ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

​АННОТАЦИЯ

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения следует предусматривать экономически целесообразный режим работы силовых трансформаторов. Суть этого режима состоит в том, что при наличии на подстанции нескольких трансформаторов, которые могут работать на общие шины, число включенных трансформаторов определяется условием, обеспечивающим минимум потерь мощности в этих трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузки. В этом случае учитывают не только потери активной мощности в самих трансформаторах, но и потери активной мощности, возникающие в системе электроснабжения по всей цепочке питания от генераторов электростанции до рассматриваемых трансформаторов из-за потребления ими реактивной емкостной мощности.

Ключевые слова: трансформатор, нагрузка, мощность, тяговая подстанция, параллельная работа.

Известно, что на покрытие потерь при передаче реактивной мощности затрачивается активная мощность. Поэтому при определении наиболее выгодного по потерям числа параллельно включенных трансформаторов реактивные потери переводят в активные путем умножения на экономический коэффициент К_э. Он показывает потери активной мощности в киловаттах, связанных с производством и распределением 1 квар реактивной мощности. В распределительных сетях промышленных предприятий 6-10 кВ экономи­ческий коэффициент принимается равным 0,12.

Учитывая сказанное, на подстанциях промышленных предприятий с трансформаторами одинаковых конструкций и мощности число одновременно включенных трансформаторов можно определить следующими неравенствами:

- при возрастании нагрузки к п параллельно работающим трансформаторам выгодно подключать еще один трансформатор, если

- при снижении нагрузки, наоборот, целесообразно отключить один из трансфор­маторов, если

где ∑S – полная нагрузка подстанции, кВ∙А;

S­_ном – номинальная мощность одного транс­форматора, кВ∙А;

п – число параллельно включенных транс­форматоров,

Р_XX – активные потери XX, кВт,

P_КЗ – активные потери КЗ, кВт;

Q_XX – реактивные потери XX, квар;

Q_КЗ – реактивные потери КЗ, квар.

Реактивные потери в стали вычисляются по формуле

Q_XX = (i_XX,%/100)∙S­_ном.                                                                                     (3)

Реактивные потери КЗ вычисляются по формуле

Q_КЗ = (u_КЗ,%/100)∙S­_ном.                                                                                  (4)

Если установленные трансформаторы не однотипны или различны по мощности, то для выбора экономического режима их работы пользуются кривыми приведенных потерь. На рисунке 1 показаны кривые приведенных потерь двух параллельно установленных трансформаторов Т₁ и T₂ на подстанции, причем номинальная мощность второго больше номинальной мощности первого. Кривые приведенных потерь для каждого трансформатора построены на основании уравнения

где Р’ – приведенные потери, кВт;

S – действительная нагрузка на подстанции, кВ∙А;

S_ном – номинальная мощность каждого трансформатора, кВ∙А.

Кривые приведенных потерь двух параллельно включенных трансформаторов при распределении нагрузки между ними пропорционально номинальным мощностям строятся на основании следующего уравнения:

Рисунок 1. Кривые приведенных потерь трансформаторов:

1 – для трансформатора Т₁; 2 – для трансформатора Т₂, 3 – для двух трансформаторов

Эти зависимости пересекаются в точках, соответствующих нагрузкам, при которых изменяется экономически целесообразный режим работы трансформаторов. Так, при росте нагрузки подстанции для уменьшения потерь выгодно, начиная с нагрузки А) (точка А), включить в работу трансформатор Т₂ вместо находящегося в работе трансформатора Т_р, а начиная с нагрузки S₂ (точка Б), — оба трансформатора.

В обоих случаях трансформаторы перейдут на работу по более пологим кривым, что даст снижение потерь мощности. На практике отключение по экономическим соображениям части трансформаторов не должно отражаться на надежности электроснабжения потребителей.

С этой целью выводимые в резерв трансформаторы снабжаются устройствами автоматического ввода резерва (АВР). Целесообразно автоматизировать и сами операции отключения и включения трансформаторов по экономическим соображениям. Однако, исходя из необходимости сокращения числа оперативных переключений, частота вывода трансформаторов в резерв по экономическим соображениям недолжна превышать двух-трех раз в сутки.

Из рисунка 1 видно, что в целях уменьшения потерь при увеличении нагрузки в точке А выгодно включить в работу Т₂ вместо T₁, а в точке В следут включить в работу оба трансформатора T₁ и Т₂.

Список литературы:

1. Качество электроэнергии в системах светодиодного освещения. Колмаков В.О., Пантелеев В.И. В сборнике: Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования. Национальный исследовательский Томский политехнический университет; Редакторы: Кудрин Б.И., Лукутин Б.В., Сайгаш А.С., 2012. С. 87-90.
2. Мониторинг состояния тяговых трансформаторов на основе тензорного анализа. Петров М.Н., Колмаков О.В., Колмаков В.О., Орленко А.И. В сборнике: Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава. Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией И.К. Лакина. 2020. С. 263-269.
3. Энергосберегающее оборудование и электромагнитная совместимость. Колмаков В.О., Колмакова Н.Р. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС. Ответственный редактор В.С. Ратушняк. 2018. С. 46-53.