Кроме того, последовательно с обмоткой НН необходимо установить регулировочные трансформаторы для осуществления встречного регулирования напряжения на шинах 10 кВ подстанции. Выбор мощности таких аппаратов рекомендуется производить по мощности обмотки НН автотрансформатора, исходя из условия: , где - номинальная мощность линейного регулировочного трансформатора, приведенная в табл. П.10. В рассматриваемом случае целесообразно предусмотреть установку на подстанции линейного регулировочного трансформатора ЛТДН-40000/10 с номинальной мощностью 40 МВА и номинальным напряжением 10 кВ. studfiles.net Выбор количества, типа и мощности силовых трансформаторов — МегаобучалкаПри проектировании ПС выбор мощности силовых трансформаторов выполняют на основании расчета систематических нагрузок и аварийных перегрузок по ГОСТ 14209-97. Наиболее часто проектируются двухтрансформаторные ПС, другое количество силовых трансформаторов применяется редко и должно быть экономически обосновано. Рассчитаем приближенную мощность силового трансформатора по следующей формуле: где Pmax – максимальная нагрузка (зимняя), МВт; КΙ ,ΙΙ,ΙΙΙ – коэффициент участия в максимальной нагрузке потребителей Ι,ΙΙ,ΙΙΙ – категории; Кп – коэффициент перегрузки, равный 1,4; n – количество трансформаторов, равное 2; cos φ – коэффициент мощности. (1.1) Округлим полученное значение до номинальной стандартной мощности (6,3; 10; 16; 25; 40) Выбираем трансформатор мощностью 16 МВА, так как 10МВА не проходит по аварийной перегрузке. Определим максимальную нагрузку подстанции: (1.2) при 38% при 35% при 32% при 30% при 25% при 40% при 60% при 90% при 100% при 70% при 65% при 80% при 75%
S, %/МВА
100/23,75
80/19
60/14,25
40/9,5
0 4 8 12 16 20 24 ч Рис.1. суточный график нагрузок
Корректировка заданного графика нагрузки для послеаварийного режима. Послеаварийный режим может возникнуть в результате повреждения оборудования электрических установок или ошибочных действий обслуживающего персонала. При этом часть малоответственных потребителей III категории могут быть переведены в режим работы в ночное время “провала” заданного ГН без ущерба для технологического процесса промышленного предприятия. В результате этого ГН в именованных единицах должен быть скорректирован с учетом заданного процента резерва. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Примем 3% резерва для потребителей Ι-ой категории надежности. Мощность резерва: (1.3)
Эквивалентная нагрузка в зоне максимальных перегрузок послеаварийного режима. (1.4) hА=9ч Эквивалентная нагрузка в зоне начальной перегрузки послеаварийного режима (1.5)
где – нагрузки в МВА на различных ступенях ГН продолжительностью соответственно в зоне максимальных систематических нагрузок послеаварийного режима. В этом случае при вычислении учитываются все участки максимальной нагрузки послеаварийного режима, а продолжительность аварийной перегрузки ha определяется как сумма интервалов времени на отдельных участках ГН Коэффициент перегрузки: K2A= 2ПАВ/SНОМ=19,91/16=1,24 (1.6) Коэффициент начальной нагрузки послеаварийного режима: K1A= 1ПАВ/SНОМ=11,55/16=0,72 (1.7) Так как К1А<1, то трансформатор подходит для следующей проверки. Определим возможности аварийных перегрузок Возможность аварийных перегрузок определить по ГОСТ 14209-97. Для этого: а) скорректируем заданную эквивалентную зимнюю температуру в зависимости от системы охлаждения силового трансформатора по графику (рис. 3.3), если она отрицательная, т.к. условия охлаждения силового трансформатора зависят от вида системы охлаждения. Qсэк, ºС OFAF (ДЦ) -15
-10 ONAN (М) -5 ONAF (Д)
0 -5 -10 -15 -20 Qэк, ºС Рис. 3.3 График корректировки эквивалентной температуры т.к. , то б) определим допустимый коэффициент аварийных перегрузок , используя значения эквивалентной или эквивалентной скорректированной зимней температуры =-5 С, продолжительность аварийной перегрузки ha=9 ч, коэффициент начальной нагрузки послеаварийного режима =0,72. Используя таблицу из Методических указаний [3] с помощью линейной интерполяции найдем 1,42 в) сопоставим расчетный коэффициент с допустимым коэффициентом , возможность аварийных перегрузок определяется условием: 1< . (1.8) Так как условие выполняется, следовательно аварийные перегрузки допустимы и данные трансформаторы могут быть применены на подстанции. ПС двухтрансформаторная. Тит выбранного трансформатора и его номинальные параметры [6] Таблица 1
его основные параметры приведем в приложении (Приложение A).
2.Расчет токов короткого замыкания и их ограничение 2.1. Расчет токов короткого замыкания. С целью выбора и проверки электрических аппаратов и кабелей производится расчет токов КЗ в относительных единицах для симметричного трехфазного КЗ. Активные сопротивления не учитываются, базисная мощность =1000 МВА. Рассмотрим 2 варианта схемы ЭС ПЭС: 1) секционный выключатель НН отключен; 2) секционный выключатель НН включен.
Составим схему замещения Определим сопротивление всех элементов схемы в относительных единицах [11,3.1]: Uс=1 ; Х0=0,4 Ом/км ; (2.1.) ; (2.2.) (2.3.) где – мощность КЗ системы С1, МВА; Х0 – индуктивное сопротивление 1 км длины ВЛ, Ом/км; l – длина ВЛ, км; – высшее напряжение, кВ; – напряжение КЗ трансформатора, %; – номинальная мощность трансформатора, МВА[6]. Для ВН (2.4.)
(2.5.)
(2.6.)
1) секционный выключатель НН отключен Для НН
2) секционный выключатель НН включен. Для НН
Дальнейшие расчеты берем при отключенном секционном выключателе. Предварительно выбираем выключатели [7,9]: Выключатель ВН: ВГТ-110 II – 40/2500 УХЛ1 - , Выключатель НН: ВВУ-СЭЩ-Э-6– 20/1600 У3 - , Рассчитаем составляющее тока КЗ для дальнейшей проверки электрооборудования ПС.[1,3,10] 1) Время отключения тока КЗ (2.7.) где tз – время действия релейной защиты, с; – собственное время отключения выключателя, с Для ВН: Для НН: 2) Полное время отключения цепи при КЗ (2.8.) Где tз – время действия релейной защиты, с; – время отключения выключателя, с Для ВН: Для НН: 3) Рассчитаем ударный ток КЗ (2.9.) где Куд – ударный коэффициент (2.10.) где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей (Та = 0,02 – для ВН; Та = 0,01 – для НН, выбираем по табл. [10,11] ) для ВН : для НН: 4) Импульс квадратичного тока КЗ (2.11.) Для ВН: Для НН: 5) Апериодический ток КЗ (2.12.) Для ВН: Для НН: 2.2. Определение необходимости ограничения тока КЗ Необходимость ограничения тока к.з. на шинах НН должна быть определена на основании проверки двух условий: 1) возможностью отключения токов КЗ вакуумными выключателями, т.е. необходимо чтобы , (2.13.) где – номинальный ток отключения выключателя НН , кА; [7,11,12] 17,26 <20 2) термической стойкостью головных участков кабельной сети, т.е. кабелей, отходящих от РУ НН. Минимальную площадь сечения кабеля, отвечающую требованию его термической стойкости при КЗ, можно приближенно определить по импульсу квадратичного односекундного тока КЗ кабеля. (2.14.) где =1с, согласно данным завода изготовителя. -квадрат односекундного тока КЗ кабеля СПЭ,кА [13] Выбираем сечение кабеля мм2 НН с алюминиевыми многопроволочными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена. Так как все вышеперечисленных условий выполняется, то нет необходимости для применения дополнительных мер ограничения токов КЗ.
megaobuchalka.ru Мощность силового трансформатора
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Выбор силового трансформатора по мощности и расчет мощности| Коэффициент допустимой перегрузки для масляного трансформатора | Коэффициент загрузки масляного трансформатора в плановом режиме | |
| Для 2хтрансформаторной подстанции | Для 3хтрансформаторной подстанции | |
| 1,0 | 0,5 | 0,666 |
| 1,1 | 0,55 | 0,735 |
| 1,2 | 0,6 | 0,8 |
| 1,3 | 0,65 | 0,86 |
| 1,4 | 0,7 | 0,93 |
Оговоримся, что для сухих максимальный коэффициент не может быть больше 1,2.
Для выбора мощности трансформатора следует сравнить полную планируемую мощность объекта (кВА) с возможными интервалами допустимой нагрузки трансформаторов в плановом и аварийном режимах и для разных потребителей.
А теперь вспомним устройство трансформатора. Он представляет собой сердечник, у которого есть 2 катушки. У каждой катушки есть обмотка, они носят названия «первичная» и «вторичная». При прохождении переменного тока между обмотками и его преобразования и происходит распределение электроэнергии.
При этом можно определить коэффициент трансформации, который определяется как отношение числа витков первичной обмотки ко вторичной (его обозначают как К).
Процесс ручного расчета мощности трансформатора достаточно трудоемкий, но вполне выполнимый, если у вас возникла в этом потребность.
Сперва рассчитывается мощность для каждой обмотки как произведение напряжения и силы тока каждой обмотки.
Формула будет выглядеть так:
Рх – мощность обмотки в вольтах,Iх — сила тока в амперах;Uх – напряжение обмотки в вольтах.
Чтобы рассчитать общую мощность трансформатора, нужно сложить мощности обмоток и умножить на коэффициент, который позволяет учесть возможные потери в трансформаторе и принимается равным 1,25.
При помощи полученного значения мощности трансформатора можно рассчитать величину сечения сердечника в квадратных сантиметрах по этой формуле:А при помощи следующей формулы рассчитывается число витков на один вольт напряжения:Теперь рассчитываем количество витков каждой обмотки. Для первичной вот по такой формуле:
А для остальных по следующей:
Для определения диаметра провода обмотки используется стандартная формула:
I — это сила тока в амперах в обмотке; d — собственно, диаметр провода в миллиметрах.Отношением общей мощности трансформатора к напряжению в первичной обмотке определяется сила тока в ней.
Также, если вы рассчитываете заняться сборкой трансформатора самостоятельно, вам понадобится такая величина как типоразмер пластин сердечника. Он рассчитывается по формуле:
Dх – это величина диаметров проводов обмотки в миллиметра,nх — общее количество витков обмотки.
По результату следует выбрать пластину так, чтобы ваша обмотка поместилась в ее окне.
Потери мощности в силовых трансформаторах
Так как трансформатор – статичное устройство, в нем не бывает потерь, связанных с плохой работы механики. Потери могут возникать в обмотках или иных составляющих устройства при отличающихся режимах его работы и это потери в активной мощности системы. Один из основных видов таких потерь – это основные потери, возникающие в обмотках трансформатора. При передаче электромагнитного импульса между первичной и вторичной обмотками в них возникает ток (соответственно, I1 и I2). При этом происходит потеря мощности, которая рассчитывается по формуле:
Рнагр = I21r1 + I22r2,(r1, r2 — это величины сопротивления обмоток)
Потери находятся в зависимости и от мощности, которая нужна потребителю электроэнергии. Соответственно, если фактически потребляемая мощность составляет, например, 0,75 от номинальной, то и потери составят 0,75*0,75=0,5625. Так как фактическое потребление электроэнергии в разное время суток различно, то и потери могут очень значительно колебаться.
Кроме того, в обмотках бывают еще так называемые добавочные потери. Дело в том, что помимо названных токов, возникают еще токи, не выходящие за пределы обмотки, — внутри проводов (вихревые) и между ветвями обмотки, идущими параллельно (циркулирующие).
Поэтому при расчете потерь обмотки для получения реальной величины рекомендуется сложить все три показателя: ток нагрузки, циркулирующий и вихревой. Помимо названных, в конструкции трансформатора могут возникать и другие виды потерь, снижающие его эффективность (например, в стенках его бака или в прессующих кольцах). Поэтому для расчета общей суммы потерь используется суммирование всех потерь: активной мощности, нагрузочных и добавочных.
Еще один вид потерь возникает при работе трансформатора в режиме холостого хода и так и называется «потери холостого хода». Потери в этом случае возникают в магнитопроводе, они являются постоянными и присутствуют при любой нагрузке транформатора.
Рассчитываются по формуле:Р0=Рм+I20r1, в которой r1 — это активное сопротивление первичной обмотки, Рм – потери в магнитопроводе.
Колпинский металлообрабатывающий завод КМЗ оснащенный самым современным высокотехнологичным сварочным оборудованием немецкой компании EWM, предоставляет клиентам широкий спектр услуг по сварочным работам различной степени сложности, в том числе сварка меди. ( kmz-laser.ru/svarka-medi.html)
jelektro.ru
