Eng Ru
Отправить письмо

Расчет потерь электроэнергии в силовом трансформаторе. Расчет потерь в трансформаторе


Расчет потерь электроэнергии в силовом трансформаторе

Полный текст статьи

Аннотация. Статья посвящена анализу расчета потерь в двухобмоточном силовом трансформаторе. Авторы предлагают также практическую реализацию методики расчета потерь трансформатора в MSExcel.Ключевые слова: силовой двухобмоточный трансформатор, расчет потерь электроэнергии, метод средних нагрузок.

Передача электрической энергии от источника к конечному потребителю неизбежным образом связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения. С ростом  тарифов на электроэнергию повышается экономическая значимость проблемы потерь электроэнергии, обусловленная включением в тариф нормативных значений потерь, а также снижением прибыли сетевых компаний из-за сверхнормативных потерь. Также затрудняет подключение к электрическим сетям дополнительных мощностей, а снижение потерь электроэнергии в электрических сетях является эффективным средством повышения их пропускной способности, что позволяет сетевым компаниям расширять объем услуг по доступу потребителей к сетям. Нормативной базой для расчета потерь электроэнергии является Инструкция по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям, утвержденная приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 г. № 326 (регистрация Минюста России рег. № 13314 от 12.02.2009 г.).

Потери электроэнергии в трансформаторах – один из видов технических потерь электроэнергии, обусловленных особенностями физических процессов, происходящих при передаче энергии. Рассмотрим методику расчета потерь электроэнергии в двухобмоточном силовом трансформаторе за расчетный период (месяц, квартал, год) [1,2].

В России и за рубежом разработано несколько десятков комплексов программ для решения различных задач, связанных с расчетом потерь электроэнергии. Эти комплексы различаются как набором функциональных и сервисных возможностей, стоимостью, надежностью и другими параметрами. Но использование MS Excel продолжает широко применятся российскими энергосетевыми компаниями для расчета потерь электроэнергии, так как не требует специального обучения персонала и имеет понятный и интуитивный интерфейс.

Ссылки на источники

  1. Железко Ю.С., Артемьев А.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: руководство для практических расчетов. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
  2. Методические  указания  по  определению  потерь  электроэнерической энергии в городских  электрических  сетях  напряжением 10(6)-0,4кВ. (Разработаны Российским акционерным обществом «Роскоммунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро». Утверждены Госэнергодадзор Минэнерго России (09.11.00 № 32-01-07/45)).
  3. Воротницкий В.Э., Калинкина М.А.. Расчет нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях. Учебно-методическое пособие. 2-е изд.-М.: ИПКгосслужбы,2001.

e-koncept.ru

6.6 расчет потерь двухобмоточных трансформаторов

*. Расчет потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе

Общую величину потерь активной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.1)

где – паспортные потери холостого хода трансформатора, кВт;

–паспортные потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

–коэффициент загрузки силового трансформатора.

По формуле (*.1)

кВт.

Общую величину потерь реактивной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.2)

где – паспортный ток холостого хода трансформатора, %;

–паспортное напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

–номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

По формуле (*.2)

= кВт.

Полные потери мощности в трансформаторе определяются по формуле:

(*.3)

кВ∙А.

Потери активной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

, (*.4)

где – число часов работы трансформатора в году, час;

–время максимальных потерь, условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год:

(*.5)

где ТМ – время использования максимума нагрузки, условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передает за год столько энергии, сколько при работе по действительному графику, час.

С учетом известного ТМ:

час.

По формуле (*.4):

кВт·час.

Потери реактивной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

. (*.6)

квар·час.

Полные потери элеткроэнергии в трансформаторе определяются по формуле:

(*.7)

кВ∙А.

Стоимость потерь С активной электроэнергии в трансформаторе определяется по формуле:

, (*.8)

где C0 – средняя стоимость 1 кВт∙часа электроэнергии, руб/кВт∙час.

руб/год.

Результаты расчета сведены в табл. *.1.

Таблица *.1

Результаты расчета потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе

Параметр

Размерность

Значение

Номинальная мощность трансформатора (Sном)

кВА

250

Активные потери холостого хода трансформатора (Pхх)

кВт

0,55

Активные потери короткого замыкания трансформатора (Pкз)

кВт

3,7

Ток холостого хода трансформатора (Iхх)

%

0

Напряжение короткого замыкания (Uкз)

%

0

Коэффициент загрузки трансформатора (Kз)

-

0,65

Временя максимума нагрузки (Тм)

час

4500

Число часов работы трансформатора в году (Tг)

час

8760

Средний тариф на активную электроэнергию (Co)

руб/кВт·час

3,5

Значение потерь активной мощности в трансформаторе (Pт)

кВт

2,11

Значение потерь реактивной мощности в трансформаторе (Qт)

кВар

0,00

Значение полных потерь мощности в трансформаторе (Sт)

кВА

2,11

Значение времени максимальных потерь () - условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.

час

2886,21

Годовое значение потерь активной энергии в трансформаторе (Waт)

кВт·час

9329,87

Годовое значение потерь реактивной энергии в трансформаторе (Wрт)

кВар·час

0,00

Годовое значение полных потерь энергии в трансформаторе (Wт)

кВ∙А·час

9329,87

Годовая стоимость потерь активной энергии в трансформаторе (С)

руб/год

32654,54

Расчет потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе

Общую величину потерь активной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.1)

где – паспортные потери холостого хода трансформатора, кВт;

–паспортные потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

–коэффициент загрузки силового трансформатора.

По формуле (*.1)

кВт.

Общую величину потерь реактивной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.2)

где – паспортный ток холостого хода трансформатора, %;

–паспортное напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

–номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

По формуле (*.2)

= кВт.

Полные потери мощности в трансформаторе определяются по формуле:

(*.3)

кВ∙А.

Потери активной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

, (*.4)

где – число часов работы трансформатора в году, час;

–время максимальных потерь, условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год:

(*.5)

где ТМ – время использования максимума нагрузки, условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передает за год столько энергии, сколько при работе по действительному графику, час.

С учетом известного ТМ:

час.

По формуле (*.4):

кВт·час.

Потери реактивной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

. (*.6)

квар·час.

Полные потери элеткроэнергии в трансформаторе определяются по формуле:

(*.7)

кВ∙А.

Стоимость потерь С активной электроэнергии в трансформаторе определяется по формуле:

, (*.8)

где C0 – средняя стоимость 1 кВт∙часа электроэнергии, руб/кВт∙час.

руб/год.

Результаты расчета сведены в табл. *.1.

Таблица *.1

Результаты расчета потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе

Параметр

Размерность

Значение

Номинальная мощность трансформатора (Sном)

кВА

40

Активные потери холостого хода трансформатора (Pхх)

кВт

0,15

Активные потери короткого замыкания трансформатора (Pкз)

кВт

0,88

Ток холостого хода трансформатора (Iхх)

%

0

Напряжение короткого замыкания (Uкз)

%

0

Коэффициент загрузки трансформатора (Kз)

-

0,66

Временя максимума нагрузки (Тм)

час

4500

Число часов работы трансформатора в году (Tг)

час

8760

Средний тариф на активную электроэнергию (Co)

руб/кВт·час

3,5

Значение потерь активной мощности в трансформаторе (Pт)

кВт

0,53

Значение потерь реактивной мощности в трансформаторе (Qт)

кВар

0,00

Значение полных потерь мощности в трансформаторе (Sт)

кВА

0,53

Значение времени максимальных потерь () - условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.

час

2886,21

Годовое значение потерь активной энергии в трансформаторе (Waт)

кВт·час

2420,37

Годовое значение потерь реактивной энергии в трансформаторе (Wрт)

кВар·час

0,00

Годовое значение полных потерь энергии в трансформаторе (Wт)

кВ∙А·час

2420,37

Годовая стоимость потерь активной энергии в трансформаторе (С)

руб/год

8471,28

Отчет сформирован автоматически на сайте www.online-electric.ru

studfiles.net

Холдинг "Энергия" - мини-расчет потерь

Пример Расчета технологических потерь электроэнергии при ее передаче из сетей Сетевой организации в сети Потребителя:

Наименование организации Потребителя: ОАО «***» Адрес объекта:________ ТП №453 (счетчик №797198)

Расчет потерь в силовом трансформаторе и кабельной линии

1. Потери электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:

∆Wт = ∆Wхх +  (∆Wн1 х Wт/100) , кВт*час, где∆Wxx = ∆Рxx х То х (Ui /Uном)2 - потери  холостого хода силового трансформатора, кВт*час; ∆Wн1 = (∆Wн / Wт) х 100% - относительные нагрузочные потери силового трансформатора, %;∆Wн = Кк х ∆Рср х Тр х Кф2  - нагрузочные потери силового тр-ра, кВт*час; Кф2 = (1+2Кз)/3Кз ― квадрат коэффициента формы графика за расчетный период, у.е.; Кз = [Wт / (Sн х Тр х cosφ)] х 10-3 -  коэффициент загрузки тр-ра ( заполнения графика), у.е.; ∆Рср = 3 х I2ср х R х 10-3 - потери мощности в силовом тр-ре, кВт; Iср=Wт /(√3 х Uср х Тр х cos φ) – средняя нагрузка за расчетный период, А; R = (∆Ркз х U2ном /S2ном) х 10-3 - активное сопротивление силового тр-ра, Ом; Кк ― коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки (справочная величина, принимается равным 0,99), у.е.

 

ТМ 630/6/0,4

Тип трансформатора

Sнт

номинальная мощность трансформатора, МВА;

0,63

Uном

номинальное напряжение, кВ;

6

потребленная активная электроэнергия за месяц, кВт*час;

37108

∆Рхх

потери мощности холостого хода трансформатора, кВт;

1,31

∆Ркз

потери мощности короткого замыкания, кВт;

7,6

Тр

число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчетный период, час;

720

То

время присоединения трансформатора за расчетный период к сети, час;

720

Кк

коэффициент различия конфигураций;

0,99

cosφ

среднезвешенный коэффициент мощности для трансформатора.

0,9

Расчет потерь в трансформаторе: ∆Wхх =1001 кВт*ч; Кф2 =4,3338; Кз = 0,0909; R =0,6893 Ом; ∆Wн = 182,2 кВт*час; Iср=5,3407; ∆Рср = 0,0590; %потерь  ∆Wн1 =0,49 Итого: ∆Wт = 1001 кВт*час +0,491%

2. Потери электроэнергии в линии электропередачи (Тип силового кабеля — 6кВ АСБ 3*240мм2) рассчитываются по формуле:

∆Wкл =1,1*n*p*I2*L/g*0,001*T , гдеn - число фаз линии = 3p - удельное сопротивление материала, Ом*мм2/м = 0,0271I  - среднеквадратичный ток линии, А =5,3407L - длина линии, м =50g - сечение провода, мм2 = 240T -  время работы за расчетный период, час-=7201,1  - коэфф. учитывающий сопрот конт.,скрутку жил и способ прокладки линийСправочно удельные сопративления меди, алюминия и стали:

р    Cu

0,0189

Ом*мм2/м

р    Al

0,0271

Ом*мм2/м

р   Сталь

0,14

Ом*мм2/м

Потери ∆Wкл =0,38 кВт*ч;        %потерь  ∆Wкл =0,001

ИТОГО: общий % потерь=0,492;                ВСЕГО ∆W = 1001 кВт*час +0,492%

Произвести расчет можно с помощью удобного калькулятора, выполненного в формате Exel-таблицы

Произвести более сложный расчет с большим количеством объектов электросетевого хозяйства, можно осуществить с помощью специализированного программного комплекса (РТП-3, либо Програсс++), оставив заявку в форме обратной связи с приложением необходимых первичных документов.

holding-energy.ru

2.4 Расчет потерь мощности в выбранных трансформаторах

Расчет потерь мощности в выбранных трансформаторах необходим для определения затрат на возмещение потерь электроэнергии.

Потери активной (кВт) и реактивной(квар) мощностей в трансформаторах определяют по формулам:

,(2.8)

,(2.9)

где и- потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

- ток холостого хода трансформатора, %;

uкз - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

N - количество трансформаторов;

- фактический коэффициент загрузки трансформаторов.

Уточняем нагрузку в сети 0,4 кВ с учетом реальных потерь в выбранных трансформаторах:

. (2.10)

Из справочных данных находим для трансформатора ТМ160/10 мощностью 160 кВА с первичным напряжением 10 кВ его параметры:

ΔРхх = 0,56 кВт; ΔРкз = 2,65 кВт; ixx = 2,4%; uкз = 4,5%.

Рассчитаем потери активной мощности в трансформаторах:

ΔРТ1+Т2 = 2(0,56 + 2,65·0,55) = 4,04 кВт.

Потери реактивной мощности:

ΔQT1+Т2 = 2·160(0,024+0,045·0,55) = 14,02 квар.

Результаты расчёта потерь вносим в таблицу 2.6.

Уточним нагрузку фермы с учетом реальных потерь в выбранных трансформаторах. В нормальном режиме работы сети 0,4 кВ с исходными данными:

Расчётные мощности потребителей от трансформатора Т1

Рр1 = 112 кВт; Qр1 = 85 квар (см. табл. 2.1)

ΔРТ1 = 2,02 кВт; ΔQT1 = 7,01 квар.

Максимальная нагрузка на трансформатор Т1

кВА.

Таблица 2.6 - Расчет потерь мощности в трансформаторах

№ nn

Параметр

Трансформаторы Т1,Т2

ТМ 160/10

1.

Количество, n, шт

Мощность, ST, кВА

2

160

2.

Потери холостого хода, ΔPхх, кВт

0,56

3.

Потери короткого замыкания, ΔPкз, кВт

2,65

4.

Ток холостого хода, iхх, %

2,4

5.

Напряжение КЗ, uкз, %

4,5

6.

Коэффициент загрузки, Вф

0,55

7.

Активные потери, ΔРТi, кВт

2х2,02

8.

Реактивные потери, ΔQTi, квар

2х7,01

Потери в нормальном режиме, ΔРТ1/ΔQT1

2,02 кВт/7,01 квар

Потери в поставарийном режиме, ΔРТ1/ΔQT2

2,02 кВт/7,01 квар

Расчётные мощности потребителей от трансформатора Т2

Рр2 = 72 кВт; Qр2 = 10 квар (см. табл. 2.1)

ΔРТ2 = 2,02 кВт; ΔQT2 = 7,01 квар.

Максимальная нагрузка на трансформатор Т2

кВА.

В послеаварийном режиме работы сети 0,4 кВ только для потребителей II категории надёжности (работает только Т1):

Рр1 = 112 кВт; Qр1 = 85 квар (см. табл. 2.1)

ΔРТ1 = 2,02 кВт; ΔQT1 = 7,01 квар.

Максимальная нагрузка на трансформатор Т1

кВА.

Полученные данные расчетов сводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 – Расчётные нагрузки с учетом реальных потерь в трансформаторах

nn

Параметр

Режим работы сети

Нормальный

Послеаварийный

Т1

Т2

Т1

Т2

1.

Активная мощность, Рр, кВт

112

72

112

-

2.

Активные потери, ΔРТi, кВт

2,02

2,02

2,02

-

3.

Реактивная мощность, Qp, квар

85

10

85

-

4.

Реактивные потери, ΔQTi, квар

7,01

7,01

7,01

-

5.

Мощность БК, Qбк, квар

75

75

75

-

6.

Полная мощность, Sp, кВА

146,5

76

146,5

-

studfiles.net

3.2. Расчет потерь мощности в трансформаторах

Потери активной мощности в трансформаторах определяются по формуле [1], кВт:

; (13)

реактивной, квар, –

, (14)

где – количество установленных трансформаторов;

и – потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

–ток холостого хода, %;

–напряжение короткого замыкания, %;

–мощность нагрузки трансформаторной подстанции, кВ·А;

–номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Результаты расчета необходимо представить в виде табл. 6.

Таблица 6

Результаты расчета потерь активной и реактивной мощности

в трансформаторах

Наименование

присоединения

Тип трансформатора

Потери мощности

активной, кВт

реактивной, квар

ТП1

ТП2

ТП3

4. Электрический расчет сети напряжением 10 кВ

4.1. Электрический расчет схемы одностороннего питания сети напряжением 10 кВ

Одиночная магистраль, питаемая с одной стороны, проста по конструктивному исполнению, но не обеспечивает высокой надежности электроснабжения, поскольку любое повреждение отражается на питании всех приемников, присоединенных к ней.

Разомкнутые сети применяют по следующим причинам. Во-первых, в разомкнутых схемах почти в два раза ниже токи короткого замыкания, чем в замкнутых. Это позволяет применять дешевую коммутационную аппаратуру, устанавливаемую в цепях напряжением 6 и 10 кВ. Во-вторых, для обеспечения селективности релейной защиты потребуется дорогая и сложная аппаратура, вследствие малых индуктивных сопротивлений кабельных линий, широко применяемых в этих сетях. Экономические и технические преимущества, достигаемые при использовании простой и дешевой коммутационной аппаратуры и релейной защиты, превосходят ущерб, определяемый особенностями разомкнутых распределительных сетей.

В соответствии с ПУЭ [4] питание подстанций, предназначенных для электроснабжения электроприемников первой категории, должно осуществляться при одностороннем питании по двухцепной ЛЭП.

Электрический расчет схемы одностороннего питания сети напряжением 10 кВ начинают с составления расчетной схемы в соответствии с рис. 5. Расчетную схему необходимо привести в пояснительной записке на листе формата А4 в масштабе.

Рис. 5. Расчетная схема одностороннего питания сети 10 кВ

На расчетной схеме кроме длины участков указывают суммарные мощности SΣ1 – SΣ3 от нагрузок подстанций SТП1 – SТП3 с учетом потерь мощности ∆SТП1 – ∆SТП3, передаваемые по участкам l1 – l3.

Суммарная активная мощность, передаваемая по i-му участку сети, определяется по формуле:

SΣi= PΣi+ j QΣi, (15)

где PΣi и QΣi – суммарные активная и реактивная мощности, протекающие по i-му участку.

Например, для участка длиной l1 суммарную передаваемую активную и реактивную мощности можно определить по формулам:

PΣ1= PТП1+ PТП2 +PТП3 + ΔPтр1 + ΔPтр2 + ΔPтр3; (16)

QΣ1= QТП1+ QТП2 +QТП3 + ΔQтр1 + ΔQтр2 + ΔQтр3. (17)

Аналогично определяются суммарные активные PΣ2, PΣ3 и реактивные QΣ2, QΣ3 мощности.

Величины ΔPтр1 – ΔPтр3 и ΔQтр1 – ΔQтр3 рассчитаны в подразд. 3.2, PТП1 и PТП2 заданы в исходных данных (см. табл. 1), PТП3 рассчитана в разд. 3.

По аналогии с формулой (15) определяются нагрузки подстанций SТП1 – SТП3 и потери мощности ΔSТП1 – ΔSТП3 в трансформаторах подстанции:

SТПi= PТПi+ j QТПi; (18)

ΔSТПi= Pтрi+ j Qтрi. (19)

Зная суммарную мощность и номинальное напряжение сети, принимаемое равным 10 кВ, определяются токи I1 – I3, протекающие по участкам, по формуле, А:

. (20)

При проектировании воздушных линий напряжением до 500 кВ включительно выбор сечения провода производится по нормированным обобщенным показателям. В качестве таких показателей используются нормированные значения экономической плотности тока.

Введем понятие «экономическое сечение провода» Fэк – это сечение, при котором приведенные затраты на линию будут наименьшими. Плотность тока, соответствующая экономическому сечению, называется экономической плотностью тока jэк. Данная плотность тока не зависит от нагрузки, а определяется только типом проводов (изолированные, неизолированные), материалом, районом проложения линии и временем использования максимума активной мощности Тmax. Время использования максимума нагрузки – это условное время, в течение которого линия, работая с максимальной нагрузкой Imax, передала бы такое же количество энергии, что и при работе по действительному графику I(t) за год.

Значения плотности тока для воздушных линий, нормированные в соответствии с правилами [4], приведены в табл. 7.

Таблица 7

Нормированные значения плотности тока для воздушных линий

Проводник

Плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки Тmax, ч/год

более 1000 до 3000

более 3000 до 5000

более 5000

Неизолированные провода и шины:

медные

алюминиевые

2,0

1,0

1,7

0,9

1,4

0,8

Экономическая площадь сечения провода определяется по формуле, мм2:

, (21)

где Iэкв – эквивалентный расчетный ток, А.

Эквивалентный расчетный ток – это неизменный по длине линии ток, который вызывает в ней те же потери, что и все действительные токи на отдельных участках. Как видно из определения – это условное понятие, которое используется в случае, если в сети, различные участки которой можно выполнить проводами разного сечения, используют провода одного сечения.

Эквивалентный расчетный ток находят по формуле, А:

. (22)

Рассчитывается экономическая площадь сечения провода для схемы одностороннего питания и округляется до ближайшего стандартного значения. При выполнении курсовой работы на основании расчета рекомендуется выбрать алюминиевые или сталеалюминиевые провода из справочных материалов [2, 3], каталогов или прил. 1 и привести их параметры в расчетно-пояснительной записке.

Далее необходимо проверить выбранные провода по допустимой потере и отклонению напряжения. По нагреву выполнять проверку не обязательно, так как нормированная экономическая плотность тока значительно ниже плотности тока, допустимой по нагреванию (для алюминия jнагр = 4 А/мм2, для меди jнагр = 7 А/мм2 ).

Сечение провода проектируемой воздушной линии должно обеспечивать выполнение следующего условия (см. рис. 5): потери напряжения от пункта питания (в данном случае ГПП) до наиболее удаленных приемников (ТП3) в различных режимах не должны быть больше допустимого значения. Для сетей напряжением 10 кВ допустимые потери напряжения в нормальном режиме рекомендуется принимать 8 % от номинального (800 В), а в аварийном – 12 % (1200 В). Расчет необходимо произвести для двух режимов: нормального, когда в работе находятся обе цепи ЛЭП, и аварийного, когда в работе находится одна ЛЭП. При выполнении данного расчета следует обратить внимание на то, что сопротивление линии в нормальном режиме в два раза меньше, чем в аварийном.

Потери напряжения до наиболее удаленной точки сети определяются как сумма потерь напряжения на всех участках, В:

, (23)

где –потери напряжения на i-м участке, В,

. (24)

Потери напряжения до наиболее удаленной точки сети, полученные по формуле (23), сравнивают с допустимыми:

ΔU ≤ ΔUдоп. (25)

Если условие (25) не выполняется для какого-либо из режимов, то необходимо увеличить сечение провода и проверку повторить.

В связи с тем, что режим работы сетей, а также их нагрузок, постоянно меняется, – меняется и напряжение у приемников электроэнергии. Плавные длительные изменения называют установившимся отклонением напряжения. Эту величину определяют как разность между напряжением на зажимах электроприемников и их номинальным напряжением [5], %:

. (26)

В соответствии с ГОСТ 13109-97 [5] принимаются следующие допустимые отклонения напряжения на шинах наиболее удаленного потребителя: для нормального режима – , для остальных режимов –.

Отклонение напряжения на шинах наиболее удаленной подстанции (ТП3) рассчитывают для двух режимов: для максимальной и минимальной нагрузки. Для этого необходимо по заданному отклонению напряжения найти напряжение на шинах ГПП для обоих режимов по формулам, кВ:

(27)

(28)

где kmax и kmin – максимальное и минимальное заданные в исходных данных отклонения напряжения на шинах ГПП в относительных единицах (см. табл. 1).

Напряжение на шинах наиболее удаленной подстанции в обоих режимах определяется по формуле, кВ:

. (29)

Отклонение напряжения на шинах наиболее удаленного потребителя, полученное по формуле (26), сравнивают с допустимым:

δUmax(min) ≤ δUдоп. (30)

Если условие (30) не выполняется для какого-либо из режимов, то необходимо увеличить сечение провода и проверку повторить.

studfiles.net

4 Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах

Продолжительность нагрузок: зима – 185 суток (), лето –180 ()

4.1 Расчет для варианта схемы 1

Трансформаторы Т-1, Т-2 – ТДЦ-80000/110. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов, для этого трансформатора: ,,,

Годовые потери энергии в стали одного трансформатора:

Годовые потери энергии в меди для одного двухобмоточного трансформатора определяются по формуле:

Трансформатор Т-3 и Т-4 – АТДЦТН-125000/220/110-У1. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов, для этого трансформатора: ,,,,,,,,.

Годовые потери энергии в стали автотрансформатора:

Годовые потери энергии в меди в трехобмоточном автотрансформаторе определяются для каждой из обмоток НН, ВН, СН в соответствии с их загрузкой.

Удельные потери в обмотках автотрансформатора:

(1)

(2)

(3)

где – коэффициент выгодности определяется по формуле:

Годовые потери энергии в меди в обмотках автотрансформатора определяются по формулам:

Годовые потери энергии в меди в трансформаторе равны:

    1. Расчет для варианта схемы 2

Трансформаторы Т-1, Т-2 – ТДТН – 63000/110. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов, для этого трансформатора: ,,,,,,,,.

Годовые потери энергии в стали одного трансформатора:

Годовые потери энергии в меди в трехобмоточном трансформаторе определяются для каждой из обмоток НН, ВН, СН в соответствии с их загрузкой.

Удельные потери в обмотках трехобмоточного трансформатора:

Годовые потери энергии в меди в обмотках трансформатора определяются по формулам:

Годовые потери энергии в меди в автотрансформаторе равны:

Трансформатор Т-3 – ТД-80000/220. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов, для этого трансформатора: ,,,

Годовые потери энергии в стали одного трансформатора:

Годовые потери энергии в меди для одного двухобмоточного трансформатора определяются по формуле:

Трансформатор Т-4 – ТДЦ-125000/220. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов, для этого трансформатора: ,,,

Годовые потери энергии в стали одного трансформатора:

Годовые потери энергии в меди для одного двухобмоточного трансформатора определяются по формуле:

  1. Технико-экономическое сравнение структурных схем электростанций

Проведем технико-экономический расчет и сравнение между двумя системными схемами электростанции.

Для каждого из сравниваемых вариантов выбора трансформаторов намечается наиболее целесообразная схема электрических соединений РУ на всех напряжениях.

Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными затратами:

  (7)

где  – капиталовложения на сооружения электроустановки, у.е;

– нормативный коэффициент экономической эффективности;

 – годовые эксплуатационные издержки, у.е/год;

  – ущерб от недоотпуска электроэнергии, у.е/год.

В учебном проектировании сравнение вариантов производится без учета ущерба, т.к. это составляющая предполагает определение надежности питания, вероятности и длительности аварийных отключений и других вопросов, рассматриваемых в специальной литературе. При сравнении схем допустимо учитывать капиталовложения только по отличающимся элементам.

Стоимость трансформаторов можно определить по выражению:

 

(8)

 

где – заводская стоимость трансформаторов;

– коэффициент, учитывающий стоимость ошиновки, аппаратов грозо-защиты, заземления, контрольных кабелей до щита управления, строительных и монтажных работ, а также материалов.

         Годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле:

 

(9)

 

где  – издержки на амортизацию и обслуживание;

и – соответствующие отчисления в %;

– издержки, связанные с потерями электроэнергии:

 

(10)

                                             

где – стоимость 1 кВт·ч потерь электроэнергии, у.е./кВт·ч;

    – потери электроэнергии в элементах схемы, кВт·ч.

При выполнении РГР допускается принять ., , .

Отчисления на амортизацию и обслуживание равны:

Для варианта 1:

Для варианта 2:

Таблица 5 – Технико-экономическое сравнение вариантов

Наименование элемента

Заводская стоимость единицы, тыс у.е.

1 вариант

2 вариант

Кол-во ед., шт

Сумма, тыс.у.е.

Кол-во ед., шт

Сумма, тыс.у.е.

1. ТДЦ-80000/110

113.7

2

341.1

2. Трансформатор

АТДЦТН-125000/220/110-У1

195

2

546

3. Ячейка ЗРУ 10 кВ

20

1

20

4. Ячейка ОРУ 110кВ

30

1

30

5. Ячейка ОРУ 220кв

80

1

80

Итого:

1017.1

6. ТДТН – 63000/110

126

2

378

7. ТД-80000/220

133.7

1

187.18

8. ТДЦ-125000/220

186

1

260.4

9. Ячейка ЗРУ 10кВ

20

1

20

10. Ячейка ОРУ 110кВ

30

1

30

11. Ячейка ОРУ 220кВ

80

1

80

Итого:

955.58

Таблица 6 – Окончательный результат технико-экономического сравнения

Затраты

1 вариант

2 вариант

1 Расчетные капиталовложения,

К, тыс.у.е

1017.1

955.58

2 Отчисления на амортизацию и обслуживание, , тыс у.е

3 Стоимость потерь энергии, ., тыс.у.е.

4 Приведенные минимальные затраты, З, тыс. у.е.

Разница в затратах между вариантами 1 и 2 составляет:

что позволяет принять, как наиболее экономичный вариант 2.

studfiles.net

4.2. Расчет потерь напряжения в трансформаторах

ПОДСТАНЦИЙ ПС-1, ПС-2, ПС-3.

Расчет потерь напряжения проводим для двух режимов:

1 Нормальный режим при 100% нагрузке.

2 Нормальный режим при 25% нагрузке.

Подстанция ПС-1

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-1 при 100% нагрузке определяется по формуле:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-1 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем коэффициент трансформации:

.

где n– номер задействованной ступени регулирования РПН (РПН позволяет регулировать напряжение в пределах6).

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-1 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-1 при 25% нагрузке определяется по формуле:

,

.

Напряжение на шинах низкой стороны подстанции ПС-1 при 25% нагрузке:

,

.

Подстанция ПС-2 (точка K).

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем коэффициент трансформации:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Подстанция ПС-2 (точка C).

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем коэффициент трансформации:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Подстанция ПС-3

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-3 при 100% нагрузке определяется по формуле:

.

Потери напряжения в трансформаторе подстанции ПС-3 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем коэффициент трансформации:

,

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-3 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны трансформатора подстанции ПС-3 при 25% нагрузке определяется по формуле:

,

.

Напряжение на шинах низкой стороны подстанции ПС-3 при 25% нагрузке:

,

.

4.3. Расчет потерь напряжения в линиях 10кв

Рассмотрим линию 10кВ изображенную на рисунке.

G 10n

L13 L14

S10 Sn

Рис. 14. Линия 10 кВ. Участок G-n

Находим мощности, протекающие по участкам:

,

.

Активное и индуктивное сопротивление участка G-10:

,

.

Активное и индуктивное сопротивление участка 10-n:

,

.

Определяем потери напряжения при 100% режиме нагрузки.

Напряжение в узле 10 определяется по формуле:

,

.

Потеря напряжения на участке G-10:

.

Напряжение в узле 10:

.

Напряжение в узле nопределяется по формуле:

.

Потеря напряжения на участке 10-n:

.

Напряжение в узле n:

.

Определяем потери напряжения при 25% режиме нагрузки.

Напряжение в узле 10 определяется по формуле:

.

Потеря напряжения на участке G-10:

Напряжение в узле 10:

.

Напряжение в узле nопределяется по формуле:

.

Потеря напряжения на участке 10-n:

Напряжение в узле n:

.

Рассмотрим линию 10кВ изображенную на рисунке.

D 8 9 m

L10 L11 L12

S8 S9 Sm

Рис. 15. Линия 10 кВ. Участок D-m

Находим мощности, протекающие по участкам:

,

,

.

Сопротивления участков:

,

,

,

,

,

,

Определяем потери напряжения при 100% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Рассмотрим линию 10кВ изображенную на рисунке.

С 6 7

L7 L8

S6 S7

Рис. 16. Линия 10 кВ. Участок C-7

Находим мощности, протекающие по участкам:

,

.

Сопротивления участков:

,

,

,

,

Определяем потери напряжения при 100% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25% режиме нагрузки.

,

,

,

,

.

Рассмотрим линию 10кВ изображенную на рисунке.

K 1 1’ 2 3

L1 L2 L3 L4

S1 S1’S2 S3

Рис. 17. Линия 10 кВ. Участок K-3

Находим мощности, протекающие по участкам:

,

,

.

Сопротивления участков:

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 100% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

кВ,

,

,

.

Рассмотрим линию 10кВ изображенную на рисунке.

1’ 4 5

L5 L6

S4 S5’

Рис. 18. Линия 10 кВ. Участок 1’-5

Находим мощности, протекающие по участкам:

,

.

Сопротивления участков:

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 100% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25% режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

.

studfiles.net


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта