Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Байконурский электрорадиотехнический техникум им. И.М. Неделина»
УТВЕРЖДЕНО
заместитель директора
по
учебной работе
____________ М.М. Иванова
«___»____________ 2015 г.
Методические рекомендации
по выполнению лабораторной
работы и практического занятия
Расчет и выбор числа и
мощности трансформаторов
по междисциплинарному курсу
«Внутреннее электроснабжение промышленных и гражданских зданий»
2015 г.
Цель работы: Научиться производить выбор числа и мощности силовых
трансформаторов.
Краткие теоретические сведения
Построение картограммы нагрузок.
Для построения рациональной системы электроснабжения
предприятия, важное значение имеет правильное расположение главных
понизительных подстанций. Подстанции рекомендуется как можно ближе приближать к
центрам электрических нагрузок (ЦЭН), которые предполагается подключить к
данной подстанции.
При расположении подстанций в ЦЭН обеспечиваются наилучшие
технико-экономические показатели системы электроснабжения по уменьшению потерь
электроэнергии и напряжения в распределительных сетях и снижению стоимости электрической
сети, вследствие экономии проводникового материала токоведущих частей.
Для определения наиболее выгодного расположения ГПП и
цеховых ТП составляют картограмму нагрузок, которая представляет собой
очертания цехов, зданий и сооружений и их полные расчётные нагрузки, выраженные
в виде кругов определённого диаметра с центром нагрузки цеха, здания или
сооружения, расположенные на генеральном плане предприятия. Картограмма
нагрузок позволяет максимально сократить протяжённость распределительных электрических
сетей и определить наиболее выгодное месторасположение подстанции.
Выбор места расположения подстанции также зависит от
неблагоприятных условий окружающей среды, которые вредно воздействуют на
изоляцию электрооборудования; от наличия в месте установки подстанции
значительного количества подземных коммуникаций; от технологического процесса
производства связанного с взрывами и уносом промышленных выбросов; от
динамического развития нагрузок;
Выбор числа трансформаторов.
Правильный
выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции предприятий является
основным вопросом рационального проектирования системы электроснабжения
предприятия. Количество трансформаторов определяется категорией
электроснабжения предприятия или объекта.
Для
потребителей 1 категории должны применяться двухтрансформаторные
подстанции, обеспечивающие бесперебойное электроснабжение потребителей при
наличии устройств АВР.
Для
потребителей 2 категории рекомендуется применять двухтрансформаторные
подстанции или однотрансформаторные подстанции, но при наличии
централизованного «складского» резерва на предприятии.
Для
потребителей 3 категории рекомендуется применять однотрансформаторные
подстанции.
Для
ГПП, УРП, ПГВ должны устанавливаться не менее 2 трансформаторов, которые обеспечивают
надёжное питание потребителей всех категорий.
Двухтрансформаторные
подстанции также целесообразно применять при неравномерности суточных и годовых
графиков нагрузки предприятия для возможности отключения одного трансформатора
в период минимальных нагрузок, а также при раздельной работе трансформаторов на
подстанции для уменьшения токов короткого замыкания.
Выбор мощности трансформаторов на подстанции
производится исходя из следующих параметров:
- Максимальной полной расчетной нагрузки предприятия или
объекта электроснабжения;
- Характерного суточного графика нагрузки предприятия или
объекта, который определяется в зависимости от отрасли промышленности;
- Количество трансформаторов на подстанции, определяемое в
зависимости от категории электроснабжения;
- Количество часов максимальной нагрузки, определяемое по
фактическому графику нагрузки предприятия или объекта;
- Средней полной нагрузки предприятия, которая определяется
по фактическому графику нагрузки предприятия или объекта;
- Рекомендуемый коэффициент загрузки трансформаторов на
подстанции, определяемый в зависимости от категории электроснабжения
предприятия и количества трансформаторов на подстанции;
При выборе мощности и марок силовых трансформаторов
рекомендуется:
- Применять однотипные трансформаторы с одинаковыми
параметрами;
- На двухтрансформаторных подстанциях мощность
трансформатора должна выбираться с таким расчётом, чтобы при выходе в ремонт
одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести нагрузку
потребителей 1 и 2 категории, а потребители 3 категории в это время
отключаются;
- Трансформаторы мощностью 1000 кВА и более необходимо
применять в производственных цехах с высокой плотностью нагрузок (05-0,7
кВА/м²) и при наличии электроприёмников с частыми пиками нагрузки и
электроприёмников большой мощности.
- Трансформаторы допускают послеаварийную перегрузку при
выходе из строя одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции не
более 140% не более 6 часов в сутки и не более 5 суток.
- Трансформаторы ГПП, ПГВ, УРП рекомендуется выбирать с
напряжением высокой стороны не менее Uвн = 35 кВ и с
системой регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), марки ТМН;
- Трансформаторы цеховых ТП или КТП предприятия или объекта
рекомендуется выбирать с напряжением высокой стороны не менее Uвн = 6-10 кВ и с системой регулирования напряжения путём переключения
без возбуждения ПБВ, марки ТМ;
Методические указания по
выполнению лабораторной работы
I.
Построение картограммы нагрузок
1.1. В масштабе нарисовать план предприятия, изобразив его на
координатной плоскости, для удобства дальнейших расчетов. Размеры промышленного
предприятия (любого варианта по заданию) численно равны 1,5км х 2,0км.
1.2. Определить масштаб ген. плана и рассчитать масштаб активных
и реактивных нагрузок предприятия. Центр электрических нагрузок определяется на
основании метода «Определение центра тяжести плоских фигур».
1.3. Нанести место установки ГПП (ПГВ, ЦРП и т.д.) на план
предприятия по определенным координатам Ха, Уа.
1.4. Радиус полной расчётной нагрузки
цеха, здания или сооружения
Ri = √ Si / (π*m)
где: Ri – радиус круга нагрузки данного цеха,
здания или сооружения, мм;
Si - полная мощность данного цеха, здания
или сооружения, кВА или МВА;
π =3,14
m – масштаб, для определения площади
круга, кВА/мм² или МВА/мм²
II. По выбору трансформаторов
на подстанции
Выбор трансформаторов на подстанции
может производиться следующими методами:
1. Выбор трансформаторов с
учётом характерного суточного графика нагрузки.
Выбор
трансформаторов с учётом характерного суточного графика нагрузки должен
производится в основном для выбора трансформаторов основной подстанции
предприятия или объекта (ГПП, ПГВ, УРП, ТП) или каждого объекта, если они
питаются от одной ГПП, но имеют различные графики нагрузок и относятся к
различным отраслям промышленности.
Выбор трансформаторов с учётом характерного
суточного графика нагрузки
Исходные данные для расчета:
- максимальная активная нагрузка
предприятия - ∑Рр, кВт;
- максимальная реактивная нагрузка
предприятия - ∑Qр, кВАр;
- максимальная полная нагрузка
предприятия - ∑Sр, кВА;
-отрасль промышленности предприятия -
типовой график нагрузок предприятия или отрасли.
1.1. В зависимости от отрасли
промышленности определяется характерный суточный график нагрузки предприятия,
определенный в процентах в течении 24 часов.
1.2. Определяется фактический суточный
график нагрузок, который пересчитывается на основании максимальных активных и
реактивных нагрузок предприятия
Рi = (P%\100)* ∑Рр
Qi = (Q%\100)* ∑Qр
Si = √ Рi² + Qi²
где:
P%, Q% - активная и реактивная мощность, определённая по
характерному суточному графику нагрузки на промежутке времени ti , в %;
∑Рр - максимальная
активная нагрузка предприятия , кВт;
∑Qр- максимальная реактивная нагрузка
предприятия, кВАр;
Рi , Qi, Si – активная, реактивная и полная нагрузка предприятия на промежутке
времени ti, кВт, кВАр, кВА;
ti – промежуток времени на котором активная и реактивная нагрузка суточного
графика нагрузки не изменяется, час.
Расчёт фактического графика
производится в виде таблицы
Таблица
ti , час
|
P , %
|
Рi, кВт
|
Q, %
|
Qi , кВАр
|
Si, кВА
|
|
|
|
|
|
|
1.3. По произведенным расчетам строится
реальный (фактический) график нагрузки данного предприятия, с учетом полной
мощности нагрузки предприятия в КВА.
1.4. Определяется средняя полная
нагрузка по фактическому графику предприятия
Sср = (Si* ti )/24
средняя нагрузка вычерчивается на
фактическом графике нагрузки в виде прямой линии.
Шаблон реального суточного
графика нагрузки предприятия
1.5. Определяется коэффициент заполнения
графика нагрузки по формуле:
α = Sср/∑Sр
1.6. Определяется коэффициент допустимой
перегрузки трансформаторов Кα по справочной литературе в
зависимости от коэффициента заполнения графика α и количества часов
максимальной нагрузки tмах.
1.7. Определяется расчётная номинальная
мощность трансформатора
Sтр.расч. = ∑Sр / (nтр* Кα )
где:
Sтр.расч – расчётная номинальная мощность
трансформатора, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
nтр - количество трансформаторов на
подстанции, шт
Кα – коэффициент допустимой
перегрузки трансформаторов.
1.8. Предварительно выбирается
стандартная мощность трансформаторов и рекомендуется в зависимости от расчётной
номинальной мощности трансформатора Sтр.расч предварительно выбирать мощность трансформатора стандартной
мощности Sтр.ном меньше чем Sтр.расч , а затем больше чем Sтр.расч.
1.9. Проверка работы трансформатора в
послеаварийном режиме при выводе одного трансформатора в ремонт
для двухтрансформаторных
подстанций.
1,4*Sтр. ном. ≥ 0,75*∑Sр
где:
1,4 – коэффициент, учитывающий
максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме
двухтрансформаторной подстанции;
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная
мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
0,75 – коэффициент, учитывающий
отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.
Если мощность
трансформатора не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать
трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
для однотрансформаторных
подстанций.
Sтр. ном. ≥ ∑Sр
где:
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная
мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
для трехтрансформаторных
подстанций.
1,2*Sтр. ном. ≥ 0,666*∑Sр
где:
1,2 – коэффициент, учитывающий
максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме
двухтрансформаторной подстанции;
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная
мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
0,666 – коэффициент, учитывающий
отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.
1.10. Проверка фактического
коэффициента загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.
βфакт = ∑Sр /(nтр* Sтр. ном)
где:
βфакт – фактический коэффициент
загрузки трансформатора
Если мощность трансформатора не
проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей
стандартной мощности и произвести проверку повторно.
Таблица. Фактический и рекомендуемый
коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях
Характер нагрузки и вид трансформаторной подстанции
|
βреком
|
βфакт
|
Для трансформаторов ГПП, ПГВ, УРП с
напряжением высокой стороны 35кВ и выше
|
0,5 – 0,55
|
0,5 – 0,6
|
Коэффициент допустимой перегрузку
|
βреком
|
масляного трансформатора ГОСТ 14209-85
|
2-х трансф
|
3-х трансф
|
1,0
|
0,5
|
0,666
|
1,1
|
0,55
|
0,735
|
1,2
|
0,6
|
0,8
|
1,3
|
0,65
|
0,86
|
1,4
|
0,7
|
0,93
|
Для сухих трансформаторов
предельное значение коэффициента допустимой перегрузки трансформатора следует
принимать равным 1,2.
1.11. Составляется таблица каталожных параметров выбранного трансформатора.
Тип,
марка
|
Мощность
Sном
, кВА
|
Напряжение
на сторонах, U, кВ
|
Потери
трансформатора, кВт
|
Uкз,
%
|
Iхх,
%
|
ВН
|
НН
|
Рхх
|
Ркз
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кривые
кратности допустимых нагрузок трансформатора
II. Выбор трансформаторов упрощенным способом
Выбор трансформаторов
по упрощенному способу допускается производить в основном для ТП и КТП цехов
предприятий или объектов, при условии, что трансформатор основной подстанции
предприятия или завода выбирался с учётом характерного суточного графика
нагрузки.
2.1. Определяется расчётная номинальная
мощность трансформатора
Sтр.расч. = ∑Sр / (nтр* βреком )
где:
Sтр.расч – расчётная номинальная мощность
трансформатора, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
nтр - количество трансформаторов на
подстанции, шт
βреком – Рекомендуемый коэффициент
загрузки трансформаторов;
2.2. Выбирается стандартная мощность
трансформатора Sтр. ном.
Рекомендуется в
зависимости от расчётной номинальной мощности трансформатора Sтр.расч предварительно выбирать
мощность трансформатора стандартной мощности Sтр.ном меньше чем Sтр.расч , а затем больше чем Sтр.расч.
2.3. Проверяем работу трансформатора в
послеаварийном режиме при выводе одного трансформатора в ремонт для
двухтрансформаторных подстанций. При проверке работы трансформатора
двухтрансформаторной подстанции в послеаварийном режиме должно выполняться
условие:
1,4*Sтр. ном. ≥ 0,75*∑Sр
где:
1,4 – коэффициент, учитывающий
максимально возможную перегрузку трансформатора в послеаварийном режиме
двухтрансформаторной подстанции;
Sтр. ном – предварительно выбранная номинальная
мощность трансформатора выбранная из стандартного ряда, кВА;
∑Sр - максимальная полная нагрузка
предприятия, кВА;
0,75 – коэффициент, учитывающий
отключение неответственных потребителей в период послеаварийной перегрузки.
Если
трансформатор не проходит по данному условию, то рекомендуется выбрать
трансформатор большей стандартной мощности и произвести проверку повторно.
2.4. Проверяем фактический коэффициент
загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.
βфакт = ∑Sр /(nтр* Sтр. ном)
где:
βфакт –
фактический коэффициент загрузки трансформатора, который зависит от количества
трансформаторов на подстанции, категории электроснабжения потребителей, а также
от характера нагрузки;
Если трансформатор не проходит по
данному условию, то рекомендуется выбрать трансформатор большей стандартной
мощности и произвести проверку повторно.
Таблица. Фактические
рекомендуемые коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях
Характер нагрузки и вид трансформаторной
подстанции
|
βреком
|
βфакт
|
При преобладании потребителей 1 категории
для
двухтрансформаторной подстанции
|
0,65 - 0,7
|
0,6 - 0,7
|
При
преобладании потребителей 2 категории
для двухтрансформаторных подстанций
|
0,65–0,75
|
0,6 - 0,8
|
При
преобладании потребителей 2 категории
для однотрансформаторных подстанций, при
наличии централизованного складского резерва трансформаторов,
для
потребителей 3 категории
|
0,9 – 0,95
|
0,8 – 1,0
|
2.5.
Составляется таблица каталожных параметров выбранного трансформатора.
Тип,
марка
|
Мощность
Sном
, кВА
|
Напряжение на сторонах,
U, кВ
|
Потери трансформатора, кВт
|
Uкз,
%
|
Iхх,
%
|
ВН
|
НН
|
Рхх
|
Ркз
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Справочные данные
Таблица 1. Технические данные трехфазных
сухих трансформаторов, Uном < 1000 В
Тип
|
Sном, кВА
|
Uном обмоток, В
|
Потери, Вт
|
Uкз, %
|
Iхх, %
|
ВН
|
НН
|
ХХ
|
КЗ
|
ТС10/ 0,66
ТСЗ-10/ 0,66
|
10
|
380; 660
|
230; 400
|
75(90)
|
280
|
4,5
|
7,0
|
380
|
36; 42
|
ТС-16/ 0,66
ТСЗ-16/ 0,66
|
16
|
380; 660
|
230; 400
|
100 (125)
|
400
|
5,8
|
220
|
230
|
380
|
36; 42
|
ТС-25/ 0,66
ТСЗ-25/ 0.66
|
25
|
380; 660
|
230; 400
|
140 (180)
|
560
|
4,8
|
220
|
230
|
380
|
36; 42
|
ТС-40/ 0,66
ТСЗ-40/ 0,66
|
40
|
380; 660
|
230; 400
|
200 (250)
|
800
|
4,0
|
220
|
230
|
380
|
36; 42
|
ТС-63/ 0,66
ТСЗ-63/ 0,66
|
63
|
380; 660
|
230; 400
|
280 (350)
|
1050
|
3,3
|
220
|
230
|
ТС-100/ 0,66
ТСЗ-100/ 0.66
|
100
|
380; 660
|
230; 400
|
390 (490)
|
1450
|
2,7
|
ТС-160/ 0,66
ТСЗ-160/ 0,66
|
160
|
560 (700)
|
2000
|
2,3
|
Примечание. Схема и группа соединений обмоток Y/Yн – 0.
Таблица 2. Технические данные трехфазных
сухих трансформаторов, UномВН >1000 В
Тип
|
Sном, кВА
|
Uном обмоток, кВ
|
Потери, кВт
|
Uкз, %
|
Iхх, %
|
ВН
|
НН
|
ХХ
|
КЗ
|
ТСЗ-160/10
|
160
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
0,23; 0,4; 0,69
|
0,7
|
2,7
|
5,5
|
4
|
ТСЗ-250/10
|
250
|
6; 10
|
1
|
3,8
|
3,5
|
ТСЗ-400/10
|
400
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
1,3
|
5,4
|
3
|
ТСЗА-400/10
|
6; 10
|
1,8
|
ТСЗА-400/10
|
6,3; 10,5
|
0,4
|
1,12
|
ТСЗА-630/10
|
630
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
0,4; 0,69
|
2,0
|
7,3
|
1,5
|
ТСЗА-630/10
|
6,3; 10,5
|
0,4
|
1,72
|
ТСЗА-630/10
|
6; 10
|
0,4; 0,69
|
2
|
ТСЗС-630/10
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
0,4
|
8,5
|
8
|
2
|
ТСЗ-1000/10
|
1000
|
6; 10
|
0,4; 0,69
|
3
|
11,2
|
5,5
|
1,5
|
ТСЗС-1000/10
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
0,4
|
12
|
8
|
2
|
ТСЗА-1000/10
|
6; 6,3; 10
|
2,5
|
1,1
|
ТСЗА-1000/10
|
2,15
|
ТСЗУ-1000/10
|
6; 10
|
0,4; 0,69
|
2,45
|
10,4
|
5,5
|
1
|
ТСЗ-1600/10
|
1600
|
4,2
|
16
|
1,5
|
ТСЗУ-1600/10
|
6; 10; 10,5
|
3,4
|
17
|
0,7
|
ТСЗЛ-630/10
|
630
|
6; 6,3; 10; 10,5
|
1,65
|
7,1
|
1,4
|
ТСЗЛ-1000/10
|
1000
|
6; 10
|
2
|
10,2
|
1,0
|
ТСЗЛ-1600/10
|
1600
|
2
|
15
|
0,7
|
ТСЗЛ-2500/10
|
2500
|
4
|
20,5
|
6
|
0,65
|
Примечание. Схема и группа соединений обмоток ∆/Yн – 11 для всех исполнений и Y/Yн – 0 до 1000 кВА включительно.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.