Задание № 1

На подстанции установлены два трансформатора различной мощности либо три трансформатора одинаковой мощности (в зависимости от варианта задания). Определить экономичный режим работы трансформаторов, обеспечивающий минимум потерь электроэнергии в трансформаторах, построить графики и сделать вывод. Мощность и число трансформаторов выбираются по таблице 1.1 по начальной букве фамилии. Коэффициент повышения активных потерь выбирается по таблице 1.2 по последней цифре номера зачетной книжки. Параметры трансформаторов приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.1 – Мощность и число трансформаторов

Мощность и число трансфор-маторов	Начальная буква фамилии
А, Д	Б, Е	В, Г, Я	Ж, З, Л	К, Ю	М, О	Н, П	И, Т, Э	Р, У, Ч	С, Ф, Ш	Х, Ц, Щ
n´Sнт, кВА	3´400	1000+1600	3´160	250+400	3´1000	160+250	3´250	3´1600	630+1000	3´630	400+630

Таблица 1.2 – Коэффициент изменения потерь k_э

Коэффициент изменения потерь	Последняя цифра номера зачетной книжки
kэ, Вт/квар	0,12	0,11	0,1	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,04	0,03

Таблица 1.3 - Паспортные данные силовых трансформаторов

Тип транс- форматора	Мощ-ность Sнт, кВА	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Ток хх	Напряже- ние кз
U вн	U нн	Рхх	Ркз	Iхх,%	Uкз ,%
ТМ-100/6-10		6-10	0,4	0,36	2,27	2,6	4,5
ТМ-160/6-10		6-10	0,4	0,54	3,10	2,4	4,5
ТМ-250/6-10		6-10	0,4	0,78	4,20	2,3	4,5
ТМ-400-6-10		6-10	0,4	1,08	5,90	2,1	4,5
ТМ-630/6-10		6-10	0,4	1,68	8,00	2,0	5,5
ТМ-1000/6-10		6-10	0,4	2,45	11,6	1,4	5,5
ТМ-1600/6-10		6-10	0,4	3,30	16,5	1,3	5,5
ТМ-2500/6-10		6-10	0,4	4,60	25,0	1,0	5,5

1.1.1 Методические указания к заданию № 1

Экономичный режим работы трансформаторной подстанции определяется числом одновременно включенных трансформаторов, обеспечивающим минимум потерь электроэнергии в этих трансформаторах.

При наличии на подстанции двух и более трансформаторов различной мощности целесообразно строить кривые зависимости потерь от нагрузки трансформаторов. Приведенные потери мощности для построения этих кривых определяется по выражению

(1.1)

где n – число включенных трансформаторов;

DР_хх – активные потери х.х. трансформатора, кВт;

DР_кз – активные потери к.з. трансформатора, кВт;

– реактивные потери х.х. трансформатора, квар;

– реактивные потери к.з. трансформатора, квар;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

I_хх – ток холостого хода трансформатора, %;

U_кз – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

k_э – коэффициент повышения активных потерь, кВт/квар.

По этим кривым в зависимости от нагрузки подстанции определяется режим работы трансформаторов, т.е. подключение дополнительного трансформатора или вывод из работы одного из трансформаторов.

Допустим, что на подстанции установлены два трансформатора Т1 и Т2, причем номинальная мощность второго больше номинальной мощности первого. Для каждого из них строится кривая приведенных потерь на основании уравнения

(1.2)

где DP – приведенные потери, кВт;

S – действительная нагрузка, кВА;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА.

Кривая приведенных потерь двух параллельно включенных трансформаторов при распределении нагрузки между ними пропорционально номинальным мощностям строится на основании следующего уравнения

(1.3)

1.2 Задание № 2

Асинхронный электродвигатель серии 4А мощностью P_н1 работает при коэффициенте нагрузки k_н1; необходимо определить снижение потерь активной мощности в двигателе и электрических сетях при замене его двигателем мощностью P_н2. Параметры двигателей выбираются по таблице 1.4 по начальной букве фамилии. Коэффициенты k_н1 и k_э выбираются по таблице 1.5 по последней цифре номера зачетной книжки.

Таблица 1.4 – Параметры двигателей

Параметры двигателей	Начальная буква фамилии
А, Д	Б, Е, Л	В, Г, Я	Ж, З, И,	К, Ю	М, О, Э	Н, П	Р, Т, У, Ф	С, Ч, Ш	Х, Ц, Щ
Двигатель 1	Рн1, кВт
Iхх, А
DPхх, кВт	8,2	3,2	4,1	3,75	6,7	10,1			5,6
Двигатель 2	Рн2, кВт
Iхх, А								20,4		20,4
DPхх, кВт	6,7			4,1	5,6	8,2	3,2	2,2	3,75	2,2

Таблица 1.5 – Коэффициенты k_н1 и k_э

Коэффи-циенты	Последняя цифра номера зачетной книжки
kн1	0,73	0,7	0,68	0,65	0,63	0,6	0,58	0,55	0,53	0,5
kэ, кВт/квар	0,13	0,14	0,15	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1	0,11	0,12

1.2.1 Методические указания к заданию № 2

Если средняя нагрузка электродвигателя составляет менее 45% номинальной мощности, то замена его менее мощным электродвигателем всегда целесообразна и проверки расчетами не требуется. При нагрузке электродвигателя более 70% номинальной мощности можно считать, что замена его нецелесообразна.

При нагрузке электродвигателя в пределах 45-70% номинальной мощности целесообразность их замены должна быть подтверждена уменьшением суммарных потерь активной мощности в электрической системе и в электродвигателе. Эти суммарные потери активной мощности могут быть определены по формуле

(1.4)

где – реактивная мощность, потребляемая электро-двигателем из сети при холостом ходе, квар;

I_хх – ток холостого хода электродвигателя, А;

U_н – номинальное напряжение электродвигателя, В;

– коэффициент нагрузки электродвигателя;

P – средняя нагрузка электродвигателя, кВт;

P_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

– реактивная мощность электродвигателя при номинальной нагрузке, квар;

h_н – к.п.д. электродвигателя при номинальной нагрузке;

tgj_н – производная от номинального коэффициента мощности электродвигателя;

k_э – коэффициент повышения потерь;

– потери активной мощности при холостом ходе элктродвигателя, кВт;

– прирост потерь активной мощности в электродвигателе при нагрузке 100%, кВт;

– расчетный коэффициент, зависящий от конструкции электродвигателя и определяемый из выражения .