Upload
radu-pulbere
View
57
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Dimensionarea Transformatoarelor Electrice
Citation preview
TEMA 9:
DIMENSIONAREA
TRANSFORMATOARELOR ELECTRICE
Titular: Conf. inter., dr. Viorica HLUSOV
UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI
Chiinu, 2014 1
CURS PROIECTAREA SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU ENERGIE
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
CUPRINS
2
1. Aspecte generale privind alegerea transformatoarelor din staiile electrice
2. Determinarea numrului optim de transformatoare din staii electrice i posturi de transformare
3. Determinarea puterii nominale tehnice a transformatoarelor
4. Determinarea puterii economice a transformatoarelor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Aspecte generale privind alegerea transformatoarelor
3
Alegerea transformatoarelor din staii i posturi de transformare const n -
determinarea numrului de transformatoare cu care este echipat staia sau postul i
determinarea puterilor nominale ale transformatoarelor.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Aspecte generale privind alegerea transformatoarelor
4
Soluionarea problemei se face n dou etape
se fundamenteaz soluiile pe baza criteriului economic (CTAmin) i
se verific soluiile alese n baza criteriului economic la cerinele tehnice specifice transformatoarelor.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Aspecte generale privind alegerea transformatoarelor
5
Alegerea final a puterii nominale a transformatoarelor se efectueaz conform formulei
ec tehnom,TR nom,TR nom,TRS = max S , S
unde: reprezint puterea nominal economic
a transformatorului;
- puterea nominal tehnic.
,
ec
nom TRS
,
teh
nom TRS
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Aspecte generale privind alegerea transformatoarelor
6
La stabilirea numrului i puterii nominale a transformatoarelor pentru o staie sau un post de transformare
se presupune, c transformatoarele respective sunt identice.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
7
Numrul de transformatoare cu care se echipeaz o staie de transformare se stabilete n funcie de
categoria consumatorilor,
de mrimea i configuraia sarcinilor electrice
i reprezint o problem tehnico-economic.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
8
Structura cheltuielilor totale actualizate pentru o staie/post -
' ' " "TR 0 TR PW 0 TR PW
CTA = I nr E P / nr c P nr c
Soluia economic privind numrul de transformatoare se stabilete, de obicei, pe baza unor recomandri generalizate
sau prin metoda comparrii directe a variantelor.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
9
1. Consumatorii de categoria 0 au rezerv 100%. n cazul n
care se adopt un transformator a crui putere corespunde
ntregii puteri cerute de consumatorii de categoria 0, n staie
se vor instala cel puin dou transformatoare.
Determinarea numrului de transformatoare dintr-o staie electric
n funcie de categoria consumatorilor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
10
2. Consumatorii de categoria I - numrul de transformatoare se
stabilete astfel nct dac unul este scos din funciune,
celelalte s poat asigura necesarul de putere al acestor
consumatori. Se va ine cont de faptul c pentru asigurarea
alimentrii consumatorilor de categoria I se admite, n caz de
avarie, deconectarea automat a consumatorilor mai puin
importani.
Determinarea numrului de transformatoare dintr-o staie electric
n funcie de categoria consumatorilor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
11
2. Consumatorii de categoria I
n funcie de ponderea consumului de categoria I n cadrul consumului
total, se procedeaz astfel:
a) Atunci cnd sarcina de categoria I nu depete 50% din sarcina total,
se pot utiliza dou transformatoare astfel alese nct puterea fiecruia s
corespund la 50% din sarcina total. n caz de avarie a unui
transformator, cellalt va putea prelua receptoarele de categoria I.
b) Dac puterea consumatorilor de categoria I depete 50% din sarcina
total, se recomand utilizarea a trei transformatoare de putere egal, dou
din ele avnd suma puterilor egal cu sarcina total.
Determinarea numrului de transformatoare dintr-o staie electric
n funcie de categoria consumatorilor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
12
3. Consumatorii de categoria II - continuitatea n alimentarea cu
energie a consumatorilor de categoria a II-a se asigur prin legturi
de rezerv n reea. Nu se prevede rezerv instalat n
transformatoare.
4. Consumatorii de categoria a III-a - nu au rezerv.
Determinarea numrului de transformatoare dintr-o staie electric
n funcie de categoria consumatorilor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
13
Utilizarea mai multor transformatoare n staiile electrice mai este
indicat, independent de categoria consumatorilor, n urmtoarele
cazuri:
cnd graficul anual sau zilnic al sarcinii este neuniform;
cnd exist perspectiva extinderii;
dac puterea transformatorului este limitat la condiiile de transport sau la dimensiunile spaiului n care se monteaz;
n cazul sarcinilor concentrate de putere foarte mare;
atunci cnd condiiile specifice impun separarea instalaiilor de for de cele de iluminat.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea numrului optim de transformatoare
din staii electrice i posturi de transformare
14
Folosirea a unui singur transformator poate fi indicat n urmtoarele cazuri:
la prima faz de construcie a staiei cu dou transformatoare la o cretere continue a sarcinilor. n acest caz, pe perioada de
funcionare a transformatorului, trebuie s existe o rezervare n
alimentarea cu energie prin reeaua de MT care se face de la alt
staie;
n cazul staiilor de JT/MT de distribuie public. Dac staia are un consum mixt (public i industrial) care cere un nivel mai
ridicat de rezervare, se instaleaz dou transformatoare.
n toate cazurile menionate, soluia aleas trebuie justificat tehnico-
economic.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
15
La alegerea puterii nominale tehnice a transformatoarelor sunt
impuse urmtoarele restricii:
1) Puterea instalat a transformatorului trebuie s asigure tranzitul de
putere estimat pentru durata perioadei de studiu -
att n regim normal de funcionare,
ct i n regim de post-avarie.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
16
n regim normal de funcionare, transformatorul cu puterea nominal
Snom,TR trebuie s permit tranzitarea sarcinii maxime pe durata de studiu.
Aceast condiie se descrie astfel:
max,T P
nom,TR
TR sar
S kS
nr k
unde: Smax,T reprezint sarcina maxim tranzitat prin staii pe perioada de studiu;
nrTR - numrul de transformatoare cu care este echipat staia;
kP - coeficient ce ine cont de pierderile de putere n transformatoare,
kP = 1,051,1;
ksar - coeficientul de sarcin, ksar = 0,80,9 (nTR = 2,,3),
ksar = 0,70,85 (nTR > 3).
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
17
n regim de post-avarie, puterea nominal tehnic aleas a
transformatorului se verific numai pentru staiile echipate cu dou sau
mai multe transformatoare.
Puterea nominal a transformatoarelor din staie, n regim de post-avarie,
se determin din condiia
max,T P
nom,TR
TR av
S kS
(nr 1) k
unde kav reprezint coeficientul de suprasarcin admisibil n regim, de
postvrie, kav = 1,4.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
18
2) Valorile curenilor de scurtcircuit pentru echipamentele staiei i pentru
liniile electrice alimentate din aceast staie trebuie s fie mai mici
dect valoarea curentului de scurtcircuit admisibil pentru staia de
transformare
nom,TR
sc,adm
nom,2 sc,%
S 100I
3 U U
unde: Unom,2 este tensiunea nominal a nfurrii secundare;
Usc,% - tensiunea de scurtcircuit a transformatorului
(10-12% din tensiunea nominal).
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
19
3) S asigure pornirea celui mai mare motor sau autopornirea unui grup
de motoare racordate la staia de transformare, n cazul unei pauze de
tensiune, respectnd condiia
* *adm
p sc
1,05U U
1 S / S
unde: U* este valoarea relativ a tensiunii;
Sp - puterea electric absorbit de motor la pornire sau puterea
absorbit de grupul de motoare la autopornire;
Ssc - puterea de scurtcircuit la barele staiei la care sunt racordate
motoarele (aceast putere este proporional cu puterea nominal a
transformatoarelor Snom,TR);
U*adm - valoarea relativ a tensiunii admis la pornire sau autopornire. n
lipsa unor valori precizate se pot considera valorile de 0,85 pentru
cazul pornirii celui mai mare motor i 0,70 pentru cazul
autopornirii unui grup de motoare dup o pauz de tensiune.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
20
Aplicarea restriciei 2 conduce ctre o putere maxim a transformatoarelor ce urmeaz a fi utilizate,
iar restricia 3 la o putere minim a transformatoarelor.
De aceea aceste dou restricii nu sunt utilizate n toate cazurile, pe cnd restricia 1 trebuie verificat n toate
cazurile.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
21
Concluzie: Alegerea puterii transformatoarelor este dictat de
urmtoarele aspecte:
1) cnd ntr-un post exist mai multe transformatoare, la avaria unuia
din ele, cele rmase n funciune trebuie s permit alimentarea
sigur cu energie a consumatorilor conectai;
2) n regim normal de lucru, funcionarea transformatoarelor trebuie
condus dup graficul cel mai raional;
3) necesitatea dezvoltrii n timp a consumatorului, care poat s duc
la instalarea unor transformatoare mai puternice sau mrirea
numrului lor.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale tehnice
a transformatoarelor
22
Pentru a respecta aceste condiii, se recomand:
instalarea de transformatoare cu ncrcare n regim normal de funcionare de 70-80% din puterea nominal;
admiterea suprancrcrii transformatorului, n timpul funcionrii de avarie, pn la 140% din puterea nominal a lui pe timp de dou
ore.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
23
Dimensionarea economic a transformatoarelor se face n baza
metodei intervalelor economice de sarcin.
Pentru a determina intervalele economice de sarcin ale
transformatoarelor, trebuie s se construiasc curbele dependenei
CTA de valoarea sarcinii tranzitate CTA(Stranz).
Cheltuielile totale actualizate pentru transformatoare se determin
cu formula
2
max,0 ' " "sc
PW 0 PW
TR nom,TR
SPCTA = I E + c + P c
nr S
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
24
Figura 9.1. Intervalele economice de sarcin ale transformatoarelor
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
25
Pentru diferite tipo-dimensiuni de
transformatoare exist intervale de
sarcin (de putere sau de curent) de
utilizare economic.
De exemplu, pentru sarcini tranzitate
prin transformator cu valori mai mici
dect valoarea S este economic
utilizarea tipo-dimensiunii T1 a
transformatorului, iar pentru valori ale
sarcinii tranzitate prin transformator
cuprinse n intervalul ntre S
i S este economic de a utiliza tipo-
dimensiunea T2 a transformatorului
etc.
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
26
Pe cale analitic, valorile marginale ale intervalelor economice se
determin din condiia de egalitate a cheltuielilor totale actualizate pentru
fiecare pereche de trepte succesive de puteri nominale.
Pentru treptele -1 i valorile cheltuielilor totale actualizate se pot
determina
2
max,0 ' " "
-1 -1 sc,-1 PW 0 PW
nom,-1
SCTA = I E + P c + P c
S
2
max,0 ' " "
sc, PW 0, PW
nomTR,
SCTA =I E + P c + P c
S
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
27
Din egalitatea CTA-1 = CTA obinem urmtoarea expresie
" " " -1 -1 PWmarg0
sc,-1 sc, '
PW2 2
nomTR,-1 nomTR,
I - I E + P -P cS =
P P- c
S S
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
28
Tabelul 1. Tipurile transformatoarelor examinate
Cheltuielile totale actualizate pentru fiecare transformator au fost
calculate pentru rata de actualizare i = 10%/an, creterea sarcinii n timp
rs = 2%/an i durata de studiu T = 20 ani.
Snom,tr
kVA
Tipul I
10/0,4 kV
Tipul II
110/10 kV
Tipul III
220/110 kV
25 2 500 32 000
40 6 300 63 000
63 10 000 100 000
100
160
320
630
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
29
Figura 9.2. Intervalele economice de sarcin pentru
transformatoare 10/0,4 kV (subgrupa I)
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
30
Figura 9.3. Intervalele economice de sarcin pentru
transformatoare 10/0,4 kV (subgrupa II)
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
31
Figura 9.4. Intervalele economice de sarcin pentru
transformatoare 110/10 kV
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
32
Figura 9.5. Intervalele economice de sarcin pentru
transformatoare 220/110 kV
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
33
Tabelul 2. Intervalele economice de sarcin
Snom,tr
kVA
Tipul I
10/0.4 kV
Smarg,
kVA
Tipul II
110/10 kV
Smarg,
MVA
Tipul III
220/110 kV
Smarg,
MVA
25 17,6 2 500 2,79 32 000 21,9
40 17,6 22,9 6 300 2,79 4,44 63 000 21,9 34,1
63 22,9 42,7 10 000 4,44 100 000 34,1
100 42,7 65,3
160 65,3 122,4
320 122,4 243,5
630 243,5
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
34
O alt variant de calcul a puterii nominale economice a transformatoarelor
(conform PE 145/1985 din Romnia)
1. Se determin o putere teoretic maxim pe durata de studiu:
nom,max max,TS = S /
unde: Smax,T este sarcina maxim ce tranziteaz staia pe parcursul perioadei
de studiu;
- coeficientul de ncrcare la sarcina maxim a transformatorului
pe durata de studiu.
2. Din scara valorilor standardizate se adopt transformatorul cu puterea
nominal inferioar valorii teoretice Snom,max
Contribuii la determinarea costului nivelat i a tarifelor la energiile regenerabile Cristina GHERMAN 9:27
Determinarea puterii nominale economice
a transformatoarelor
35
Tabelul 3. Coeficienii de ncrcare a transformatoarelor
Durata de utilizare a puterii
maxime anuale, Tmax, h/an
Coeficientul de ncrcare a
transformatorului
pe durata de studiu,
2000 0,50
3000 0,50
4000 0,45
5000 0,40
6000 0,35
7000 0,30
8000 0,25