Проверка силовых трансформаторов по допустимости систематических и аварийных перегрузок.

Согласно ПУЭ, электроприёмники первой и второй категории надёжности должны обеспечиваться электроснабжением от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, Следовательно, выбираем двухтрансформаторную подстанцию.

Выбор мощности трансформаторов производится на основании расчётной нагрузки в нормальном режиме работы с учётом режима работы энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В послеаварийном режиме для надёжного электроснабжения потребителей предусматривается их питание от оставшегося в работе трансформатора. При этом часть неответственных потребителей с целью снижения нагрузки трансформатора может быть отключена.

Осуществим выбор номинальной мощности силовых трансформаторов по имеющемуся суточному графику нагрузки (рис. 1).

Рис. 1

Суточный график нагрузки

Для подсчёта допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуем в эквивалентный двухступенчатый график.

Предполагая, что мощность трансформатора неизвестна, для преобразования графика используем приближённый подход. Найдём среднюю нагрузку из суточного графика по формуле

. (1)

S_СР=кВ∙ А.

На исходном графике нагрузки трансформатора выделим пиковую часть из условия S_пик > S_ср и проведём линию номинальной мощности трансформатора S_ном, она же линия относительной номинальной нагрузки К = 1. Выделим на графике участок перегрузки продолжительностью h ’.

Оставшуюся часть исходного графика с меньшей нагрузкой разбиваем на т интервалов D t_j, а затем определяем значения S_1, S₂, S_m.

Рассчитаем коэффициент начальной нагрузки К₁ эквивалентного графика по формуле

, (2)

где S_н1 – начальная нагрузка, МВ× А;

S₁, S₂, …, S_m – значения нагрузки в интервалах Dt_1, Dt_2, …, Dt_m.

K₁=.

Участок перегрузки h’ на исходном графике нагрузки разбиваем на р интервалов D h_p в каждом интервале, а затем определим значения , , .

Рассчитаем предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки в интервале h =Dh₁+ Dh₂ +…+ Dh_р по формуле

. (3)

.

Полученное значение сравниваем с =1, 67 исходного графика нагрузки: < 0, 9× = 1, 50. Принимаем = 1, 51 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле

. (4)

h= ч.

Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки +140 ⁰С, наибольшая температура масла в верхних слоях +95 ⁰С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает +108 ⁰С.

По полученным значениям К₁ = 0, 73 и h = 8, 97 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10, 00 ⁰С по ГОСТ 9680-77 определяем допустимое значение перегрузки = 1, 37. Трансформатор не может систематически перегружаться по данному графику нагрузки, т.к. = 1, 51.

Номинальная мощность силового трансформатора находится из выражения

. (5)

=8126 кВ∙ А.

На основании выполненного расчёта примем к рассмотрению два варианта трансформаторов: вариант 1 – трансформаторы с номинальной мощностью 10000 кВ× А; вариант 2 – трансформаторы с номинальной мощностью 16000 кВ× А.

Вариант 1.

Коэффициент загрузки трансформаторов варианта 1 в часы максимума нагрузки определим по формуле

. (6)

.

Рассчитаем предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки по формуле (3)

.

Полученное значение сравниваем с =1, 24 (рис. 1) исходного графика нагрузки: < 0, 9× = 1, 11. Принимаем = 1, 18 и корректируем продолжительность перегрузки по формуле (4)

h= ч.

Допустимая систематическая перегрузка за счёт неравномерности суточного графика составит К_{, доп} = 1, 50 по ГОСТ 9680-77 при h = 2, 00 ч, уточнённом значении К_з1 = 0, 72 и средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10, 00 ⁰С. Следовательно, такая перегрузка допустима.

Проверим возможность перегрузки намеченных трансформаторов при выходе из строя одного из них. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140⁰С) и температурой масла в верхних слоях (115 ⁰С). Длительные аварийные перегрузки масляных трансформаторов допускаются в соответствии со следующим правилом: трансформатор можно перегружать на 40% сверх номинального тока в течение не более 5 суток подряд на время максимумов нагрузки общей продолжительностью не более 6 часов в сутки при условии, что коэффициент предшествующей нагрузки не превышает 0, 93.

При отключении одного трансформатора мощностью 10000 кВ× А расчетный коэффициент аварийной перегрузки составит К_{, ав} =2, 22. Допустимый коэффициент аварийной перегрузки Kав доп=1, 50 найдём по ГОСТ 9680-77 в зависимости от h = 10, 14 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10, 00 ⁰С. Следовательно, такая перегрузка недопустима.

Вариант 2.

Коэффициент загрузки трансформаторов варианта 2 в часы максимума нагрузки определим по формуле (6)

.

Перегрузка в рассматриваемом варианте отсутствует.

При отключении одного трансформатора мощностью 16000 кВ× А расчетный коэффициент аварийной перегрузки составит К_{, ав} =1, 39. Допустимый коэффициент аварийной перегрузки Kав.доп=1, 50 найдём по ГОСТ 9680-77 в зависимости от h = 7, 19 ч при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика q_охл = -10, 00 ⁰С.

Следовательно, такая перегрузка допустима.