Пример_расчета_потерь_в_трансформаторе

Пример_расчета_потерь_в_трансформаторе

Расчёт потерь мощности в трансформаторе

7. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной и реактивной мощности.

Потери активной мощности состоят из двух составляющих: потерь, идущих на нагрев обмоток трансформатора, зависящих от тока нагрузки и потерь, идущих на нагревание стали, зависящих от тока нагрузки.

Потери реактивной мощности состоят из двух составляющих: потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе, зависящих от квадрата тока нагрузки и потерь, идущих на намагничивание трансформатора, независящих от тока нагрузки, которые определяются током холостого хода.

Расчёт потерь мощности в трансформаторе необходим для более точного выбора сетей высокого напряжения, а также для определения стоимости электроэнергии.

Определяем потери активной мощности в трансформаторе ΔP, кВт, по формуле

где Pкз – потери активной мощности в трансформаторе при проведении опыта короткого замыкания

Рхх – потери активной мощности в трансформаторе при проведении опыта холостого хода, кВт.

ΔP = 7,3 · 0,6 2 +2 = 4,6 кВт.

Рассчитываем потери реактивной мощности в трансформаторе ΔQ, кВар

где Uк.з. – напряжение при опыте короткого замыкания в процентах от номинального

Iх.х. – ток при опыте холостого хода в процентах от номинального

ΔQ = 0,01 · (5,5 · 0,6 2 +3) · 630 = 31,4 кВар.

Определяем потери полной мощности в трансформаторе ΔS, кВА

ΔS = ,

ΔS = = 31,7 кВА.

Все полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Потери мощности в трансформаторе

Тип трансформатора

ΔP,кВт ΔQ,кВар ΔS,кВА ТСЗ-630/10 630 10 0,4 4,6 31,4 31,7

Итак, потери мощности в трансформаторе будут зависеть от коэффициента загрузки трансформатора, от его конструктивного исполнения и полной номинальной мощности. Для уменьшения потерь необходимо правильно выбрать трансформатор и оптимально загрузить его.

8. Расчёт и выбор сетей напряжением выше 1 кВ

Критерием для выбора сечения кабельных линий является минимум приведённых затрат. В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставительным технико-экономическим расчётам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщённым показателям.

Т.к. сети напряжением выше 1 кВ не входят в перечень [4, пункта 1.3.28], то выбор сетей до цеховой трансформаторной подстанции осуществляем по экономической плотности тока jэк, .Рассчитываем максимальную активную мощность, проходящую по высоковольтному кабелю, Рm(10), кВт с учётом потерь мощности в трансформаторе

Определяем максимальную реактивную мощность, проходящую по кабелю U=10 кВ с учётом потерь мощности в трансформаторе Qm(10), кВар, по формуле

Определяем полную мощность в сетях высокого напряжения Sm(10), кВА

Sm(10)= =783,6 кВА.

Рассчитываем коэффициенты активной (cosφ(6)) и реактивной (tgφ(6)) мощности высоковольтной линии

cosφ(10)= = 0,94,

tgφ(10)= = 0,37.

Рассчитываем силу тока, проходящую по линии напряжением U=10 кВ Im(10), A

Im(10)= =22,6 А.

По справочнику [4, таблица 1.3.36] определяем экономическую плотность тока, учитывая, что число часов использования максимума нагрузки в год Тm=3000-5000 тысяч час/год и прокладываемый кабель марки ААШв

Определяем экономически целесообразное сечение кабеля Fэк, мм 2

Fэк=,

Fэк= =16,14 мм 2 .

Принимаем к прокладке кабель ближайшего стандартного сечения 16 мм 2 , т.е. ААШв 3х16 с допустимым током Iд, А, определяемым по каталогу [4, таблица 1.3.16]

Определяем допустимую величину тока с учётом поправочных коэффициентов

где Kп – поправочный коэффициент на параллельную прокладку двух кабелей

в траншее, принимаемый по каталогу по [4, таблица 1.3.26], Kп=0,9;

Kт – поправочный коэффициент на температуру земли, принимаемый по каталогу [4, таблица 1.3.3], Kт=1, т.к. принята температура t=15 ºC.

Читайте также:  Почему_собака_облизывает_пол

По справочнику [7, таблица 4-79] определяем активное (r) и реактивное (х) сопротивления кабельной линии, Ом/км

Проверяем выбранный кабель по потере напряжения ∆U, %, которые согласно [8] не должны превышать 5%

∆U=,

∆U==0,59% .

Параметры кабеля заносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Параметры кабеля

Марка и сечение кабеля

l, км ΔU, % 10 22,6 ААШв 3×16 72 1,95 0,113 0,8 0,59

ААШв – кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, алюминиевая оболочка, в поливинилхлоридном шланге.

Итак, кабель выбранный по экономической плотности тока обеспечивает снижение сопротивления кабеля, возможность расширения производства, а также запас по току, что ведет к снижению эксплуатационных затрат, т.к кабель нагревается значительно меньше, обеспечивая, тем самым, меньший физический износ изоляции, а как следствие меньшее число повреждений и пробоев.

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:

Рассчитаем потери активной мощности в трансформаторах:

Потери реактивной мощности:

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

Максимальная нагрузка на трансформатор Т1

кВА.

Таблица 2.6 — Расчет потерь мощности в трансформаторах

Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Электрические станции и подстанции

на тему: Выбор трансформаторов на электростанциях. Технико-экономическое сравнение структурных схем

Специальность 5В071800 — Электроэнергетика

Выполнил студент группы БЭ-10-08

№ зачетной книжки 104143

Руководитель: доцент Михалкова Е.Г.

«____» ___________________ 20___г.

Содержание

Цели и задачи работы
Объем и содержание расчетно-графической работы
2.1 Исходные данные
Выбор трансформаторов
3.1 Выбор трансформаторов для варианта 1
3.2 Выбор трансформаторов для варианта 2
Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах
4.1 Расчет годовых поерь для варианта 1
4.2 Расчет годовых поерь для варианта 2
Технико-экономическое сравнение вариантов
Заключение
Список литературы

1 Цель и задачи работы

Целью работы является закрепление теоретических знаний и развитие у студентов самостоятельности в решении поставленных задач, приобретение практических навыков работы с технической литературой, нормативными и техническими условиями ЭВМ.

— выбор типа, количества и мощности трансформаторов;

— расчет годовых потерь энергии в трансформаторах;

— выбор принципиальной (структурной) схемы станций;

— выполнение чертежа принципиальной схемы электрических соединении ТЭЦ.

Объем и содержание расчетно-графической работы

Исходные данные

Исходные данные для выполнения этой работы взяты из РГР по дисциплине «Электроэнергетика» и представлены в таблице 1.

Таблицa 1 – Исходные данные для выполнения работы

ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ
Вид топлива Газ
Число и мощность генераторов, МВт 2/60; 2/32
Количество и мощность линий нагрузки на генераторном напряжении, МВт 17/3
Расход на с.н., % от Руст. Ген
Номинальное напряжение РУСН, МВт
Количество линий и мощность нагрузок РУСН, МВт 2/16
Продолжительность нагрузок, зима – лето 180/185
Номинальное напряжение линий связи с системой, кВ
Количество линий и их длина, км 2/90
Читайте также:  Когтерезка_для_собак_с_ограничителем_как_пользоваться

В соответствии с исходными данными, выберем турбогенераторы:

ТВФ-60-2 — турбогенератор с водородным охлаждением форсирования, с косвенным водородным охлаждением обмоток статора и непосредственным водородным охлаждением ротора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.

ТВC-32-2 – турбогенератор с косвенным водородным охлаждением обмоток статора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.

Таблица 2 – Основные технические данные турбогенераторов

Тип турбогенератора ТВС-32 ТВФ-60-2
Частота вращения, об/мин
Номинальная мощность, МВ . А
Номинальное значение cosf 0,8 0,8
Номинальный ток статора, кА 3,67/2,2 6,88/4,125
Номинальное напряжение статора, кВ 6,3 10,5 6,3 10,5
Номинальное значение КПД, % 98,3 98,5
Сверхпереходное индуктивное сопротивление xd , о.е. 0,151/0,159 0,195/0,146
Система возбуждения М М
Охлаждение обмоток статора ротора КВР КВР
НВР НВР
Общая масса, т 69,2 111,2
Масса ротора. т 16,2 24,2

Для выбора числа и мощности трансформаторов и выполнения технико-экономических расчетов по определению наиболее целесообразного варианта структурной схемы необходимо построение суточных графиков нагрузки трансформатора. Эти графики строятся для каждого варианта структурной схемы для зимнего и летнего периодов. График выдачи мощности в энергосистему получают как разность генерируемой мощности и потребляемой мощности с шин станции с учётом потребления на собственные нужды:

где

При переменном графике выработки электроэнергии электростанцией расход мощности на её собственные нужды можно определить по формуле:

где Рi(t) — мощность, отдаваемая с шин станции за время t, МВт;

Руст – установленная мощность станции (блока), МВт;

Рс.н.мах – максимальная мощность собственных нужд, определяемая из таблицы с учётом типа станции вида топлива.

Рисунок 1 – Вариант 1

Таблица 3 – Баланс мощностей

Определяемый параметр Период года/часы 0-8 8-18 18-24
1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт зима лето
2 Выработка мощности Г-3, Г-4, МВт зима лето 57,6 44,8 51,2 57,6 44,8
3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт зима лето 7,56 5,88 8,4 6,72 7,56 5,88
4 Нагрузка с.н. Г-3, Г-4, МВт зима лето 4,032 3,136 4,48 3,584 4,032 3,136
5 Нагрузка на 10 кВ, МВт зима лето 35,7 35,7 35,7
6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная) зима лето 49,44 27,12 60,6 38,28 49,44 27,12
7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт зима лето 29,72 13,56 30,3 19,14 29,72 13,56
8 Нагрузка на 110 кВ, МВт зима лето 25,6 22,4 25,6
9 Загрузка обмоток 10 кВ Т-3 и Т-4, МВт зима лето 26,784 20,832 29,76 23,808 26,784 20,832
10 Загрузка обмоток 110 кВ Т-3 и Т-4, МВт зима лето 11,92 13,21 14,3 15,59 11,92 13,21
11 Загрузка обмоток 220 кВ Т-3 и Т-4, МВт зима лето 38,704 34,042 44,06 39,398 38,704 34,042

Рисунок 2 – Вариант 2

Таблица 4 – Баланс мощностей

Определяемый параметр Период, года/часы 0-8 8-18 18-24
1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт зима лето
2 Выработка мощности Г-3, Г-4 МВт зима лето 57,6 44,8 51,2 57,6 44,8
3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт зима лето 7,56 5,88 8,4 6,72 7,56 5,88
4 Нагрузка с.н. Г-4-Г5, МВт зима лето 4,032 3,136 4,48 3,584 4,032 3,136
5 Нагрузка на 10 кВ, МВт зима лето 35,7 35,7 35,7
6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная) зима лето 49,44 27,12 60,6 38,28 49,44 27,12
7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт зима лето 29,72 13,56 30,3 19,14 29,72 13,56
8 Нагрузка на 110 кВ, МВт зима лето 25,6 22,4 25,6
9 Переток мощности с 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2 на 220 кВ зима лето 11,92 13,21 14,3 15,59 11,92 13,21
10 Загрузка обмоток 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2 зима лето 12,8 11,2 12,8
Читайте также:  Можно_ли_из_плетистой_розы_сделать_кустовую

Выбор трансформаторов

Выбор трансформатора для варианта 1

Трансформаторы Т-1 и Т-2 по условию нормального режима из таблицы 3:

где = 0,8.

В режиме передачи наибольшей мощности с учетом 40% перегрузки:

Для принятой схемы баланс мощностей в нормальном режиме сохраняется.

Рассмотрим возможные аварийные режимы:

а) при отключении Т-1 в зимний максимум генераторы Г-1, Г-2 покрывают нагрузку 51 МВт на 10 кВ. Обмотки 110 кВ каждого из Т-3 и Т-4 будут загружены мощностью 32:2 = 16 МВт.

б) при отключении Г-1 зимний максимум через Т-1 для снабжения потребителей 10 кВ будет передаваться мощность:

.

Обмотки 10 кВ Т-3 и Т-4 будут загружены на мощность, равную 55,8 МВт.

Таким образом, максимальная мощность из всех нормальных и аварийных режимов равна 60,6 МВт

.

Выбираем 2 трансформатора типа ТДЦ-80000/110: трехфазный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воздуха, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ.

Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:

Приняты к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ

Выбор трансформатора для варианта 2

Мощность трансформаторов Т-1 и Т-2 по условию нормального режима определяется:

По условию аварийного отключения Т-1:

По условию выдачи наибольшей мощности:

Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/110: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ

Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:

Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТД-80000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ

Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах

Географический район расположения станции – Центральный Казахстан: зима – 180 суток (Дз), лето – 185 (Дл), годовая эквивалентная температура — +10ºС. Удельная стоимость потерь энергии в соответствии с [4] принята 0,0115 у.е./кВ∙ч.

Расчет для варианта схемы 1

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

Годовые потери энергии в стали [4]:

Трансформатор Т-3 и Т-4 – ТДТН – 40000/220.

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.

Расчет для варианта схемы 2

Годовые потери энергии в трансформаторах Т-1 и Т-2 типа ТДТН 40000/110. Из [3] для этих трансформаторов ,

Годовые потери в трансформаторе Т-3 и Т-4, типа ТД-80000/220. Из [3] для этого трансформатора: ,

Ссылка на основную публикацию
При_поднятии_рук_вверх_болит_грудная_клетка
При поднятии рук вверх болит грудная клетка Боль в груди может быть симптомом заболеваний сердца, позвоночника, органов дыхания, желудочно-кишечного тракта,...
Почему_собака_облизывает_пол
Почему собака лижет пол? Замечаю за своим взрослым, воспитанным лабрадором, что он, иногда, лижет пол. Пес не голодает. Почему же...
Прессостат_dn_s14_схема
Прессостат стиральной машины: все о датчике уровня воды Большинство пользователей стиральных машин не интересуются устройством аппарата и имеющимися внутри деталями....
Приклеить_мдф_к_металлу
Чем приклеить мдф панель к металлической двери? Чем надежно и качественно приклеить мдф панель к металлической двери? Двери внутридомовые, не...
Adblock detector