2 Определение коэффициентов загрузки трансформаторов
Степень загрузки трансформатора при нормальной работе схемы определяется по выражению:
, (25)
В послеаварийном режиме работы:
, (26)
где — паспортное значение мощности трансформатора, МВА;
— расчетное значение мощности для наиболее загруженной обмотки, МВА;
— количество трансформаторов.
На электрической станции выбираем не менее двух трансформаторов.
Выбираем мощность трансформатора электрической станции А.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 25000/220.
Число трансформаторов равно 3.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для подстанции а.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН – 40000/220.
Число трансформаторов равно 1, так как для II-III категории потребителей (как в данном случае) предусматривается 1 трансформатор.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции в.
Рассматриваем наиболее нагруженную обмотку.
Выбираем трансформатор ТДТН-25000/220.
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
В послеаварийном режиме остается число трансформаторов на один меньше:
Проверка показывает, что данный трансформатор удовлетворяет условию коэффициента загрузки.
Выбираем трансформатор для тяговой подстанции с.
Выбираем трансформатор ТДТН– 25000/220
Число трансформаторов равно 2.
Проверяем по коэффициенту загрузки:
Сводим паспортные характеристики для выбранных типов трансформаторов в таблицу 3.
Таблица 3 — Паспортные характеристики трансформаторов
3. Определение приведенных нагрузок подстанций
Определяем параметры схемы замещения.
Рис.1. Т – образная схема замещения трансформатора.
Параметры схемы замещения трансформатора приведены к стороне высокого напряжения 220кВ.
Рассчитаем параметры для станции А.
Активное сопротивление определим по формуле:
Определим напряжения короткого замыкания каждой обмотки по формулам:
Определим реактивные сопротивления обмоток
Определим активную проводимость
Параметры схем замещения для трансформаторов подстанции а и тяговых подстанции b и с определим выше приведенными формулами.
Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Определим все мощности и потери мощностей в схеме замещения трансформаторов подстанций.
Рис. 2. Схема распределения мощностей в схеме замещения.
Приведем пример расчета мощностей для станции А при режиме максимальных нагрузок.
Определим мощность в конце обмотки низшего напряжения:
Определим потери мощности в обмотке низкого напряжения.
RТ – активное сопротивление трансформатора.
В численном виде потери мощности:
Определим мощности в начале обмотки низшего напряжения:
Определим мощность в конце обмотки среднего напряжения:
Определим потери мощности в обмотке среднего напряжения:
Определим мощности в начале обмотки среднего напряжения
Определим мощности в конце обмотки высокого напряжения
Определим потери мощности в обмотке высокого напряжения:
Определим мощности в начале обмотки высшего напряжения
Определим постоянные потери в трансформаторе
Приведенная мощность трансформатора
Тяговые подстанции “в”, “с” и подстанцию “а”, рассчитываем аналогично по формулам (27) — (46) в режимах максимума и минимума нагрузок. Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Таблица 5 — Приведенные нагрузки подстанций
При расчете приведенных нагрузок подстанций активное сопротивление трансформаторов намного меньше реактивного обмоток ВН и НН, обмотка СН является источником реактивной мощности. В минимальном режиме работы нагрузок, мощность отдаваемая электростанцией достаточна для питания всех потребителей, а оставшаяся энергия отдается энергосистеме.
- Нахождение предварительного распределения мощностей в сети для
режима наибольших нагрузок. Условно разрежем схему, изображенную на рис.1 по источнику питания. 
Рис. 5 Расчетная схема. 
км. где 
— суммарная длина всей сети, км; Рассчитаем мощности протекающим по плечам между нагрузками. 
(47) 
(48) где- Sпрi-приведенные мощности соответствующих электрических станций и тяговых подстанций (МВА), L i –длины соответствующих участков,(км). 
Расчеты для остальных режимов приведены в таблице 5 Мощности участков линии. Таблица 5
| Участок ЛЭП | Полная мощность в расчетном режиме, МВА | ||
| наибольших нагрузок | Наименьших нагрузок | ||
| Bc | 40.3402+j26.4424 | -5.4063-j0.443 | |
| Bb | 24.9078+j15.1276 | -8.7237-j5.72 | |
| ca | 28.5722+j16.0394 | -8.9663-j7.114 | |
| bA | 16.3508+j8.0206 | -11.3197-j7.876 | |
| Аа |   |
19.8303+j13.274 | |
Режим максимальных нагрузок 
Режим минимальных нагрузок Определяем токи, протекающие по участкам цепи. 
(49) где Si— мощность протекающая по участку, (МВА); Uном – напряжение питающей сети, (В). Определяем токи соответствующие участкам цепи по формуле (49): 
Таблица 8 — Токовые нагрузки участков линии
| Участок линии | Вс | са | Аа | вA | вВ` |
| Величина тока в линии, А | 126.5818 | 85.9893 | 27.7174 | 47.7942 | 76.4773 |
Online Electric
Доступ к сервисам «Онлайн Электрик» без регистрации ограничен. Войдите в систему или зарегистрируйтесь.
Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот Яша
Бот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте «Онлайн Электрик».
Написать боту.
- Температура окружающей среды. При повышении температуры воздуха коэффициент загрузки должен быть уменьшен, чтобы избежать перегрева трансформатора.
- Влажность. Высокая влажность также может привести к перегреву трансформатора, поэтому необходимо учитывать этот фактор при расчете коэффициента загрузки.
- Вид нагрузки. Коэффициент загрузки может отличаться в зависимости от вида нагрузки (светильники, моторы, нагреватели и т.д.).
- Мощность трансформатора. Чем выше номинальная мощность трансформатора, тем выше можно подключить к нему нагрузку при заданном коэффициенте загрузки.
В данном учебном пособии мы рассмотрели основные аспекты коэффициента загрузки силового трансформатора. Надеемся, что эта информация будет полезной для проектировщиков электросетей и специалистов по обслуживанию электрооборудования.
Веб-сервис «Онлайн Электрик»
Пополните баланс в личном кабинете, чтобы получить доступ ко всем сервисам «Онлайн Электрик» без ограничений.
Описание:
Основным параметром, существенно влияющим на срок службы трансформатора и электрооборудования в целом, является коэффициент загрузки трансформатора. Он определяет отношение рабочего тока нагрузки к номинальному току трансформатора или потребляемой мощности к номинальной мощности трансформатора.
Ключевые слова:
Коэффициент загрузки трансформатора
| Библиографическая ссылка на ресурс «Онлайн Электрик»: |
| Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN. |
Online Electric
Пример расчета числа и мощности трансформаторов трансформаторных подстанций
Реклама на Online Electric
Доступ к сервисам «Онлайн Электрик» без регистрации ограничен. Войдите в систему или зарегистрируйтесь.
Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот Яша
Бот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте «Онлайн Электрик».
Написать боту.
Пример выбора числа и мощности трансформаторов ТП
При выборе трансформаторов учитываем категорию надёжности электропотребителей . Для 1-й категории оптимальный коэффициент загрузки составляет Кз=0,6-0,7; для 2-й категории – Кз=0,7-0,8; для 3-й категории – Кз=0,9-0,95. Исходя из величины полной нагрузки ТП SP =576,289 кВ∙А, примем к рассмотрению трансформаторы мощностью 400, 630, 250 кВ∙А. Вариант 1. S НТ =400 кВ∙А; Минимальное число трансформаторов определяется по формуле: , где S р – расчетная полная нагрузка подстанции, кВт; КЗ — коэффициент загрузки трансформаторов, принимается в зависимости от категории надежности потребителей электроэнергии; Sном .т — номинальная мощность трансформатора, кВ × А. Коэффициент загрузки выбираем 0,7 с учетом категории надежности электропотребителей . EQ \F(576,289;0,7х400) =2,1. принимаем к установке 2 трансформатора. Определим фактический коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме: ; =0,720. Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме составит: ; = =1,400. Результаты расчета других вариантов числа и выбора мощности трансформаторов приведены в таблице.
Техническое обоснование вариантов ТП
| Параметр | Размерность | Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Вариант 4 |
| 2 × 400 | 2 × 630 | 3 × 250 | 3 × 400 | ||
| S Р | кВ∙А | 576,289 | 576,289 | 576,289 | 576,289 |
| S НОМ | кВ∙А | 400 | 630 | 250 | 400 |
| N | шт | 2 | 2 | 3 | 3 |
| КЗ | – | 0,720 | 0,457 | 0,768 | 0,480 |
| КЗ .П АВ | – | 1,400 | 0,915 | 1,153 | 0,720 |
| Доля отключенных потребителей III категории в послеаварийном режиме | % | 2,8 | 0 | 0 | 0 |
Веб-сервис «Онлайн Электрик»
Пополните баланс в личном кабинете, чтобы получить доступ ко всем сервисам «Онлайн Электрик» без ограничений.
Описание:
В разделе сайта представлен пример расчета количества и мощности трансформаторов подстанций.
Ключевые слова:
Пример расчета числа и мощности трансформаторов трансформаторных подстанций, количество трансформаторов, выбор мощности ТП
| Библиографическая ссылка на ресурс «Онлайн Электрик»: |
| Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN. |
Отзывы, вопросы и ответы
Действие ограничено
Для выполнения действия необходимо авторизоваться и пополнить баланс в личном кабинете.
Online Electric
Электроснабжение: знаем, умеем, владеем. 160000 Россия, г. Вологда
ул. Галкинская, 1, оф. 116
Телефон: +7 911 502 22 29
Email: online-electric@mail.ru
Полезные ссылки
- Размещение рекламы
- Тарифы
- Сервисы
- Пользовательское соглашение
- Политика конфиденциальности
Наши сервисы
- Онлайн расчеты
- База данных
- Образование
- Электролаборатория
- Вызов электрика
- Консультация электрика онлайн
Подпишитесь
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей
Критерии выбора коэффициента загрузки силового трансформатора при проектировании подстанций распределительных сетей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
МОЩНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА / КОЭФФИЦИЕНТ ЗАГРУЗКИ / СКОРОСТЬ ИЗНОСА ИЗОЛЯЦИИ / СРОК СЛУЖБЫ ТРАНСФОРМАТОРА / POWER OF TRANSFORMER / LOAD FACTOR / SPEED OF WEAR OF ISOLATION / TENURE OF EMPLOYMENT OF TRANSFORMER
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Галимова Акиля Анверовна
При выборе мощности трансформатора на этапе проектирования необходима количественная оценка надежности и долговечности работы электрооборудования, эффективности затрат на сооружение системы электроснабжения. Срок службы трансформатора , а также аппаратов высокого и низкого напряжения подстанций зависит от коэффициента загрузки . В статье приведены результаты расчета относительного срока службы трансформатора от коэффициента загрузки , определены критерии выбора коэффициента загрузки в зависимости от мощности, структуры и типа потребителя электроэнергии.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Галимова Акиля Анверовна
Определение допустимых систематических перегрузок распределительных масляных трансформаторов
Влияние перегрузочной способности маслонаполненных трансформаторов на пропускную способность электрической сети
Выбор номинальной мощности силовых трансформаторов
Микропроцессорный счетчик ресурса трансформаторов СРТ
Влияние нагрузочной способности силовых трансформаторов на их эксплуатационные характеристики
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Criteria of choice of load of power transformer factor at planning of substations of distributive networks
At the choice of power of transformer on the stage of planning the quantitative estimation of reliability and longevity of work of electrical equipment is needed, to efficiency of expenses on building of the system of power supply. Tenure of employment of transformer, and also vehicles of high and subzero tension of substations depends on a load factor . To the article the results of calculation of relative tenure of employment of transformer are driven from a load factor , the criteria of choice of load factor are certain depending on power, structure and type of consumer of electric power.
Текст научной работы на тему «Критерии выбора коэффициента загрузки силового трансформатора при проектировании подстанций распределительных сетей»
КРИТЕРИИ ВЫБОРА КОЭФФИЦИЕНТА ЗАГРУЗКИ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОДСТАНЦИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
А.А. ГАЛИМОВА Самарский государственный технический университет, г. Самара
При выборе мощности трансформатора на этапе проектирования необходима количественная оценка надежности и долговечности работы электрооборудования, эффективности затрат на сооружение системы электроснабжения. Срок службы трансформатора, а также аппаратов высокого и низкого напряжения подстанций зависит от коэффициента загрузки. В статье приведены результаты расчета относительного срока службы трансформатора от коэффициента загрузки, определены критерии выбора коэффициента загрузки в зависимости от мощности, структуры и типа потребителя электроэнергии.
Ключевые слова: мощность трансформатора, коэффициент загрузки, скорость износа изоляции, срок службы трансформатора.
Одной из основных задач при проектировании систем электроснабжения является выбор оборудования трансформаторной подстанции. При этом трансформатор является основным устройством, влияющим на выбор электрических аппаратов как высокого, так и низкого напряжения.
В статье рассматриваются некоторые аспекты выбора силового трансформатора для комплектных наружных трансформаторных подстанций распределительных сетей 6-10 кВ. В таких системах электроснабжения, как правило, применяются масляные трансформаторы с системой охлаждения ОКАК или ОКЛБ, которые относятся к группе распределительных трансформаторов и выполняют понижающую функцию. Мощность таких аппаратов не превышает 2500 кВА, класс напряжения до 35 кВ включительно.
В качестве основных критериев выбора силового трансформатора при проектировании принимаются: класс напряжения, расчетная мощность нагрузки, подключаемой к подстанции. Если к системе электроснабжения подключены потребители 1 или 2 категорий, выполняется также проверка работы трансформатора в аварийном режиме. Мощность трансформатора по условию выбора должна быть не меньше, чем расчетная мощность нагрузки.
В данной статье рассмотрен параметр, который согласно ГОСТ 11677-85 [1] не входит в перечень технических параметров и характеристик, включаемых в паспорт трансформатора — срок службы трансформатора. Проектирование и монтаж электрических сетей и трансформаторной подстанции для электроснабжения предприятия, как правило, является одной из существенных расходных статей потребителя электроэнергии, особенно в энергоемких технологиях и производствах. Поэтому важно знать экономическую и техническую эффективность затрат на сооружение системы электроснабжения. При этом паспортные данные электрооборудования, представляющие интерес для специалистов-энергетиков и электромонтажников, практически не содержат информации для специалистов других отраслей, то есть для потребителей.
Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
На самом деле срок службы трансформатора нельзя оценить однозначно. Можно говорить о предполагаемом сроке службы — некоторой условной величине, принимаемой для непрерывной постоянной нагрузки при нормальной температуре окружающей среды и номинальных условиях эксплуатации. Нагрузка, превышающая номинальную, а также температура окружающей среды больше расчетной приводят к ускоренному износу изоляции и заключают в себе некоторую степень риска. Кроме того, действительный срок службы зависит также от исключительных воздействий, таких как перенапряжения, возникающие в сети короткие замыкания, аварийные перегрузки. Вероятность безотказной работы при таких воздействиях зависит от степени воздействия (длительность и амплитуда) аварийных режимов и перенапряжений, конструкции трансформатора, содержания влаги в изоляции и масле. В режиме допустимых перегрузок увеличивается температура различных частей трансформатора, что также уменьшает срок безотказной работы аппарата. При этом негативному воздействию также подвергается и другое электрооборудование подстанции — переключатели, трансформаторы тока, а также вводы и концевые заделки кабелей. Если внешние воздействия зачастую зависят от работы энергосистемы в целом, то нормальные режимы работы может контролировать непосредственно потребитель.
Основным параметром, существенно влияющим на срок службы трансформатора и электрооборудования в целом, является коэффициент загрузки трансформатора р. Он определяет отношение рабочего тока нагрузки к номинальному току трансформатора или потребляемой мощности к номинальной мощности трансформатора. Коэффициент загрузки также влияет на коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора. Допустимое время работы трансформатора в режимах перегрузки также зависит от степени загрузки трансформатора при работе в установившемся режиме.
Известно, что КПД трансформатора зависит от потерь на намагничивание сердечника и потерь в обмотках. Потери на намагничивание являются постоянными, потери в обмотках могут изменяться, они зависят от квадрата тока, протекающего по обмоткам, такие потери называют также нагрузочными. Поэтому коэффициент загрузки влияет на потери в трансформаторе, а следовательно, и на КПД [3]. Максимальное значение коэффициента полезного действия наблюдается при оптимальном коэффициенте загрузки, когда потери в обмотках будут равны потерям холостого хода, то есть:
Тогда коэффициент загрузки:
Для распределительных трансформаторов максимальное значение КПД возникает при коэффициенте загрузки в = 0,4 ^ 0,5. На практике при выборе мощности трансформатора во многих случаях руководствуются экономическим коэффициентом загрузки, который равен в = 0,6 ^ 0,7.
Основным нормативным документом, регламентирующим допустимые нагрузки и перегрузки масляных трансформаторов, является ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов» [2]. В документе приведены указания по определению технически обоснованных режимов нагрузки силовых трансформаторов с точки зрения допустимых температур и термического износа. Расчет температуры в разных частях обмоток базируется на тепловых характеристиках различных групп трансформаторов, объединенных по мощности и © Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
системе охлаждения. Каждая группа имеет свои предельные значения по допустимым перегрузкам.
В статье рассматривается группа распределительных трансформаторов мощностью не более 2500 кВА. Это наиболее распространенный класс трансформаторов, применяется для электроснабжения предприятий практически всех отраслей промышленности, учреждений различной сферы деятельности, бытовой нагрузки. Подстанции с распределительными трансформаторами в основном находятся на балансе предприятия, при этом контроль часто ведется специалистами, не имеющими отношения к энергетике. Поэтому важно еще на этапе проектирования системы электроснабжения обеспечить высокую надежность работы электротехнических устройств.
В распределительных трансформаторах с естественным масляным охлаждением типа ОЫ в установившемся режиме температура наиболее нагретой точки и металлических частей, соприкасающихся с изоляцией, не должна превышать 140°С, температура, при которой обеспечивается нормальный срок службы трансформатора, -98°С. Превышение температуры на каждые 6°С более 98°С увеличивает скорость износа изоляции в 2 раза — так называемое 6-градусное правило — а следовательно, значительно уменьшает срок службы трансформатора. Известно, что в 43,6% случаев отказ работы трансформаторов мощностью до 2500 кВА происходит по причине нарушения изоляции [5]. Основным компонентом, влияющим на температуру наиболее нагретой точки, является коэффициент загрузки р.
Следует отметить, что расчет температуры наиболее нагретой точки выполняется в соответствии в графиком нагрузки потребителя для двух режимов: установившего теплового режима и неустановившего, когда нагрузка изменяется в течение интервала времени [2]. Однако на этапе проектирования целесообразно выполнять расчет для нагрузки, определяющей отпускную мощность или нагрузки в аварийном режиме для предприятий, имеющих потребителей 1 или 2 категорий, так как это режимы максимальной загрузки трансформатора. Тогда температура в установившемся тепловом режиме для трансформаторов с охлаждением ОЫ будет определяться по следующей зависимости:
где ©а — температура охлаждающей среды, °С; А©кг — превышение температуры масла в нижней части обмотки, °С; Д — отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода при номинальной нагрузке; Р — коэффициент загрузки; И ^ — градиент температуры наиболее нагретой точки, °С; у — показатель степени обмотки.
Согласно ГОСТ 14209-97 при расчете для трансформаторов с системой охлаждения ОЫ необходимо применять тепловые характеристики, приведенные в табл.1.
Тепловые характеристики трансформаторов с системой охлаждения ОЫ
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
Подставив приведенные в таблице характеристики и коэффициенты, получим зависимость максимальной температуры наиболее нагретой точки от коэффициента загрузки трансформатора:
®к = 65-в + 23-в1,6 + 33. (4)
На основании рассчитанных значений температуры наиболее нагретой точки можно определить некоторые показатели термического износа изоляции, например:
— относительная скорость термического износа изоляции
где А — постоянная, соответствует сроку службы при I = 0°, А = 0,112;
— срок службы определяется экспоненциальным отношением Монтсингер:
Срок службы = , (6)
где р — постоянная.
Значение постоянной в этом уравнении зависит от многих факторов: состава смеси исходных материалов, химических добавок, параметров окружающей среды (содержание влаги, свободного кислорода в системе) и других. Однако, в интервале допустимых температур от 80 °С до 140 °С допускается принимать некоторое постоянное значение коэффициента. Согласно [5] р = 0,1155 °С-1.
Пока не существует единственного и простого критерия оценки срока службы трансформатора, который может быть использован для количественной оценки полезного срока эксплуатации. Можно сделать сравнения, основанные на скорости износа изоляции. Тем не менее, для специалистов различных отраслей, не имеющих отношения к электротехнике, которыми в основном и являются потребители электроэнергии, по скорости износа изоляции сложно оценить перспективы использования электрооборудования, надежность его работы, а также качество электроэнергии. Поэтому при выборе вариантов системы электроснабжения, мощности электротехнического оборудования важно опираться на количественные критерии.
В статье в качестве количественного критерия предлагается относительное изменение срока службы трансформатора N от коэффициента загрузки, то есть от того, как увеличивается или уменьшается срок службы трансформатора в зависимости от загрузки по сравнению с базовым значением в. Базовое значение коэффициента загрузки — значение, которое обеспечивает температуру наиболее нагретой точки 98°С. В основе расчетов лежат зависимости и коэффициенты, приведенные в ГОСТ 14209-97 для класса распределительных трансформаторов с масляным естественным охлаждением мощностью до 2500 кВА.
Результаты расчета приведены в таблице 2.
Расчет относительного изменения срока службы трансформатора _от коэффициента загрузки_
Коэффициент загрузки в Температура наиболее нагретой точки, °С Относительное изменение срока службы трансформатора, N
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
Расчеты показали, что температура 98°С обеспечивается при загрузке трансформатора на 76,8%, что соответствует значению N = 1. Принятый экономический коэффициент загрузки в = 0,6 ^ 0,7 соответствует увеличению срока службы в 6 ^ 2 раза. Если потребитель электроэнергии не планирует увеличивать объемы производства, при выборе мощности трансформатора для подстанции достаточно ориентироваться на экономический коэффициент загрузки. Если трансформаторная подстанция проектируется для электроснабжения новостроек, целесообразно руководствоваться коэффициентом загрузки в = 0,4 ^ 0,5, что соответствует режиму работы трансформатора с максимальным КПД. Новостройки со временем увеличивают потребление электроэнергии за счет развития инфраструктуры, при этом также возникает проблема наличия свободной территории для новой подстанции, особенно в условиях городской застройки.
На рисунке показаны графическая зависимость относительного изменения срока службы трансформатора N от коэффициента загрузки в. Зависимость носит экспоненциальный характер, поэтому даже небольшое уменьшение коэффициента загрузки может значительно увеличить срок службы масляного трансформатора.
45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00
Рис. Зависимость относительного срока службы трансформатора от коэффициента загрузки
Следует отметить экономический аспект выбора мощности трансформатора.
Стоимость подстанции формируется из стоимости электрооборудования распределительных устройств высокого и низкого напряжения, корпуса или модульного здания и непосредственно трансформатора. Так как электрические аппараты высокого и низкого напряжения имеют высокие параметры по электродинамической и термической стойкости токам короткого замыкания, производители выпускают подстанции для диапазонов мощностей, например в
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6
габаритах до 400 кВА устанавливают трансформаторы от 63 кВА до 400 кВА. Стоимость самого трансформатора составляет порядка 20% стоимости всей подстанции. Поэтому увеличение мощности трансформатора на одну ступень не приведет к существенному удорожанию подстанции, но значительно увеличит срок службы трансформатора.
В результате анализа влияния коэффициента загрузки на срок службы трансформатора и согласно расчетам можно сформулировать следующие выводы:
— коэффициент загрузки трансформатора оказывает существенное влияние на срок службы масляного трансформатора и электрооборудования подстанции;
— для электроснабжения потребителей небольшой мощности коэффициент загрузки необходимо выбирать исходя из его экономического значения 0,6 — 0,8;
— при выборе трансформатора для электроснабжения энергоемких предприятий с перспективой дальнейшего развития, а также для электроснабжения новостроек целесообразно выбирать коэффициент загрузки, соответствующий максимальному КПД 0,4 — 0,5;
— при загрузке трансформатора, близкой к его номинальной мощности, срок службы значительно снижается, так как зависимость относительного изменения срока службы трансформатора носит экспоненциальный характер;
— окончательное решение по выбору мощности трансформатора должно приниматься проектировщиком совместно с потребителем на основании технического и экономического критериев оценки проектируемой системы электроснабжения.
At the choice of power of transformer on the stage of planning the quantitative estimation of reliability and longevity of work of electrical equipment is needed, to efficiency of expenses on building of the system of power supply. Tenure of employment of transformer, and also vehicles of high and subzero tension of substations depends on a load factor. To the article the results of calculation of relative tenure of employment of transformer are driven from a load factor, the criteria of choice of load factor are certain depending on power, structure and type of consumer of electric power.
Keywords: power of transformer, load factor, speed of wear of isolation, tenure of employment of transformer.
1. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.
2. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.
3. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4 — 35 кВ и 110 — 1150 кВ. Том II. Изд. Папирус Про, 2004. 688с.
4. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов. М: Энергия, 1980. 208 с.
5. Цирель Я.А., Поляков В.С. Эксплуатация силовых трансформаторов на электростанциях и в электрических сетях. Л.: Энергоатомиздат, 1985.
Поступила в редакцию 23 мая 2013 г.
Галимова Акиля Анверовна — канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретическая и общая электротехника» (ТОЭ) Самарского государственного технического университета (СамГТУ). Тел.: 8 (927) 7434546. E-mail: akilya@mail.ru.
© Проблемы энергетики, 2013, № 5-6