Особенности расчета коэффициента нагрузки трансформатора

При выборе трансформаторного оборудования учитывается целый ряд показателей: надежность энергоснабжения, характер потребления, территориальное местоположение потребителей, перспективы изменений, возможность возникновения аварийных ситуаций.

При технико-экономических расчетах используется коэффициент нагрузки трансформатора (β), который вычисляется, базируясь на время загрузок, сравнение реальной нагрузки с номинальной, сравнение получаемой и отдаваемой мощности с внутренними потерями в железе и обмотках. От этого показателя зависит так же КПД преобразователей. Обязательно вычисляется значение β, при котором КПД достигает максимума.

Расчет коэффициента по времени

Номинальную загрузку определяет производитель. На практике она не равномерная. В течение суток бывают как недогрузки, так перегрузки. Чтобы не ошибиться с выбором, требуются графики работы оборудования за различные периоды (сутки, месяцы, годы). Важно распределить нагрузку так, чтобы износ изоляции не превышал номинальный показатель. В противном случае срок эксплуатации оборудования сократится.

Трансформатор

Летом средняя нагрузка должна быть ниже номинальной, зимой – на оборот. Если параллельно работает несколько трансформаторов, рассчитывается суммарный показатель. Независимо от количества трансформаторного оборудования коэффициент должен быть оптимальный.

На данный момент на двухтрансформаторных подстанциях актуальна проблема низкой загрузки. Повысить показатель можно, если использовать один преобразователь. Но в таком случае при выходе из строя или ремонте потребители останутся без электроэнергии.

Трансформатор

При проектировании и реконструкции подстанций допускаются ситуации, при которых с перегрузкой работает один трансформатор. При расчете оборудования учитывается требуемая мощность подстанции, время перезагрузок и недогрузок. В любой ситуации коэффициент перегрузки не может превышать 1,4.

Мощность трансформаторов должна быть такой, чтобы они были загружены на 75-85% (средний показатель). Расчеты проводятся на основе суточных графиков загрузки, на которых видна продолжительность недогрузок и перегрузок. В то же время перегрузка не должна превышать 6 часов в течение 5-и суток.

Формулы

Формула коэффициента нагрузки трансформатора:

β= t1/t2, где:

t1– фактическое время работы под нагрузкой;

t2– номинальное время работы под нагрузкой.

Эта формула используется по только отношению к заранее определенному периоду времени (суткам, месяцу, году).

Трансформатор

Зависимость КПД от коэффициента нагрузки

В процессе эксплуатации любого оборудования важен его КПД. Для трансформаторного оборудования на подстанции или на производстве это соотношение между напряжением, поступающим из сети, и напряжением, выдаваемым потребителям:

  • КПД = Р21

По сути, это эффективность преобразования напряжения.

На практике используется более точная формула:

  • КПД = 1- (∑P – (P2 + ∑P)), где:

∑P – сумма потерь на обмотках и железе.

Потери определяются, исходя из опытов короткого замыкания (Рк) и холостого хода (Р).

КПД достигает максимального значения, если равны потери в стали и обмотках.

Трансформатор

Так как отношение потерь холостого хода к выдаваемому напряжению (Р1) равно 0,25-0,4, то максимальное значение КПД достигается коэффициенте загрузки 0,5-0,7.

Как определить коэффициент нагрузки трансформатора на практике? Существуют каталоги и стандарты с таблицами Рк и Р.

Для вычисления оптимальной величины используется формула:

  • βопт = √P/Pк.

Это примерно 0,45-0,5.

При снижении или превышении показателя КПД снижается, что влечет за собой повышение эксплуатационных затрат.

Если токи небольшие, полезная работа равна потерям. При превышении оптимальной загрузки греются провода обмоток и насыщается сердечник, преобразователь греется. В процессе эксплуатации чаще всего есть возможность регулировать уровень нагрузки таким образом, чтобы получить оптимальную величину КПД.

Трансформатор

Расчет на основе мощности

При выборе трансформаторов для подстанций, обслуживающих жилые дома, обязательно собирается и анализируется информация о мощностях, которые требуются потребителям. Второй показатель – распределение этих мощностей по времени. Потребление может зависеть от времени суток и сезона. Типовые графики доступны в справочниках.

На предприятиях учитываются технологические особенности оборудования, время включения и выключения, периоды перезагрузки и недогрузки, возможность расширения производства и подключения дополнительных потребителей.

Определять коэффициент загрузки необходимо по формуле:

  • β =Sр/S, где:

Sр –расчетная загрузка;

S – номинальная загрузка.

Если суточный график имеет большие провалы и пики, значение все равно равное.

Трансформатор

Существуют рекомендованные величины коэффициентов:

  • 0,65-0,7 – для потребителей первой категории;
  • 0,7-0,8 – для потребителей второй категории;
  • 0,9-0,95 – для потребителей третьей категории.

При таких значениях один трансформатор может взять на себя нагрузку другого при его выходе из строя.

К первой категории относятся потребители, которые без электроэнергии могут нанести ущерб, нарушить сложный техпроцесса, вывести из строя дорогостоящее оборудование. Чаще всего у них есть свои источники питания (батареи, аккумуляторы, шины напряжения, собственные электростанции).

Вторая категория – потребители, у которых без электроэнергии возможен брак, простой, нарушения распорядка жизни большого количества частных лиц. Третья категория – все остальные.

Для масляных преобразователей

Для масляных преобразователей допускаются перегрузки:

  • 30% – 2 часа;
  • 45% – 80 минут;
  • 60% – 45 минут;
  • 75% – 20 минут;
  • 100% – 10 минут.

Для автотрансформатора эти показания относятся к обмотке, которая наиболее нагружена.

Трансформатор

Для сухих преобразователей

  • 20% – час;
  • 30% – 45 минут;
  • 40% – 32 минуты;
  • 50% – 18 минут;
  • 60% – 5 минут.

Перегрузки легче переносят масляные преобразователи.

При установке трансформаторов они проверяются на перезагрузку в аварийной ситуации:

  • β = Sр/S.

Показатель может достигать 1,7-1,8.

Трансформатор

В режиме после аварии

  • 1,4* S≥ Sр.

Уменьшить показатель можно только до величины, позволяющей покрыть нагрузку при выходе из строя одного из преобразователей. Его завышение влечет за собой необходимость в установке дополнительного оборудования. Если на подстанции или предприятии два трансформатора, выбирается значение β= 0,7.

При наличии на подстанции или предприятии суточных графиков работы преобразователей они выбираются в соответствии с ГОСТ 1420985. Как определяют коэффициент нагрузки трансформатора, если графиков нет?

Руководствуются указаниями института «Росэнергосетьпроект» и учитывают рекомендованные величины. Желательно иметь на предприятии передвижной или складской резерв преобразователей.

Добавить комментарий
Adblock
detector