В системах электроснабжения

Выбор рационального режима электроснабжения рассмотрим на примере определения оптимальной загрузки силовых трансформаторов.

В системах электроснабжения промышленных пред­приятий по условиям бесперебойного питания, а также при неравномерном суточном или годовом графиках на
грузки широкое применение получили подстанции с двумя трансформаторами.

Если в течение некоторого времени нагрузка подстанции может быть обеспечена работой не всех, а части трансформаторов, возникает вопрос об их экономичной загрузке.

Как известно, при работе с меньшим числом трансформаторов суммарные потери холостого хода будут ниже, но возрастут нагрузочные потери.

Рассмотрим подстанцию с двумя однотипными трансформаторами одинаковой номинальной мощности S_н.

При работе одного трансформатора при нагрузке S потери
в трансформаторе будут равны:

, (9)

где P_х – потери холостого хода, кВт; P_к – потери короткого замыкания, кВт.

При той же нагрузке S,но при работе на двух трансформаторах потери будут:

. (10)

При некоторой нагрузке S_кр потери в обоих случаях будут равны. Тогда приравнивая (9) и (10) и преобразовывая полученное равенство, найдем критическую нагрузку:

. (11)

При S > S_кр следует работать на двух трансформаторах,
а при S < S_кр – на одном.

Отступление от условия (11) приведет к увеличению потерь мощности при работе на одном трансформаторе при общей нагрузке в пределах от S_кр < S < S_н на величину

(12)

и потерь электроэнергии

, (13)

где t – время работы в неэкономичном режиме, ч.

При работе на двух трансформаторах при общей нагрузке
в пределах 0 < S < S_кр

; (14)

. (15)

В последнее время получили распространение блочные системы электроснабжения, в том числе и блоки линия – трансформатор.

В этом случае экономичный режим трансформаторов должен определяться с учетом наименьших суммарных потерь в линии и трансформаторе. Если не учитывать потери в линии, то при нагрузке S <S_кр следует переходить с двух трансформаторов на один. Однако, т. к. это приведет к передаче электроэнергии на подстанцию не по двум линиям, а по одной, то общие потери могут не уменьшиться, а возрасти.

Рассмотрим вопрос экономичного режима работы блока линия – трансформатор, для чего найдем мощность , определяющую целесообразность работы на одном или двух блоках.

При передаче мощности S по одному блоку линия – трансформатор потери в нем будут равны:

, (16)

где P_х и P_к – потери холостого хода и короткого замыкания
в трансформаторах, кВт; S_н – номинальная мощность трансформатора, МВА; S – мощность нагрузки, МВА; r₀ – удельное сопротивление линии, Ом/км; l – длина линии, км; U – номинальное напряжение линии, кВ.

При передаче той же мощности по двум блокам линия –­ трансформатор потери будут равны:

. (17)

Обозначим

. (18)

Тогда приравнивая (16) и (17) и преобразовывая полученное выражение, будем иметь:

, (19)

где – критическая мощность блока линия – транс­форматор.

При следует работать на двух включенных блоках линия – трансформатор, при – на одном.

При отступлении от условия (19) и отключении второго блока линия –­ трансформатор потери мощности увеличатся на величину

(20)

Потери электроэнергии возрастут на величину

. (21)

Задача 4. На главной понизительной подстанции (ГПП) промышленного предприятия установлено два силовых трансформатора номинальной мощностью S_н, которые включены по схеме, приведенной на рис. 1.

Рис. 1. Параллельная работа трансформаторов ГПП

Предприятие работает по трехсменному графику. В зимний период нагрузка предприятия в течение 8 ч в сутки не превышает S_з, а в летний период нагрузка в течение 8 ч в сутки не превышает S_л. Определить оптимальный режим работы силовых трансформаторов в зимний и летний периоды. Найти увеличение потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах при отступлении от оптимального режима работы.

Определить оптимальные режимы работы трансформаторов и увеличение потерь мощности и электроэнергии в них при отступлении от оптимального режима работы применительно к указанной нагрузке при включении их по схеме блоков линия – трансформатор (рис. 2). Линии электропередачи на напряжение 110 кВ протяженностью l выполнены проводом марки АС. Варианты для выполнения задания приведены в табл. 6.

Рис. 2. Параллельная работа блоков линия – трансформатор

Таблица 6

Варианты для выполнения задания

Номер варианта	Sн, МВА	Pхх, кВт	Pкз, кВт	Sз, МВА	Sл, МВА	l, км	r0, Ом/км
	6,3						0,428
							0,306
							0,249
							0,198
							0,162

Перейти к Содержанию