Выбор мощности трансформаторов (автотрансформаторов)

Мощность трансформаторов выбирается на основании суточного графика загрузки трансформатора полной мощностью S в нормальном режиме (систематическая загрузка), когда оба трансформатора находятся в работе, и в аварийном режиме, когда один трансформатор отключен. Мощность трансформатора выбирается по наиболее загруженной его стороне, т.е. стороне высшего напряжения. У автотрансформаторов следует проверить загрузку обмотки низшего напряжения. Следовательно, предварительно необходимо построить суточные графики загрузки этой стороны трансформатора в нормальном и аварийном режимах. Эти графики находятся путем суммирования по часам суток нагрузок на сторонах среднего и низшего напряжений. Суммирование ведется отдельно по активной и реактивной мощности, после чего находятся значения полной мощности по каждому часу суточного графика на стороне высшего напряжения S_в(t). При этом мощность, протекающая через трансформатор, составит . Суточные графики нагрузок среднего и низшего напряжений приведены в исходных данных. Эти графики заданы в процентах и их предварительно необходимо перевести в МВт (МВАр). При этом максимум соответствующего графика находится

P_max = n P_{max 1} k_одн, (1)

где n – число потребителей на данном напряжении;

P_{max 1} – максимальная мощность одного потребителя;

k_одн – коэффициент, учитывающий неодновременность наступления максимальных мощностей отдельных нагрузок.

Зная коэффициент мощности нагрузок, можно построить и суточный график реактивной мощности. Условно можно принять, что характер изменения активных и реактивных мощностей в течение суток одинаков. Аналогично строится суточный график загрузки трансформатора в аварийном режиме (когда в работе всего один трансформатор). При этом графики нагрузок среднего и низшего напряжений необходимо уменьшить на величину, соответствующую доли в них потребителей третьей категории. Таким образом, выбор мощности трансформатора сводится к подбору такого каталожного трансформатора, для которого рассчитанные графики рабочего (систематического) и аварийного режимов являются допустимыми. Критерии оценки допустимости для выбранного трансформатора соответствующего графика нагрузки изложены в [6]. В режиме систематической нагрузки требуется, чтобы срок службы изоляции трансформатора не снижался по отношению к нормативному, задаваемому заводом-изготовителем. Этот срок соответствует гарантированному времени работы с номинальной мощностью при стандартных условиях окружающей среды. Предположим, что в какие-то часы графика трансформатор работает с мощностью больше номинальной, тогда срок его службы уменьшается. Когда же мощность трансформатора меньше номинальной, срок его службы увеличивается. График систематической нагрузки будет допустимым тогда, когда сокращение срока службы в период максимума компенсируется в период недогрузки. Вторым критерием нагрузки в систематическом режиме является температура наиболее нагретой точки обмотки, которая не должна превышать предельно допустимой величины.

Допустимость графика работы в аварийном режиме характеризуется только вторым условием. В [6] приводится методика расчета температуры наиболее нагретой точки обмотки и срока службы изоляции трансформатора по заданному графику работы с учетом типа системы охлаждения трансформатора и температуры окружающей среды. Указанные расчеты проводятся с использованием ЭВМ и их целесообразность может быть обоснована наличием реально существующих графиков нагрузки.

На уровне проектирования целесообразно иметь более простой способ расчета. Такой способ представлен в [7] в виде таблиц, позволяющих оценить допустимость нагрузок для трансформаторов в систематических и аварийных режимах. Эти таблицы построены с помощью ЭВМ по представленной выше методике для трансформаторов с разными системами охлаждения и для разных средних температур окружающей среды. Они рассчитаны с учетом предположения, что график нагрузки является двухступенчатым: первая ступень – режим начальной загрузки (работа с нагрузкой меньше номинальной), вторая ступень – режим перегрузки. О допустимости графика представляется возможным судить по соотношению степени недогрузки, кратности и длительности перегрузки. Указанные таблицы, а также таблицы средних температур охлаждающего воздуха для различных пунктов строительства приведены в справочнике [7]. Для того, чтобы воспользоваться таблицами, необходимо предварительно провести преобразование реального многоступенчатого графика в двухступенчатый эквивалентный. Это преобразование показано на рис.2. На исходном графике проводится линия номинальной мощности трансформатора S_ном. Пересечение линии номинальной мощности трансформатора с исходным графиком выделяет участок наибольшей перегрузки продолжительностью . Оставшаяся часть исходного графика разбита на m участков и характеризует начальную загрузку.

Реальный график нагрузки может иметь два резко выраженных пика нагрузки. В этом случае в режим перегрузки включают оба пика нагрузки, если они приблизительно равны. При этом участок включает весь диапазон от начала первого пика до конца второго пика, включая провал между ними. Если один пик значительно меньше второго, то меньший пик включают в режим начальной нагрузки.

≥ 0,9 К_max, то принять К₂ = , если ≤ 0,9 К_max, то принять К₂ = 0,9К_max, а скорректировать: (4)

Преобразование реального графика в двухступенчатый эквивалентный.

После расчета К₁, К₂ и h по таблице 1.37 [7] находится летняя эквивалентная температура окружающего воздуха и по таблице 1.36 [7] проводится оценка графика систематических нагрузок. Если нагрузка в систематическом режиме оказалась недопустимой, следует выбрать трансформатор большей мощности и при необходимости повторить расчет. Для окончательно выбранного трансформатора произвести его проверку на допустимость аварийных перегрузок. При этом для трансформаторов с высшим напряжением свыше 110 кВ в соответствии с [6] температуру окружающего воздуха по отношению к найденному по [7] значению увеличить на 20⁰ С.