Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции решение всех вариантов

Обновлено: 10.01.2025

Электроснабжение отрасли

Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции при минимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении. Расчет ЛЭП и выбор неизолированных проводов. Трансформаторы (автотрансформаторы) на узловой распределительной подстанции.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	17.11.2014
Размер файла	474,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Задание 1. Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции.

1. Составить структурную схему электростанции (ЭС).

2. Рассчитать и выбрать трансформаторы.

- коэффициент загрузки трансформаторов К_з;

- полную передаваемую мощность, с учетом потерь в трансформаторе S_лэп;

- напряжение линии электропередачи U_лэп.

1. Составляем структурную схему.

2. Определяется расчетная мощность трансформатора ГРУ.

Режим 1. При минимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении.

Режим 2. При максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении.

Режим 3. При отключении одного генератора и максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении.

Условия выбора мощности трансформаторов подключенных к ГРУ:

3. Определяется расчетная мощность блочного трансформатора.

Выбираем мощность блочного трансформатора.

4. Определяется передаваемая мощность.

5. Согласно шкале напряжений принимается

6. Полная передаваемая мощность без учета потерь.

с учетом потерь

7. Выбираем трансформаторы.

Для блочного - 2

8. Коэффициент загрузки трансформаторов

Ответ: На ЭС выбраны трансформаторы связи

ГРУ - 3Ч ТДЦ 80000/220/6,3, БЛ - 2Ч ТДЦ 80000/220/6,3,

Задание 2. Расчет ЛЭП и выбор неизолированных проводов.

1. Составить структурную схему ЛЭП.

2. Рассчитать и выбрать проводники.

3. Определить потери , .

1. Составляем структурную схему ЛЭП.

2. Определяется максимальный расчетный ток в линии.

3. По экономической плотности тока определяется расчетное сечение проводов и приводится к стандартному значению.

Выбираем для ВЛ наружной прокладки провод

АСК - 3Ч(3Ч240), = 3 Ч 605 А

4. Определяется оптимальная длина ЛЭП.

5. Определяется сопротивление ЛЭП.

5. Определяются потери мощности ЛЭП.

с учетом потерь

6. Определяются потери напряжения в ЛЭП.

Ответ: ВЛ - АСК - 3Ч(3Ч240), I _доп = 3 Ч605А, , L_лэп = 100 км

Задание 3. Расчет и выбор трансформаторов (автотрансформаторов) на узловой распределительной подстанции.

1. Составить структурную схему УРП.

2. Рассчитать и выбрать трансформаторы.

3. Проверить АТ на допустимость режима работы.

1. Составляем структурную схему УРП, для согласования четырех различных напряжений, наносятся необходимые данные.

2. Определяются полные мощности потребителей.

трансформатор электростанция генератор провод

3. Определяются расчетные мощности трансформаторов и автотрансформаторов по наибольшему значению.

Выбираются трансформаторы и автотрансформаторы, определяется К_з.

Проверяются АТ на допустимость режима работы.

4. Определяется баланс мощности по УРП.

Отрицательное значение означает, что ЭС не обеспечивает потребителей ЭЭ полностью и 283,9 МВА берется из ЭНС.

Ответ: На УРП установлены:

Задание 4. Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе.

1. Определить потери мощности за год (

2. Определить потери энергии за год (

1. Определяются потери активной мощности в трансформаторе.

2. Определяются потери реактивной мощности в трансформаторе.

3. Определяются полные потери мощности в трансформаторе.

4. Определяются потери активной энергии в трансформаторе.

5. Определяются потери реактивной энергии в трансформаторе.

6. Определяются полные потери энергии в трансформаторе.

Ответ: Годовые потери в трансформаторе ГРУ ЭС:

Литература

1. Шеховцов В.П., «Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования.» - Москва, «ФОРУМ - ИНФРА - М», 2005.

Подобные документы

Электроснабжение и электрообслуживание узловой распределительной подстанции

Виды электроустановок в системе электроснабжения. Электроснабжение узловой распределительной подстанции. Расчет электрических нагрузок. Выбор мощности силовых трансформаторов. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры. Расчет защитного заземления.

курсовая работа [303,3 K], добавлен 28.04.2011

Электроснабжение и электрооборудование узловой распределительной подстанции

Характеристика электрооборудования узловой распределительной подстанции. Расчет электрических нагрузок, компенсация реактивной мощности, выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов и места расположения подстанции. Расчет токов короткого замыкания

курсовая работа [99,3 K], добавлен 05.06.2011

Проектирование районной понизительной подстанции напряжения в 35/6кВ разных мощностей

Проект проходной подстанции 35/10 кВ. Выбор схем электрических соединений на высоком и на низком напряжении, построение графиков нагрузки. Выбор числа и мощности трансформаторов, расчет на перегрузочную способность. Расчет токов аварийных режимов.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 17.11.2014

Проект узловой подстанции 330/35/6

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов и сечений проводов питающих высоковольтных линий. Разработка принципиальной электрической схемы подстанции. Расчет токов короткого замыкания. Проверка электрических аппаратов и токоведущих частей подстанции.

курсовая работа [498,0 K], добавлен 24.11.2012

Подстанция 220 кВ

Составление структурной схемы подстанции. Выбор основного оборудования: числа и мощности трансформаторов связи, перетоки мощности на подстанции. Расчет количества линий на высшем низшем напряжении. Выбор схемы распределительных устройств, схема нужд.

курсовая работа [359,5 K], добавлен 30.04.2011

Расчет трансформаторной подстанции для питания потребителей

Расчет нагрузки и выбор главной схемы соединений электрической подстанции. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов и проводников. Релейная защита, расчет заземления подстанции.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 17.12.2014

Проект электрической сети с напряжением в 110 кВ

Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электрической подстанции. Определение приведенной и расчетной нагрузок подстанции. Предварительный расчет электрической сети: расчет и выбор сечения проводов, схем подстанции. Определение капитальных затрат.

ВЫБОР ЧИСА И МОШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ) СВЯЗИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Число и мощность трансформаторов (автотрансформаторов) электростанции, связывающих сборные шины РУ различных напряжений, определяются величиной перетока мощности в нормальном режиме и аварийном, когда возможно отключение самого крупного блока, генератора и трансформатора (автотрансформатора). При этом учитываются степень ответственности (категорийность) потребителей, питающихся со сборных шин электростанции и аварийный резерв мощности в энергосистеме, который принимается в пределах 10-12% от установленной мощности генераторов[1].

Если с шин электростанции питаются потребители первой и вторй категории, то необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов (автотрансформаторов).

Выбор мощности трансформаторов (автотрансформаторов) связи производится с учетом длительных (систематических) и аварийных перегрузок.

Принимая во внимание целый ряд технико-экономических преимуществ автотрансформаторов перед трансформаторами и учитывая коэффициент выгодности, целесообразно для связи сборных шин РУ различных напряжений применить по возможности автотрансформаторы (необходимо ориентировочное технико-экономическое сравнение). В большинстве случаев следует ориентироваться на установку трехфазных трансформаторов (автотрансформаторов), а группу из однофазных применять только в тех случаях, когда отечественная промышленность не выпускает трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) такой мощности или это связано с транспортными ограничениями.

При наличии трех напряжений необходимо стремится к применению трех обмоточных трансформаторов (автотрансформаторов).

Трех обмоточные трансформаторы применяются в тех случаях, когда хотя бы один из повышенных напряжений не имеет глухого заземления нейтрали. Если нейтрали в сетях в сетях обоих повышенных напряжений глухазаземлены, то целее целесообразно применять автотрансформаторы, дающие большой экономический эффект как по капитальным вложениям, так и поп потерям электроэнергии/1-6/. На электростанциях со сборными шинами генераторного напряжения суммарную мощность трансформаторов связи выбирают по условиям :

где – суммарная мощность трансформатора связи, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в нормальном режиме, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в аварийном режиме, МВА;

– установленная мощность генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения, МВА;

– нагрузка с.н. при максимальной нагрузке генераторов, МВА;

– соответственно коэффициенты допустимы систематической и аварийно перегрузок трансформаторов, определяемые по рекомендации ГОСТ /4/.

Вопрос о систематических перегрузках трансформаторов связи при проектировании ТЭЦ, как правило, не рассматривается, он возникает только в условиях эксплуатации, когда нагрузка становится отличной от расчетной. При этом используются кривые нагрузочной способности трансформаторов согласно ГОСТам [4,5,6].

На блочных электростанциях мощность трансформаторов (и мощность трансформаторов ТЭЦ, соединенных в блоке с генераторами) определяется по мощности блока с учетом нагрузки собственных нужд

– нагрузка собственных нужд при максимальной нагрузки генратора.

Номинальная мощность автотрансформатора блока должна удовлетворять условиям:

где – коэффициент типовой мощности или коэффициент выгодности автотрансформатора.

Как известно, автотрансформатор имеет электрическую связь между обмотками ВН и СН. Третья обмотка НН всегда соединена в треугольник и имеет трансформаторную связь с обмоткой ВН и СН. Автотрансформатор характеризуется номинальной (проходной) мощностью и типовой мощностью .

Связь указанных мощностей определяется через коэффициент типовой мощности автотрансформатора.

При выборе схемы АТ необходимо тщательно анализировать возможные режимы работы. АТ имеет следующие режимы/3/:

1) Автотрансформаторной с передачей из сети ВН в сеть СН и наоборот (третичная обмотка не нагружена);

2) Комбинированные режимы трех обмоточных автотрансформаторов наиболее часто встречаются

Характерными являются следующие два:

В схемах, где устанавливают АТ с использованием третичной обмотки для подключении генератора, номинальная мощность определяется:

Мощность автотрансформаторов, связывающих разные сети, выбираются по максимальной величине, перетока между распределительными устройствами высокого и среднего напряжения, которая определяется по наиболее тяжелому режиму. Расчетным режимом в частности может быть выдача мощности из РУ среднего напряжения в РУ высокого напряжения, имеющее связь энергосистемы. Более тяжелым режимом может оказаться режим передачи мощности из РУ высокого напряжения в РУ среднего напряжения при максимальной нагрузке на шинах среднего напряжения и отключении одного из блоков генератор-трансформатор, присоединенных к этим шинам. Условием выбора трансформаторов связи сетей является:

где – величина перетока мощности между сетями А и Б, МВА.

Блочные двухобмоточные трансформаторы принимаются без регулирования напряжения под нагрузкой /4/.

Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (как блочные, так и связанные) должы иметь устройство регулирования напряжения под нагрузкой на одном из повышенных напряжений.

При выборе трансформаторов должно быть рассмотрено несколко равноценных варианта установки их числа, мощности и типа, а затем для них производятся технико – экономические сравнения. При этом в капитальные вложения включаются не только стоимость трансформаторов, но и стоимость ячеек, стоимость РУ всех напряжений. Поэтому для каждого из сравниваемых вариантов выбора трансформаторов намечается наиболее целесообразное схема электрических соединений РУ на всех напряжениях, а по ней определяется количество ячеек и стоимость РУ. Стоимость одной ячейки зависит от типа устанавливаемого в ней электрооборудования (аппаратов), определяемого по номинальным параметрам и величине токов короткого замыкания. Следовательно, для каждого варианта должен быть сделан ориентировочный расчет токов короткого замыкания.

Для технико – экономических сравнений вариантов необходимо определить не только капитальные вложения, но и стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах и реакторах. Потери энергии определяются на основе графиков электрических нагрузок.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ РАСМАТРИВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Основными техническими показателями структурной схемы являются:

1) Минимальное количество трансформаторов и автотрансформаторов;

2) Режимное гибкость, т.е. способность выдать необходимой мощности эл.сети;

3) Однотипность оборудования;

4) Равномерность износа генераторов и трансформаторов;

5) Обеспечение допустимого уровня токов в короткого замыкания.

Экономическая целесообразность схемы соединении определяются минимальными затратами.

где – нормативной коэффициент экономические эффективности;

К – капиталовложение на содержание электростанций тыс.тг. ;

И – годовые эксплуатационные издержки тыс. тг. год;

У – ущерб не до отпуска электроэнергии, тыс. тг.

Отсутствие в настоящее время достоверных, отработанных на научно основе общепризнанных графических данных о надежности элементов энергосистем, а также о величине удельного или возможного народнохозяйственного ущерба вынуждает производит выбор схем по упрощенной формуле расчетных затрат без учета ущерба и показателей надежностей:

При оценке технико – экономических показателей схем электрических соединений допустимо учитывать капиталовложение только по отличающимся элементов различных вариантов схем.

При определение стоимости трансформаторных установок необходима пользоваться следующим выражением:

где – заводская стоимость трансформаторов, табл. 3.3[4].

Для посчета капитальных вложений рекоминдуется следующая форма (табл.5.1).

Наименование элемента	Расчетная стоим.ед.	1 вариант	2 вариант
кол.единю	сумма	кол.единю	сумма
1. Трансформатор (автотрансформатор) 2. Ячейка РУ с выключателем
Итого:	К₁	К₂

В годовые эксплуатационные расходы входят амортизационные (в том числе и расходы на капитальные ремонты) расходы на текущий ремонт и стоимость потерь электроэнергии.

Годовые эксплуатационные расходы на амортизацию и обслуживание определяют так:

Издержки, вызванные потерями электроэнергии в проэктируемой электростанции за год, тенге/год

где – средняя себестоимость электроэнергии и электросистеме, тг/кВт.ч, зависящая от времени использования максимальной нагрузки и географического месторасположения электростанции;

– годовые потери электроэнергии в элементах схемы (трансформаторы, реакторы, токопроводы, кВт.ч).

Годовые потери электроэнергии в трансформаторе (автотрансформаторе) определяются по формулам:

1) Трехфазные двухобмоточные трансформаторы

где n – количество трансформаторов;

– мощность, теряемая в магнитопроводах трансформаторов или потери холостого хода, кВт. Определяется по табл.3.3[4];

– номинальная мощность трансформатора;

– соответственно зимняя и летняя суммарная нагрузка трансформаторов по суточным графикам;

– соответственно продолжительности рассматриваемых ступеней по зимнему и летнему суточными графикам трансформатора, час;

– соответственно число зимних и летних дней в году.

2) Трехфазные трехобмоточные трансформаторы

где – суммарные мощности соответственно на сторонах высокого, среднего и низкого напряжений трансформаторов по ступеням графика;

– продолжительность рассматриваемых ступеней графиков соответственно но сторонах высокого, среднего и низкого напряжений трансформатора;

– номинальные мощности соответственно обмоток высокого, среднего и низкого напряжений трансформатора;

– потери короткого замыкания отдельных обмоток трансформатора.

Если мощность каждой обмотки равна 100% , то потери отдельных обмоток находятся соотношений:

Если в справочнике дана величина [4], то потери каждой обмотки одинаковы и равны 0.5 , т.е.

Если обмотки низшего или среднего напряжения имеют

Что допускает ГОСТ на трансформаторы, то потери короткого замыкания и находятся умножением на коэффициенты 0.67; 0.5.

3) Трехфазные трехобмоточные трансформаторы с обмотки низкого напряжения, расщепленной на две ветви.

Расчеты производят по соотношению (5.8) для трехобмоточных трансформаторов принимая и

Указанные величины подставляются в соотношение (5.7, 5.8) вместо : мощности находятся по графикам нагрузки этих обмоток.

4) Автотрансформаторы трехфазные обмоткой низкого напряжения.

Заводы – изготовители согласно ГОСТам должны давать три значения:

Зная их потери в автотрансформаторах, можно определить аналогично подсчету потерь трехобмоточных трансформаторов по соотношению (5.8).

Максимальная мощность обмотки низшего напряжения автотрансформатора и нагрузочные потери в автотрансформаторах относятся к .

Нагрузочные потери отдельных обмоток находятся из соотношений:

Окончательно, вариант структурной схемы выбирают по данным таблицы 5.2.

№	Затраты	1 вариант	2вариант
1. 2. 3. 4.	Расчетные капиталовложения тыс. тг. Отчисление на амортизацию, тыс. тг./год. Стоимость потерь энергии, тыс. тг./год. Приведенные минимальные затраты, тыс. тг.
Итого:

Выбор варианта должен быть полностью отражен в пояснительной записке курсового проекта.

Алгоритм выбора числа и мощности трансформаторов

3.1. Определяют число трансформаторов в зависимости от категории потребителей по требуемой степени надежности электроснабжения:

– для потребителей 1 – ой и 2 – ой категории устанавливают 2 трансформатора, причем для потребителей 1 – ой категории должно предусматриваться наличие автоматическоговключения резерва (АВР);

– для потребителей 3 – ей категории устанавливают как правило один трансформатор.

3.2. По расчетной нагрузке намечают два возможных вариантамощности трансформатора.

3.3. Проверяют работу трансформаторов в нормальном режиме:

(трансформаторы должны обеспечивать питание всех электроприемников с коэффициентом загрузки 0,7– 0,75 ), коэффициент загрузки К_з определяют по формуле:

где N – число трансформаторов;

- номинальная мощность одного трансформатора

3.4. Проверяют работу трансформатора по перегрузочной способности в послеаварийном режиме при отключении одного из трансформаторов (при выходе одного трансформатора из строя второй трансформатор не должен быть перегружен более чем на 40 % в течение пяти суток по 6 ч каждые сутки)

3.5. Рассчитывают экономические показатели:

– Находят стоимость потерь электроэнергии по формуле:

Т_м – число часов использования максимума нагрузки, находят по табл. 3.1, для нефтепромысловых установок – по табл. 3.2;

К_ип – коэффициент изменения потерь, К_ип = 0,03 кВт/кВАр [6];

I_хх – ток холостого хода, %;

U_к – напряжение короткого замыкания, %.

Определяют капитальные затраты по формуле:

где С _тр – стоимость одного трансформатора, руб. (табл.3.5)

Находят амортизационные затраты по формуле:

где К_а – нормативный коэффициент, учитывающий отчисления на эксплуатацию и амортизацию трансформатора,К_а = 9%[6]

Находят приведенные затраты по формуле:

где р– нормативный коэффициент эффективности, р = 0,12 [6].

е) Выбирают вариант с наименьшими затратами, если в результате расчетов оказалось, что З₁<З₂, а К₁>К₂, то рассчитывают срок окупаемости Т_ок по формуле:

если срок окупаемости меньше нормативного срока окупаемости Т_норм = 7 – 8 лет, т.е. Т_ок<Т_норм, то выбирают вариант с меньшимисуммарными затратами ( З ); если Т_ок>Т_норм, то выбирают вариант с меньшими капитальными затратами (К).

Результаты расчетов сводят в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты расчета по выбору трансформаторов

Таблица 2.1 - Средние значения числа часов использования максимума нагрузок [ 6, табл. 6.30]

Потребители	Т_м, ч
Промышленные по сменности
односменные	2000-3000
двухсменные	3000-4500
трехсменные	4500-8000
Промышленные по отраслям
Топливная:
угледобыча	4500-6500
нефтедобыча	7000-7500
нефтепереработка	6000-8000
торфоразработка	2000-2500
металлургия	6500
горнорудная	5000
Химическая ( заводы )	7000-8000
Машиностроительная и металлообрабатывающая ( заводы ):
тяжелого машиностроения	3800-4000
станкостроительный	3800-4000
электротехнического оборудования	4000-4500
инструментальный	4000-4200
шарикоподшипниковый	5000-5300
авторемонтный, паровозовагоноремонтный	3500-4000
приборостроительный	3000-3200
металлообрабатывающий	4300-4400
Деревообрабатывающая и лесная	2500-3000
Легкая:
обувная	3000
текстильная	4500
Пищевая:
холодильник	4000
маслоконсервный завод	7000
молокозавод	4800

Таблица 2.2 - Средние значения числа часов использования максимума нагрузок для основных электроприемников нефтепромысловых установок [ 2, табл. 21, 22]

Электроприемники	Т_м, ч
Погружные бесштанговые электронасосные установки	6500
Станки – качалки	6500
Блоки-гребенки	6500
Замерные установки « Спутник »	7500
Буровые станки	3500
Установки подготовки нефти	6000
Перекачка нефти	5000-6000
Реагентные установки	7500
Основные агрегаты БКНС	6500
Дренажные насосы	5500
Воздушные компрессорные	5000
Газовые компрессорные	5500
Насосы водозаборных скважин	6500
Основные агрегаты нефтенасосных станций	6500

Таблица 2.3 - Технические данные трехфазных двухобмоточных трансформаторов [ 6, табл.27.6]

Расчет и выбор трансформаторов

Вопросы, подлежащие разработке

Составление структурной схемы электростанции

Расчет и выбор трансформаторов

Эксплуатация генераторов

Срок представления курсовой работы к защите 12.04. 2017 г.

Руководитель работы (Е. В. Чуркина)

Студент (Фролов С.Н.)

Аннотация

В данной курсовой работе, для осуществления выборки трансформаторов и составления структурной схемы электростанции в течении нескольких этапов, были произведены расчеты мощностей трех режимов и последующий выбор наибольшей из них. Были рассчитаны полная расчетная мощность, высокое напряжение, низкое напряжение. На основе этих расчетов были определены условия выбора мощности блочных трансформаторов и трансформаторов, подключённых к ГРУ, при помощи этих условий была произведена выборка трансформаторов и было осуществлено построение структурной схемы электростанции. Также рассмотрели принципы эксплуатации трёх типов выключателей.

С. 20. Ил. 2. Табл. 1. Литература 2 назв.

Оглавление

1 Составление структурной схемы электростанции. 5

2 Расчет и выбор трансформаторов. 6

4 Эксплуатация генераторов. 11

Список использованных источников. 20

Составление структурной схемы электростанции

Составим структурную схему электростанции и нанесем на нее исходные данные:

Рисунок 1 – Структурная схема электростанции

В дальнейшем, нам будет необходимо произвести выбор блочных трансформаторов и трансформаторов ГРУ, и нанести их на исходную схему.

Расчет и выбор трансформаторов

Поскольку отсутствуют графики электрической нагрузки для трансформаторов, подключённых к ГРУ, вычислим мощности трех режимов и выбираем наибольшую из них.

Рассчитаем необходимые величины для расчета мощностей трех режимов.

Рассчитаем активную мощность одного генератора и его собственных нужд:

Пассчитаем реактивную мощность одного генератора и его собственных нужд:

Рассчитаем реактивную минимальную и максимальную нагрузки на генераторном напряжении:

Найдем новое число генераторов, подключенных к ГРУ для третьего режима

Мощность первого режима рассчитывается при минимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

Мощность второго режима рассчитывается при максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

Мощность третьего режима рассчитывается при отключении одного генератора и максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

Максимальная расчётная мощность у первого режима:

Условие выбора мощности трансформатора, подключенного к ГРУ, имеет вид:

При блочном подключении трансформаторов и генераторов:

Условие выбора мощности блочного трансформатора:

Чтобы выбрать трансформаторы необходимо знать полную расчетную мощность, высокое напряжение, низкое напряжение.

При расчете высокого напряжения, нужно предварительно определить активную мощность, которая передаётся от электростанции в ЛЭП. Её найдём из следующего выражения:

Высокое напряжение определяют из следующего соотношения:

Используя шкалу напряжений выбираем значение U_вн:

Рассчитаем полную передаваемую мощность без учета потерь:

Полная передаваемая мощность с учетом потерь определяется как:

Приближенно потери в трансформаторах можно определить из следующих соотношений:

Выбираем трансформаторы по справочным данным – таблицы А.1-А.3 в соответствии с условиями выбора трансформаторов.

Трансформаторы ГРУ: ТДН – 16000/110. Блочный трансформатор: ТДН – 16000/110. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 1.

Таблица 1– Паспортные данные трансформаторов

Тип	ВН, кВ	НН, кВ	,кВт	,кВт	U_кз,%	I_xx,%
ТДН – 16000/110	10,5	0,7

Определим коэффициенты загрузки трансформаторов

;

Исключим 3 блочных трансформатора, так как они недогруженные. Тогда коэффициенты загрузки трансформаторов будут равны:

;

Выбор числа и мощности трансформаторов

Вопросы, подлежащие разработке

Составить структурную схему электростанции

Рассчитать и выбрать трансформаторы

Эксплуатация выключателей

Срок представления курсовой работы к защите

Руководитель работы (Е. В. Чуркина)

Студент (С. Н. Фролов)

1 Выбор числа и мощности трансформаторов 4

2 Техническое обслуживание и ремонт оборудования электростанций 12

2.1 Общие положения 12

2.2 Плановый ремонт оборудования13

2.3 Планирование ремонта оборудования14

2.4 Подготовка к ремонту оборудования16

2.5 Вывод в ремонт и производство ремонта оборудования19

Выбор числа и мощности трансформаторов

Для выбора трансформаторов необходимо составить структурную схему. По исходным данным составляем структурную схему электростанции (рисунок 1) и наносятся данные.

При отсутствии графиков электрической нагрузки для трансформаторов, подключаемых к ГРУ, вычислим мощности трех режимов и выберем наибольший из них.

Первый режим рассчитывается при минимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

, (1)

где и - активная мощность одного генератора и мощность, потребляемая на его собственные нужды, Мвт; и - реактивная мощность одного генератора и мощность, потребляемая на его собственные нужды, МВар; - активная минимальная нагрузка на генераторном напряжении, Мвт; - реактивная минимальная нагрузка на генераторном напряжении, МВар; - число генераторов, подключенных к ГРУ.

Найдем неизвестные величины, входящие в (1):

(2)

(3)

(4)

(5)

Рисунок 1. Структурная схема электростанции

Далее подставляем значения в формулы (2)-(6):

МВт,

МВар,

МВар.

Подставим данные величины в (1):

МВА.

Следующий режим рассчитывается при максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

, (6)

где - активная максимальная нагрузка на генераторном напряжении, МВт; - реактивная максимальная нагрузка на генераторном напряжении, МВар.

Реактивную максимальную нагрузку найдем из формулы:

(7)

Подставляя исходные данные в формулу (8) получаем:

МВар.

Далее подставляем полученные значения в (7):

МВА.

Третий режим рассчитывается при отключении одного генератора и максимальном потреблении нагрузки на генераторном напряжении:

(8)

где - новое число генераторов, подключенных к ГРУ.

Подставим значения в (9):

МВА.

Условия выбора мощности трансформаторов, подключенных к ГРУ, определяется из выражения:

(9)

где - максимальная расчетная мощность, МВА. Из приведенных выше расчетов видно, что = МВА.

Формула (10) примет вид:

МВА. (10)

При блочном подключении трансформаторов и генераторов мощность рассчитывается по формуле:

(11)

Подставив исходные данные в (12) получим:

МВА.

Условие выбора мощности блочных трансформаторов:

(12)

Для выбора трансформатора по справочнику необходимо знать полную расчетную мощность, высшее и низшее напряжения. Высшее напряжение ориентировочно определяется из соотношения:

, (13)

где - напряжение ЛЭП, кВ; - активная мощность, передаваемая от электростанции в ЛЭП, МВт.

Активную мощность, передаваемую от электростанции в ЛЭП найдем по формуле:

, (14)

где - количество генераторов на электростанции.

Подставим данные в (15):

, МВт.

По формуле (14) можем получить промежуток значения напряжения и выбрать класс напряжения по известной нормированной шкале напряжений:

кВ.

Выберем из полученного промежутка напряжение кВ.

Вычислим реактивную и полную передаваемую мощность без учета потерь по формулам:

(15)

. (16)

Подставляем значения в формулы (16) и (17):

МВар,

МВА.

Полную передаваемую мощность с учетом потерь в трансформаторах определяем как:

(17)

где - коэффициент потерь в трансформаторе, определяемый по таблице 2.

Таблица 2. Зависимость

	0,9	0,8	0,7	0,6
	1,02	1,06	1,08	1,085	1,09

Для исходного значения выбираем .

Определив значение , подставляем значения в формулу (18):

МВА.

Приближенно потери в трансформаторах можно определить из соотношения:

(18)

(19)

Подставим значения в (19),(20) и получим:

МВт,

МВар.

Трансформатор ГРУ: ТДН – 16000/110. Блочный трансформатор: ТДН – 16000/110. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 3.

Рисунок 2. Структурная схема электростанции с выбранными

Таблица 3. Паспортные данные трансформатора

Тип	ВН, кВ	НН, кВ	,кВт	,кВт	U_кз,%	I_xx,%
ТДН – 16000/110	10,5	0,7

Определим далее коэффициенты загрузки трансформаторов по формулам:

, (20)

, (21)

где и - фактическая нагрузка на трансформаторы, МВА; и - номинальные мощности трансформаторов, МВА.

Для трансформаторов ГРУ , а для блочных трансформаторов . Тогда можем рассчитать коэффициенты загрузки:

31 Выбор числа и мощности трансформаторов связи на тэц

Число трансформаторов связи на ТЭЦ обычно не превышает двух и выбирается из следующих соображений. При трёх или более секциях сборных шин ГРУ устанавливаются два трансформатора связи. Это позволяет создать симметричную схему и уменьшить перетоки мощности между секциями при отключении одного генератора. В остальных случаях, когда ГРУ состоит из одного – двух секций и выдаваемая в энергосистему мощность невелика, допустима установка одного трансформатора связи.

Трансформаторы связи должны обеспечить выдачу в энергосистему всей активной и реактивной мощности генераторов за вычетом нагрузок собственных нужд и нагрузок распределительного устройства генераторного напряжения в период минимума нагрузки, а также выдачу в сеть активной мощности, вырабатываемой по тепловому графику в нерабочие дни. Мощность трансформаторов связи выбирается с учётом возможности питания потребителей в летний период, когда при снижении тепловых нагрузок может потребоваться остановка теплофикационных агрегатов. Мощность, передаваемая через трансформатор, определяется с учётом cosj генераторов, нагрузки и потребителей собственных нужд:

Передаваемая через трансформатор связи мощность изменяется в зависимости от режима работы генераторов и графика нагрузки потребителей. При отсутствии таких графиков определяют мощность, передаваемую через трансформатор в трёх режимах: в режиме минимальных нагрузок, в режиме максимальных нагрузок и в аварийном режиме при отключении самого мощного генератора. По наибольшей расчётной нагрузке определяется мощность трансформаторов связи. При установке двух трансформаторов

7 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.

Цель лекции:

· ознакомление с принципами выбора количества силовых трансформаторов для обеспечения электроэнергией потребителей цеха,

· ознакомление со шкалой номинальных мощностей трансформаторов,

· определение требуемой мощности силовых трансформаторов.

Рекомендуемые файлы

Техническое задание Инженерия требований и спецификация программного обеспечения Маран Программная инженерия Программаня инженерия Антидемидович Математический анализ рабочая тетрадь инжа Инженерная графика

1. Выбор числа трансформаторов.

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из важных вопросов электроснабжения и построения рациональных сетей. В нормальных условиях трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей предприятия при их номинальной нагрузке.

Число трансформаторов на подстанции определяется требованием надёжности электроснабжения. С таким подходом наилучшим является вариант с установкой двух трансформаторов, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение потребителей цеха любых категорий. Однако если в цехе установлены приёмники только II и III категории, то более экономичными, обычно, являются однотрансформаторные подстанции. При проектировании внутризаводских сетей установка однотрансформаторных подстанций выполняется в том случае, когда обеспечивается резервирование потребителей по сети низкого напряжения, а также когда возможна замена повреждённого трансформатора в течение нормируемого времени.

Рис. 6.1 Схемы электроснабжения цеха с одним (а), и двумя (б) трансформаторами

Двухтрансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей II категории, либо при наличии потребителей I категории. Кроме того, двухтрансформаторные подстанции целесообразны при неравномерном суточном и годовом графике нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы при значительной разницей нагрузки в сменах. Тогда при снижении нагрузки один из трансформаторов отключается.

Задача выбора количества трансформаторов заключается в том, чтобы из двух вариантов (рис. 6.1 а и б) выбрать вариант с лучшими технико-экономическими показателями. Оптимальный вариант схемы электроснабжения выбирается на основе сравнения приведённых годовых затрат по каждому варианту:

где C_э,_i – эксплуатационные расходы i-го варианта, k_н,э – нормативный коэффициент эффективности, К_i – капитальные затраты i-го варианта, У_i – убытки потребителя от перерыва электроснабжения. Следует отметить, что при варианте рис. 6.1 (а) наступает полный перерыв в электроснабжении, и здесь питание потребителей по резервной линии на напряжение 0,4 кВ не может быть принято во внимание, так как такая схема аналогична двухтрансформаторной схеме, но с худшими показателями за счёт длинной лини 0,4 кВ.

При сравнении вариантов немаловажную роль играет вопрос о перспективном развитии предприятия. Так, например, если в настоящее время в цехе имеются потребители только второй категории, то рассмотрение вариантов имеет смысл. Но если, через год планируется переоборудование производства, и в цехе появляются потребители первой категории, то необходимо, безусловно, выбирать вариант с двумя трансформаторами.

В основном, установка двух трансформаторов обеспечивает надёжное питание потребителей. Это значит, что при повреждении одного трансформатора, второй, с учётом его перегрузочной способности, обеспечивает 100 % надёжность питания в течении времени, необходимого для ремонта трансформатора.

Но, бывают случаи, когда мощность уже существующих двух трансформаторов становится недостаточной, для обеспечения питанием всех приёмников, например, при установке более мощного оборудования, изменение режима работы электроприёмников и т.п. Тогда рассматриваются варианты установки более мощных трансформаторов на подстанции, либо установки третьего трансформатора для покрытия возросшей мощности. Второй вариант кажется предпочтительней, поскольку увеличивается надёжность подстанции, отпадает необходимость реализовывать старые трансформаторы и капитальные затраты на установку третьего трансформатора, как правило, значительно меньше, чем при переоборудовании всей подстанции. Но такой вариант возможен не всегда, например, при плотной застройке территории предприятия для дополнительного трансформатора просто может не хватить места. С другой стороны, происходит значительное усложнение схемы, которое может оказаться невозможной при работе трансформаторов в параллель. Поэтому рассмотрение вариантов производится в каждом конкретном случае индивидуально.

Кроме требований надёжности при выборе числа трансформаторов следует учитывать режим работы приёмников. Так, например, при низком коэффициенте заполнения графика нагрузки бывает экономически целесообразна установка не одного, а двух трансформаторов.

На крупных трансформаторных подстанциях, ГПП, как правило, число трансформаторов выбирается не более двух. Это обусловлено, главным образом тем, что стоимость коммутационной аппаратуры на стороне высшего напряжения предприятия соизмерима со стоимостью трансформатора.

1. Параллельная работа трансформаторов.

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов необходимо для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей в случае аварийного выхода из строя какого-либо трансформатора, либо отключение его для ремонта.

Параллельная работа трансформаторов целесообразна при работе электроустановки с переменным графиком нагрузки. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один трансформатор, для того, чтобы нагрузка оставшегося в работе трансформатора была близка к номинальной. При работе трансформатора с полной нагрузкой его эксплуатационные показатели будут достаточно высокими.

Параллельной работой трансформаторов называется такая работа, при которой одноимённые выводы как на первичной, так и на вторичной стороне соединены между собой. Работа трансформаторов при соединении одноимённых выводов только одной из обмоток не является параллельной работой. При нормальной параллельной работе уравнительные токи между параллельно включенными трансформаторами отсутствуют, нагрузка между трансформаторами распределяется пропорционально их мощностям, а токи нагрузки совпадают по фазе. Для обеспечения нормальной параллельной работы трансформаторов необходимо соблюсти следующие условия:

1. Группа соединений обмоток ВН и НН трансформаторов должна быть одинакова. При несоблюдении этого требования между обмотками трансформаторов будет циркулировать ток, по величине в несколько раз превосходящий номинальные токи трансформаторов.

2. Коэффициенты трансформации линейных напряжений при холостом ходе должны быть равны. При неодинаковых коэффициентах трансформации вторичные напряжения также неодинаковы, вследствие чего между замкнутыми контурами первичных и вторичных обмоток будут также протекать большие уравнительные токи. При нагрузке большую её часть принимает на себя тот трансформатор, который имеет более высокое вторичное напряжение при холостом ходе.

3. Напряжения короткого замыкания должны быть равны. Это требование вызвано тем, что при параллельной работе трансформаторов с различными значениями напряжений короткого замыкания нагрузка распределяется между ними прямо пропорционально их номинальным мощностям и обратно пропорционально напряжениям короткого замыкания. Параллельная работа трансформаторов с разными напряжениями короткого замыкания допустима при условии, что ни один из параллельно работающих трансформаторов при этом не будет перегружен.

4. Соотношение мощностей параллельно работающих трансформаторов не должно превышать 3:1. Несоблюдение этого требования приводит к перегрузке одного (менее мощного) при недогрузке другого (более мощного) из трансформаторов, в результате чего общая мощность включенных параллельно трансформаторов окажется неиспользованной.

2. Выбор номинальной мощности трансформаторов.

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчётной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, допустимой перегрузки трансформаторов.

Мощность силовых трансформаторов должна обеспечивать в нормальных условиях питание всех приёмников электроэнергии. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться наиболее целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания приёмников при отключении одного из трансформаторов, причём нагрузка трансформатора в нормальных условиях не должна вызывать сокращения естественного срока службы.

Надёжность электроснабжения достигается установкой на подстанции двух трансформаторов, которые, как правило, работают раздельно.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических или аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчёта которой положен тепловой износ изоляции трансформаторов. Если не учитывать нагрузочную способность трансформатора, то можно необоснованно завысить выбираемую установленную мощность, что экономически нецелесообразно. Исследования показали, что систематические перегрузки трансформаторов не приводят к заметному сокращению их срока службы. Это объясняется компенсацией недоиспользования трансформатора с нагрузками ниже номинальных.

Номинальной мощностью трансформатора называют мощность, на которую он может быть нагружен непрерывно в течение всего срока службы при нормальных температурных условиях окружающей среды.

(6.2)

После выбора трансформатора таким образом должна производиться проверка трансформатора по температурному режиму.

При превышении температуры окружающей среды для имеющегося графика нагрузок определяют повышенный износ изоляции и решают вопрос о допустимости этого износа. Если такой износ недопустим, то нагрузка на трансформатор должна быть уменьшена.

Читайте также: