Энергосбережение в электрических сетях и трансформаторах

Энергосбережение в электрических сетях и трансформаторах

Севастопольский национальный институт ядерной энергии и промышленности

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

на тему

«Энергосбережение в электрических сетях и трансформаторах»

по дисциплине: "Энергосберегающие режимы и технологии"

Вариант-4

Выполнил: студент 253 класса

Глоба А.В.

Проверил: преподаватель

Куликова Н.А.

Севастополь

Задача №1

Кабельная сеть напряжением Uл = 3кВ, питает трансформаторную подстанцию. Трехжильный кабель имеет площадь сечения жил Sк =35мм2 .

Средняя нагрузка трансформаторной подстанции за сутки Iс = 80 А, а коэффициент мощности равен cos φпс = 0,85.

Коэффициент формы графика нагрузки по току Кф=1,035.

Определить потери мощности, электроэнергии и напряжения в кабельной сети. Длинна линии Lк = 5 км. Материал кабеля - алюминий.

Решение:

1. Определим потери активной мощности.

, Вт

, Ом.

Для алюминия ρ=31,5 Ом∙мм2/км.

1. Потери активной энергии

, кВт·ч/сут

Т - продолжительность учетного периода, ч.

Кф - коэффициент формы графика нагрузки по току.

1. Потери напряжения в сети определим аналитическим методом, В

 В,

φ - угол сдвига векторов тока и напряжения в конце участка сети,

Кп.н.- поправочный коэффициент, в расчетах принимают равным 0,89 - для кабелей, 0,97 - для воздушных линий.

х0 =0,07 Ом/км для кабельных линий напряжением до 10 кВ, х0 =0,12 Ом/км для кабельных линий напряжением до 35 кВ.

В % по отношению к номинальному напряжению

ΔU%= ΔU·.

Задача №2

Трансформатор типа А работает с перегрузкой X=30(%) от номинальной мощности трансформатора, проверить можно ли заменить трансформатор А на трансформатор Б.

Определить потери мощности и электроэнергии.

Трансформатор А, ТМ-250/35

Трансформатор Б, ТМ-400/35

Решение

Замена перегруженных трансформаторов на подстанции на трансформаторы большей мощности производится, если выполняется условие

Кзl >,                                                   (1)

,3>0,343,

где Кзl - коэффициент загрузки трансформаторов;  - коэффициент верхнего предела экономически целесообразной загрузки.

Коэффициент загрузки трансформаторов определяется по выражению

,

где S - фактическая полная мощность нагрузки;  - номинальная полная мощность трансформатора.

Коэффициент верхнего предела экономически целесообразной загрузки определяется по выражению

,

где ΔРх, ΔРк - паспортные значения потерь соответственно х.х. и к.з.;

Ээх и Ээк - удельные затраты на потери электроэнергии соответственно х.х. и к.з. и определяемые по формуле

,

где А, В - коэффициенты определяемые по таблице (в расчетах можно принять А=0,91, В=3880); Км - коэффициент, характеризующий отношение нагрузки элемента сети в период максимальной нагрузки к наибольшей нагрузке элемента сети (Км=0,85); τ- продолжительность работы трансформатора в год (составляет τхх=8760 часов), а τкз - продолжительность работы трансформатора в течение наибольших потерь для различных нагрузок (для коммунально-бытовой нагрузки - 2700 часов); Квт - отношение номинальных мощностей заменяемого (l) и заменяющего (l +1) трансформаторов

где  - номинальная мощность заменяемого трансформатора;  - номинальная мощность заменяющего трансформатора.

Если условие (1) выполняется, то осуществляем замену и определяем:

) нагрузочные потери э/э, кВт-ч

,

мощность трансформатор электроэнергия напряжение

где Кп - коэффициент запаса можно взять равным 0,8;

) потери э/э при х.х., кВт-ч

,

) суммарные снижения э/энергии кВтч

ΣW = ΔWк - ΔWхх = -  =

) потери активной мощности перегруженного трансформатора, кВтч

;

) потери активной мощности заменяющего трансформатора

,

.

) суммарное снижение потерь активной мощности

.

Задача №3

Трансформатор типа Б работает с недогрузкой 30, (%) от номинальной мощности трансформатора, проверить можно ли заменить трансформатор Б на трансформатор А. Определить потери мощности и электроэнергии.

Трансформатор А, ТМ-250/35

Трансформатор Б, ТМ-400/35

Решение:

1.      Определим коэффициент загрузки перегруженного трансформатора

,

2.      Находим удельные затраты на потери электроэнергии при х.х. и к.з.

,

3.      Определим коэффициент нижнего предела экономии целесообразной загрузки

,

Если Кзl >, то замену трансформаторов производить нецелесообразно.

В данном случае 0,7 >0,21

Задача №4

На подстанции установлено п = 2 трансформаторов мощностью S1=S2=400 кВА. Выбрать тип и оптимальный режим работы этих трансформаторов.

В условиях эксплуатации следует предусматривать экономически целесообразный режим работы трансформаторов. Сущность его состоит в том, что при наличии на подстанции нескольких трансформаторов, могущих работать на общие шины, число включенных трансформаторов определяю условие, обеспечивающим минимальные потери активной мощности в этих трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузки.

Для того чтобы определили оптимальную загрузку трансформатора необходимо построить зависимость потерь активной мощности ΔРТ как функции полной мощности нагрузки Sнг.

Для этого можно воспользоваться графическим или аналитическим методами.

Графический метод

Потери активной мощности данного трансформатора

,

1)      При мощности нагрузки Sнг = 0 кВА

кВт,

2)      При мощности нагрузки Sнг = 200 кВА

 кВт,

При мощности нагрузки Sнг = 400 кВА

 кВт,

.

Данные сводят в таблицу.

где n - число трансформаторов,  - коэффициент загрузки трансформатора.

Сначала рассчитывают потери активной мощности для одного трансформатора при различной Sнг .

Рассчитаем потери активной мощности для трансформатора ТМ - 400/10/0,4

3)      При мощности нагрузки Sнг = 0 кВА

 кВт ,

4)      При мощности нагрузки Sнг =200 кВА

 кВт , .

5)      При мощности нагрузки Sнг = 400 кВА

 кВт , .

Данные сводят в таблицу.

Рассчитываем потери активной мощности для n параллельно работающих трансформаторов, данные расчета сводятся во вторую таблицу.

Для того чтобы определили оптимальную загрузку трансформатора необходимо построить зависимость потерь активной мощности ΔРТ как функции полной мощности нагрузки Sнг. Согласно таблице строим графики зависимости ΔРТ = f(Sнг).

Из графика находим нагрузку, при которой необходимо перейти на работу с двумя трансформаторами. Определим мощность нагрузки, при которой трансформаторы включают параллельно - аналитически, т.е. при таком условии необходимо переходить на параллельную работу. При отключении одного трансформатора, оставшиеся в работе сможет пропускать мощностьSпер=1,4·Smр, кВА.

Коэффициент 1,4 учитывает допустимую нагрузку трансформатора в аварийном режиме.

1.   При нагрузке от 0 до 256 кВА целесообразно включать трансформатор 400 кВА.

2.      При росте нагрузки >256 кВА целесообразна параллельная работа двух трансформаторов.

Литература

1. Ю.В. Копытов, Б.А.Чуланов. Экономия электроэнергии в промышленности: Справочник. -М.: Энергия, 1978. - 120с.

. В.М. Мамалыга. Энергосберегающие режимы и технологии. Конспект лекций. - Киев: КПИ, 1995 г.

. В.А. Гольстрем, Ю.Л. Кузнецов. Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов. - К.: Техника, 1985. - 383с.

. А.Р. Никонов, П.В. Ползик. Расчеты экономии электроэнергии. - Минск: Гос.издан БССР, 1980. - 360с.