Определение потерь электроэнергии за год в трансформаторах тяговых подстанции. Расчет средних токов и эффективных токов в обмотках трансформаторов тяговых подстанции

Задача № 4:

Определение потерь электроэнергии за год в трансформаторах тяговых подстанции

Установки параллельной емкостной компенсации (КУ) являются наиболее дешевым и эффективным средством компенсации реактивной мощности и энергии в системах электроснабжения. В результате компенсации реактивной мощности при использовании КУ в системе тягового электроснабжения наблюдаются также следующие положительные явления:

-  Снижаются потери мощности и энергии в трансформаторах тяговых подстанций и ЛЭП;

-  Уменьшается не синусоидальность и не симметрия напряжения и токов на шинах тяговых подстанции и в СВЭ;

-  Повышается уровень напряжения на шинах тяговых подстанции и, следовательно, на токоприемнике электровоза. Но этот фактор является положительным только в режиме максимальных нагрузок. При поддержании электроснабжающей организации высокого напряжения в системе при малых размерах движения возможно даже отключение действующих КУ на подстанциях по требованию энергосистемы.

Поэтому можно сделать следующий вывод:

КУ являются эффективным средством энергосбережения и повышения качества электроэнергии.

5.1 Расчет средних токов и эффективных токов в обмотках трансформаторов тяговых подстанции

Сложность расчета нагрузочных (переменных) потерь электроэнергии в трансформаторах подстанции заключается в том, что токи в фазах обмотки трансформатора не симметричны. Поэтому расчет нагрузочных потерь электроэнергии в трансформаторах, а так же на участках ЛЭП СВЭ ведется по каждой фазе отдельно по значениям средних и эффективных фазных токов.

5.1.1 Расчет средних токов плеч питания тяговых подстанции

Расчет средних токов плеч питания определяется по ежемесячным расходам активной и реактивной энергии за год по подстанциям. Величины токов приводятся к шинам ВН с учетом соединения обмоток трансформатора тяговой подстанции. Все нижеследующие расчеты выполняются для двух вариантов: первый вариант без КУ; второй вариант  - с включением КУ.

Находим значения активных и реактивных токов для каждой тяговой подстанции без КУ и с включением КУ:

, кА

, кА

где ,  - годовое потребление активной и реактивной энергии.

Приведем пример расчета для подстанции №3 (КУ отключены):

По величине токов подстанции и отношению тока отстающего плеча питания к току опережающего плеча питания определяем средние токи плеч питания без КУ и с КУ на тяговых подстанциях:

, кА

, кА

, кА

, кА

где  - отношение тока отстающего плеча к току опережающего.

, кА

, кА

, кА

, кА

5.1.1 Расчет эффективных токов плеч питания тяговых подстанции

Эффективные значения токов определяется:

, кА

, кА

, кА

где , - коэффициенты формы графиков активной и реактивной токовой нагрузки плеча питания, ==1,05.

Приведем пример расчета среднеквадратичных токов плеч питания для подстанции №3

, кА

, кА

, кА

, кА

, кА

, кА

5.1.3 Определение углов сдвига фазы между средним током и

напряжением плеча питания

При выполнении дальнейших расчетов необходимо знать значение углов сдвига фазы между средним током и напряжением плеча питания:

Для подстанции №3:

Находим значения эффективных токов в фазах обмотки трансформатора, которые зависят от типа подстанции и определяются:

Отстающая фаза:

, кА

Опережающая фаза:

, кА

Свободная фаза:

, кА

Где  - углы зависящие от типа подстанции, значения углов приведены в таблице №1

                            Таблица № 1                    

Определим значения углов  и  для подстанции №3 (I тип):

=

=

Значения для остальных подстанций приведены в таблице №2

Таблица №2             

Определяем значения эффективных токов в фазах обмотки трансформатора          подстанции №3:

, кА

, кА

, кА

Результаты расчетов для остальных подстанций приведены в таблице № 4

Произведем аналогичный расчет, но при условии, что все компенсирующие установки подключены. Пример расчета приведем для подстанции №3:

Определим ток КУ:

, кА

где  - сопротивления конденсаторных батарей и реакторов;

- номинальной напряжение тяговых шин подстанции, =27,5 кВ.

, кА

Определим комплексное значение тока КУ:

, кА

где  - комплексный коэффициент, зависящий от фазы подключения компенсирующего устройства, значения коэффициента  в зависимости от фазы подключения КУ и типа подстанций приведены в таблице № 3

                                   Таблица № 3                        

Определим комплексное значение тока КУ подстанции №3:

, кА

Значения эффективных токов в фазах обмотки трансформатора определяются:

Отстающая фаза:

, кА

Опережающая фаза:

, кА

Свободная фаза:

, кА

Определим эффективные токи в фазах обмотки трансформатора подстанции