Установка выключателей нагрузки перед вводами силовых трансформаторов

Мероприятие может быть рекомендовано для любого предприятия, где есть трансформаторы, большую часть времени работающие на холостом ходу, т.е. для объектов с непостоянной величиной нагрузки (котельные, цеха с сезонными заказами и т.д.).

Аннотация

Значительная часть потерь электроэнергии в сетях приходится на по- тери электроэнергии в силовых трансформаторах, причем основная доля приходится на потери холостого хода силовых трансформаторов. Чем ниже трансформатор загружен, тем больше в нем относительные потери холо- стого хода электроэнергии. При соответственной категории потребителя по надежности электроснабжения предлагается отключать для снижения данных потерь часть малозагруженных трансформаторов, увеличивая тем самым загрузку трансформаторов, оставшихся в работе, и повышая их ко- эффициент полезного действия. В ряде случаев на предприятиях не пред- усмотрено отключение питания трансформатора с сохранением питающего кабеля под напряжением. Снятие напряжение с питающего высоковольт- ного кабеля недопустимо, т.к. при повторном включении необходимо вновь проводить его испытания.

Предлагаемое техническое решение

Для обеспечения возможности отключения силовых трансформаторов предлагается установить перед их вводом 6,10 кВ выключатели нагрузки, предназначенные для включения и отключения под нагрузкой участков цепей переменного трехфазного тока частотой 50–60 Гц, номинальным на- пряжением 6,10 кВ, а также заземления отключенных участков при помощи МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ Сборник энергоСберегающих мероприятий 25 заземлителей. Выключатели нагрузки должны быть установлены в ячейки КСО (рисунок 1.1). Это позволит отключать силовые трансформаторы, не отключая питающие их кабельные линии.

рисунок 1.1. Выключатель нагрузки и камера кСо

Технический расчет

Потери электроэнергии в трансформаторах определяются методом приведенных потерь.

Потери электроэнергии в трансформаторах до внедрения выключате- лей нагрузки, кВт·ч

где   – приведенные потери мощности холостого хода, кВт;
 – приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт;
–  коэффициент загрузки трансформатора по схеме до внедрения выключателей;
– время работы трансформатора по схеме до внедрения выключателей, ч.

где  – потери мощности холостого хода, кВт;
 – потери мощности короткого замыкания, кВт;
 – номинальная мощность трансформатора, кВ·А;
 – коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности, для понижающих трансформаторов 6-10/0,4;
– ток холостого хода, %;
 – напряжение короткого замыкания, %.

При расчете потерь после введения в эксплуатацию выключателей при- нимается отключение на период низкой загрузки нескольких трансформа- торов с переводом их нагрузок на трансформаторы, оставшиеся в работе.

Потери электроэнергии при сезонном отключении части трансформа- торов, кВт·ч.

где  Tнов – время работы трансформатора по схеме после внедрения выклю-, чателей, ч.

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынужде- на в этом времени работать с более высокой загрузкой, кВт·ч.

где  – коэффициент загрузки трансформатора по схеме после внедрения выключателей.

Таким образом, экономия электроэнергии после внедрения мероприятия составит, кВт·ч.

В денежном выражении экономия от данного мероприятия составит, руб.

где Цээ – тариф на электроэнергию, руб./кВт·ч.

Выводы

Внедрение данного мероприятия позволяет снизить потери электроэнергии в сети предприятия за счет исключения малозагруженных трансформаторов. Кроме того, снизятся эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт трансформаторов.

Практическое применение

Подобное мероприятие было предложено к реализации для научно-исследовательского института (потребление энергоресурсов за 2010 год составило 3300 т.у.т., в том числе электрической энергии 5750 МВт).

Анализ режимов работы трансформаторного оборудования на площадке предприятия показал, что трансформаторы малозагружены, работают в режиме близком к холостому ходу, что приводит к увеличению относительных потерь при передаче электроэнергии. Для ограничения времени рабо- ты трансформаторов на холостом ходу возможно часть трансформаторов на летний период времени отключить, а нагрузки перевести на трансформаторы, оставшиеся в работе. Категории потребителей по надежности электроснабжения позволяют отключить часть трансформаторов.

Произведем расчет для ТП-1. В ТП-1 установлено два трансформатора марки ТМ-1000/10. От каждого запитано по одной секции 0,4 кВ, секционированных между собой разъединителями. Трансформаторы Т1 и Т2 запитаны от II секции шин и работают параллельно. Коэффициенты загрузки трансформаторов в зимний период Кз ст = 0,31, в летний период Кз нов = 0,21.

Паспортные данные трансформаторов ТМ-1000/10 сведены в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1. паспортные данные трансформаторов марки тм-1000/10

Тип трансформатора	SН, кВА	∆PХХ, кВт	∆PКЗ, кВт	UКЗ, %	IХХ, %
ТМ-1000/10	1000	1,9	11,6	5,5	1,7

 

Для обеспечения возможности отключения силовых трансформаторов предлагается установить перед их вводом 10 кВ выключатели нагрузки.

Капитальные затраты на реализацию данного мероприятия составят, K = 130 тыс. руб.

Произведем расчет потерь электроэнергии в трансформаторе методом приведенных потерь.

Определим реактивные потери мощности холостого хода в трансформаторе

Рассчитаем реактивные потери мощности короткого замыкания в трансформаторе

Приведенные потери мощности холостого хода для трансформатора будут равны

Определим приведенные потери мощности короткого замыкания для трансформатора

Приведенные потери активной мощности в трансформаторах составят

Рассчитаем годовое потребление электроэнергии для трансформаторов

Результаты расчета до и после установки выключателей нагрузки приведены ниже (таблица 1.2).

Потери электроэнергии в трансформаторе ТМ-1000/10 при сезонном отключении части трансформаторов

таблица 1.2. результаты расчета потерь до установки выключателей нагрузки

Место установки	Тип трансформатора	WА, кВт·ч	∆P’ХХ, кВт	∆P’КЗ, кВт	∆P, кВт	Время работы, ч.	Суммарные потери, тыс. кВт·ч
ТП-1 Т1	ТМ-1000/10	549790	3,60	17,10	5,265	8760	46,12
ТП-1 Т2	ТМ-1000/10	186478	3,60	17,10	5,265	8760	46,12
Всего							92,24

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынужде на в это время работать с более высокой загрузкой

таблица 1.3 результаты расчета потерь электроэнергии после модернизации

Место установки	Тип трансформатора	WА, кВт·ч	∆P’ХХ, кВт	∆P’КЗ, кВт	Время работы, ч.	Суммарные потери, тыс. кВт·ч
ТП-1 Т1	ТМ-1000/10	634210	3,60	17,10	8760	51,08
ТП-1 Т2	ТМ-1000/10	102058	3,60	17,10	5088	26,79
Всего						77,87

Объем экономии электрической энергии в год

Экономия в денежном выражении, при тарифе на электроэнергию Цээ = 2,80 руб. / кВт ч составит

∆Э = ∆W*Цээ = 14,4*3,8 = 54,7 тыс.руб.

На данном предприятии, при указанных условиях – мероприятие окупается за: