Экономичные режимы работы трансформаторов. Число включенных трансформаторов. Каталожные и расчетные данные трансформаторов

Экономичные режимы работы трансформаторов. Силовые трансформаторы, так же как и асинхронные электродвигатели, являются потребителями активной и реактивной мощности. На долю трансформаторов приходится 20—25 % всей реактивной мощности, потребляемой от энергосистем промышленными предприятиями.

Процессы трансформации электроэнергии сопровождаются потерями активной и реактивной мощности. Сокращение этих потерь является одной из основных задач эффективного использования трансформаторов. В условиях эксплуатации возможны следующие пути решения этой важной задачи: замена незагруженных трансформаторов трансформаторами меньшей мощности; оперативное регулирование трансформаторной мощности с учетом суточных и сезонных колебаний нагрузки предприятий; дробление трансформаторной мощности (более широкое применение однотрансформаторных подстанций); устройство перемычек связи на напряжение до 1000 В междуподстанциями.

Замена малозагруженных трансформаторов трансформаторами меньшей мощности целесообразна при возможности реализации заменяемого трансформатора. Снижение суммарных потерь электроэнергии в результате замены трансформатора определяется по формуле:

На подстанциях с однотипными трансформаторами одинаковой мощности число одновременно включенных трансформаторов определяется следующими условиями:

при росте нагрузки подключение (п+1)-го трансформатора экономически выгодно, когда коэффициент нагрузки работающих трансформаторов достигает значения

при снижении нагрузки экономически целесообразно отключить один из трансформаторов, когда коэффициент нагрузки работающих трансформаторов достигнет значения

где n — число включенных трансформаторов.

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 определяются по формуле:

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

Пример 19. На подстанции установлены два понижающих трансформатора типа ТМ-400/10 и ТМ-630/10 мощностью соответственно 400 и 630 кВ×А. Требуется определить оптимальные режимы (коэффициенты нагрузки) при раздельной и совместной их работе. Коэффициент изменения потерь в данном пункте энергосистемы k_э = 0,15 кВт/квар.

Каталожные и расчетные данные трансформаторов следующие:

Строим кривую приведенных потерь для трансформатора мощностью 400 кВ×А.

Согласно уравнению (32), приведенные потери в трансформаторе при n = 1

Для построения кривых потерь имеет значение правильный выбор k_нг для каждого трансформатора. Порядок выбора следующий. Складываем номинальные мощности трансформаторов SS_н = 400 + 630 = 1030 кВ×А. Задаемся значениями коэффициента нагрузки, например, k_н = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и т. д. до k_н = 1,0 - 1,2. Для принятых k_н определяем соответствующие им нагрузки:  k_нг1SS_н1 = 0,1 × 1030 = 103 кВ×А; k_нг2SS_н2 = 0,2 × 1030 = 206 кВ×А; k_нг3SS_н3 = 0,3 × 1030 = 309 кВ×А и т. д. Полученные значения мощности делим на номинальные мощности каждого трансформатора и находим коэффициенты нагрузки, которые подставляем в уравнение приведенных потерь.

Для трансформатора 400 кВ×А соответственно имеем: k_нг1 = 103 : 400 = 0,26; k_нг2 = 206 : 400 = 0,52; k_нг3 = 309 : 400 = 0,77 и т. д. Данные расчета заносим в табл. 8. По данным таблицы строим кривую приведенных потерь мощности в зависимости от нагрузки.

Аналогично ведем расчеты для трансформатора 630 кВ×А, а также для случаев параллельной работы трансформаторов 400 и 630 кВ×А. Данные расчета также заносим в табл. 8.

Таблица 8

Анализ кривых показывает, что с точки зрения максимального сокращения потерь в трансформаторах целесообразно установить следующие экономичные режимы работы подстанции:

при нагрузке от 0 до 260 кВ×А в работу включается трансформатор 400 кВ×А;

при нагрузке от 260 до 450 кВ×А трансформатор 400 кВ×А выводится из работы и включается трансформатор 630 кВ×А;

при увеличении нагрузки выше 450 кВ×А целесообразна работа двух трансформаторов параллельно.

Пример 20. На подстанции установлено три трансформатора по 630 кВ×А (каталожные и расчетные данные трансформатора приведены в примере 19). После построения кривых изменения приведенных потерь мощности в зависимости от нагрузки (рис. 11) можно установить целесообразные режимы работы подстанции:

при нагрузке от 0 до 380 кВ×А включается один из трансформаторов;

при увеличении нагрузки от 380 до 1180 кВ×А подключается второй трансформатор;

при нагрузках больше 1180 кВ×А целесообразна параллельная работа всех трех трансформаторов.