Выбор силовых трансформаторов

Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов должен быть технически и экономически обоснован, т.к. он оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения.

Критерием при выборе трансформаторов являются надежность электроснабжения. Наиболее часто подстанции выполняют двухтрансформаторными. Однотрансформаторные ТП допустимы только при наличии централизованного резерва трансформаторов и при поэтапном строительстве подстанции. Установка более двух трансформаторов возможна в исключительных случаях. При мощности свыше 16 МВА для ограничения токов КЗ трансформаторы оборудуются расщепленными обмотками НН.

При двухтрансформаторной подстанции номинальную мощность каждого из трансформаторов определяются по условию:

(3.1).

где S_p — суммарная расчетная нагрузка подстанции, кВА;

• 2 — количество трансформаторов;
• 0,7 — коэффициент загрузки в нормальном режиме.

В аварийных условиях оставшийся в работе трансформатор должен быть проверен на допустимую перегрузку с учетом возможного отключения потребителей III категории надежности:

l, 4· S_{ном, т} ? S_p. (3.2).

Выбор трансформаторов для первого узла нагрузки:

.

Рассмотрим 2 варианта.

а) ТДН-16 000.

Параметры: S_{ном, т 1}=16 МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 1=19 кВт, ДP_к 1=85 кВт, I_х 1=0,7%.

.

б) ТРДН-25 000.

Параметры: S_{ном, т 2}=25 МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 2=27 кВт, ДP_к 2=120 кВт, I_х 2=0,7%.

.

Выбор трансформаторов для второго узла нагрузки:

Рассмотрим 2 варианта однотрансформаторной ТП.

а) ТМН-6300.

Параметры: S_{ном, т 1}=6,3МВА, U_к 1=10,5%, ДP_х 1=11,4 кВт, ДP_к 1=44 кВт, I_х 1=0,8%.

б) ТДН-10 000.

Параметры: S_{ном, т 2}=10МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 2=14 кВт, ДP_к 2=60 кВт, I_х 2=0,7%.

Выбор трансформаторов для третьего узла нагрузки:

Рассмотрим 2 варианта.

Рассмотрим 2 варианта.

а) ТРДН-25 000.

Параметры: S_{ном, т 1}=25 МВА, U_к 1=10,5%, ДP_х 1=27 кВт, ДP_к 1=120 кВт, I_х 1=0,7%.

.

б) ТРДН-32 000.

Параметры: S_{ном, т 2}=32 МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 2=36 кВт, ДP_к 2=145 кВт, I_х 2=0,7%.

.

Выбор трансформаторов для четвертого узла нагрузки:

Рассмотрим 2 варианта.

а) ТДН-16 000.

Параметры: S_{ном, т 1}=16 МВА, U_к 1=10,5%, ДP_х 1=19 кВт, ДP_к 1=85кВт, I_х 1=0,7%.

.

б) ТРДН-25 000.

Параметры: S_{ном, т 2}=25 МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 2=27 кВт, ДP_к 2=120 кВт, I_х 2=0,7%.

.

Выбор трансформаторов для пятого узла нагрузки:

Рассмотрим 2 варианта.

а) ТДН-10 000.

Параметры: S_{ном, т 1}=10 МВА, U_к 1=10,5%, ДP_х 1=14 кВт, ДP_к 1=60кВт, I_х 1=0,7%.

.

б) ТДН-16 000.

Параметры: S_{ном, т 2}=16 МВА, U_к 2=10,5%, ДP_х 2=19 кВт, ДP_к 2=85 кВт, I_х 2=0,7%.

.

Технико-экономическое сопоставление вариантов

Полные капитальные затраты с учетом стоимости оборудования и монтажных работ:

К_н.тр. = Ц · I· (1 + у_т + у_с + у_м), (3.3).

где Ц — цена на оборудование [1], тыс. руб., I — индекс цен, у_т — коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с приобретением оборудования (у_т = 0,05 — для оборудования с массой более 1 тонны), у_с = 0,02 — коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы; у_м = 0,1 — коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования.

Цены на оборудование (первый индекс — номер нагрузки, второй — вариант):

Ц _1,1=226,7 тыс. руб., Ц _{1,2Кн, тр.3,2} = 329,7· 48· (1 + 0,05 + 0,02 + 0,1)=18 520 тыс. руб.;

.

К_{н, тр.4,1} = 226,7· 48· (1 + 0,05 + 0,02 + 0,1)=12 730 тыс. руб.;

К_{н, тр.4,2} = 312,2· 48· (1 + 0,05 + 0,02 + 0,1)=17 530 тыс. руб.;

К_{н, тр.5,1} =214,8· 48· (1 + 0,05 + 0,02 + 0,1)=12 060 тыс. руб.;

К_{н, тр.5,2} = 226,7· 48· (1 + 0,05 + 0,02 + 0,1)=12 730 тыс. руб.

Затраты на обслуживание, ремонт и амортизацию оборудования:

И_{обсл.рем.ам.} = (Н_а + H_обсл. + H_рем.)· К_н.тр., (3.4).

где Н_а= 0,035 — норма амортизационных отчислений [1];

Н_обсл.= 0,029 — норма обслуживания оборудования [1];

Н_рем.= 0,01 — норма ремонта оборудования [1].

И_{обсл.рем.ам.1,1} = (0,035+0,029+0,01)· 12 730= 940 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.1,2} = (0,035+0,029+0,01)· 17 530= 1300 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.2,1} = (0,035+0,029+0,01)· 5 410= 400 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.2,2} = (0,035+0,029+0,01)· 5 460= 410 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.3,1} = (0,035+0,029+0,01)· 17 530= 1290 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.3,2} = (0,035+0,029+0,01)· 18 520= 1370 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.4,1} = (0,035+0,029+0,01)· 12 730= 940 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.4,2} = (0,035+0,029+0,01)· 17 530= 1290 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.5,1} = (0,035+0,029+0,01)· 12 060= 890 тыс. руб.;

И_{обсл.рем.ам.5,2} = (0,035+0,029+0,01)· 12 730= 940 тыс. руб.

Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах:

(3.5).

где С₀ — стоимость электроэнергии; ф_п — время максимальных потерь, ч; N_тp — количество трансформаторов; ДР _хх, ДР _кз — потери х.х. и к.з. трансформатора.

Стоимость эксплуатационных расходов:

И = И_{п, тр} + И_{обсл., рем, ам.}(3.6).

И _1,1=940+2230=3 170 тыс. руб.,

И _1,2=1300+2080=3 380 тыс. руб.,

И _2,1=400+820=1 220 тыс. руб.,

И _2,2=410+640=1 050 тыс. руб.,

И _3,1=1290+1990=3 280 тыс. руб.,

И _3,2=1370+2260=3 630 тыс. руб.,

И _4,1=940+1340=2 280 тыс. руб.,

И _4,2=1290+1560=2 850 тыс. руб.,

И _5,1=890+1140=2 030 тыс. руб.,

И _5,2=940+1180=2 120 тыс. руб.

Суммарные приведенные затраты определяются:

З_? = E· К_н.тp + И, (3.7).

где Е — норма дисконта, (Е = 0,2);

З_?1.1 = 0,2· 12 730+3170=5720 тыс. руб.; минимальные затраты

З_?1.2 = 0,2· 17 530+3380=6890 тыс. руб.;

З_?2.1 = 0,2· 5410+1220=2300 тыс. руб.;

З_?2.2 = 0,2· 5460+1050=2140 тыс. руб.; минимальные затраты

З_?3.1 = 0,2· 17 530+3280=6790 тыс. руб.; минимальные затраты

З_?3.2 = 0,2· 18 520+3630=7330 тыс. руб.;

З_?4.1 = 0,2· 12 730+2280=4830 тыс. руб.; минимальные затраты

З_?4.2 = 0,2· 17 530+2850=6360 тыс. руб.;

З_?5.1 = 0,2· 12 060+2030=4440 тыс. руб.; минимальные затраты

З_?5.2 = 0,2· 12 730+2120=4670 тыс. руб.

На основании технико-экономических расчетов были выбраны наиболее экономичные варианты трансформаторов для каждой нагрузки. Их характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Каталожные данные трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора определяется на основании каталожных данных:

(3.8).

где ДР_к — потери активной мощности в режиме КЗ, кВт; U_ном-номинальное напряжение, кВ; S_{н. тp} — номинальная мощность трансформатора, кВА.

Реактивное (индуктивное) сопротивление двухобмоточного трансформатора, представляющее собой сумму индуктивного сопротивления рассеяния первичной обмотки и приведенного к ней индуктивного сопротивления вторичной обмотки, определяется по формуле:

(3.9).

где u_к — напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Активная проводимость (См), обусловленная потерями активной мощности в режиме холостого хода ДР_х определяется:

(3.10).

Потери реактивной мощности:

(3.11).

где I_Х — ток холостого хода, отнесенный к номинальному току, %.

Реактивная проводимость трансформатора (См), обусловленная основным магнитным потоком, находится так:

(3.12).