Содержание материала


Рис. 7-2. Изменение потерь мощности в трансформаторе в зависимости от его нагрузки S.
Потери мощности в трансформаторах складываются из потерь в стали и в обмотках трансформатора {см. формулу (2-13)]. Потери в стали не зависят от нагрузки трансформатора, потери в обмотках изменяются пропорционально изменению нагрузки в квадрате (рис. 7-2). При больших нагрузках потери в обмотках значительно превышают потери в стали трансформатора.

трансформатор в работе

При малых нагрузках потери в стали трансформатора значительно больше, чем потери в его обмотках. Поэтому при параллельной работе нескольких трансформаторов для снижения потерь мощности и энергии отключают часть трансформаторов при малых нагрузках.
Ниже рассмотрен частный случай выбора экономически целесообразного числа включенных трансформаторов на подстанции, находящейся в центре мощной энергетической системы. При этом можно считать, что экономичность работы трансформаторов на подстанции можно рассматривать независимо, без учета питающей сети.

Рис. 7-3. Изменение потерь мощности в трансформаторах в зависимости от их нагрузки при различном числе работающих трансформаторов (n=l-i-3).
Допустим, что на подстанции имеется п трансформаторов одинаковой мощности S„. Потери в стали каждого трансформатора АРХ, потери в обмотках при номинальной нагрузке АРХ. На рис. 7-3 приведены кривые изменения потерь мощности в зависимости от нагрузки при различном числе работающих трансформаторов

(для простоты приведены кривые только для трех трансформаторов). Из кривых видно, что при изменении нагрузки от 0 до 5t целесообразна работа одного трансформатора. При нагрузке в пределах от St до S2 экономически выгодна работа двух трансформаторов. При увеличении нагрузки сверх S2 целесообразно включать третий трансформатор.
Нагрузка S, после которой целесообразно увеличивать число включенных трансформаторов, определяется условием равенства потерь мощности при п и п+1 трансформаторах. Этому соответствует точка б на рис. 7-3 при переходе от одного трансформатора к двум и точка в при переходе от двух трансформаторов к трем.
При п включенных трансформаторах и нагрузке 5 потери мощности равны:

(7-1)

При работе п + 1 трансформаторов при той же нагрузке потери мощности равны:
(7-2)
Из равенства уравнений (7-1) и (7-2) находим мощность S при которой целесообразно переходить от п к пi включенных трансформаторов:

откуда
(7-3)
Если трансформаторы на подстанции неодинаковой мощности, то мощности Si, S2 и т. д. определяют на основании графического построения наподобие построения, приведенного на рис. 7-3.
Следует иметь в виду, что формула (7-3) дает лишь приближенное значение S. В действительности величина S должна быть несколько меньшей, чем получается по формуле (7-3). Это связано с тем, что при изменении числа включенных трансформаторов одновременно изменяется и потребляемая ими реактивная мощность. Это может приводить к заметному изменению потерь мощности в сети, к которой присоединяются трансформаторы. Дополнительные потери активной мощности в сети за счет изменения AQ реактивной мощности, потребляемой трансформаторами, определяются:

где Oq — так называемый удельный прирост потерь активной мощности — коэффициент, зависящий от параметров сети и места размещения источника реактивной мощности, покрывающего потери ее в трансформаторах.
Суммарные потери активной мощности при этом

Для иллюстрации на рис. 7-4 показаны изменения величин АР, АР' и AQ при работе одного и двух трансформаторов. Из приведенных кривых видно, что величина мощности S', при которой целесообразно переходить от одного к двум включенным трансформаторам, меньше соответствующей величины S, определенной без учета потерь реактивной мощности в трансформаторах.
Кривые, представленные на рис. 7-3 и 7-4, служат для ориентировочной оценки экономически целесообразного режима работы трансформаторов. Практически отключение трансформаторов согласовывают с графиком изменения их нагрузок, стремясь к минимально возможному числу переключений в сети.

Рис. 7-4. Определение целесообразного числа включенных трансформаторов.

Поэтому отключение трансформаторов обычно производят на сравнительно длительный период — на ночь, на выходные дни, на летний период. Следует иметь в виду, что для производства отключений трансформаторов должна иметься соответствующая коммутационная аппаратура. Например, на схеме рис. 1-14 отключение одного из трансформаторов практически возможно осуществить только на подстанции 3, где это не влияет на работу остальной сети. На подстанциях / и 2 отключение одного из трансформаторов приведет к снижению нагрузки на одной из линий и к увеличению ее на другой. При этом увеличатся потери мощности в линиях. Таким образом, в данном случае при отключении одного из трансформаторов снизятся потери в стали, но зато увеличатся потери в обмотке другого трансформатора и в линии. Поэтому отключение одного из трансформаторов будет нецелесообразным.
Если подстанция питает ответственных потребителей, то при отключении одного из трансформаторов должно быть предусмотрено устройство АВР. Оно должно включить находящийся в резерве трансформатор при аварийном отключении работающего. Перерыв в электроснабжении потребителей при этом будет иметь место на время работы устройства АВР, т. е. на несколько секунд. Следует иметь в виду, что такой перерыв в работе может быть допущен не для всех потребителей, что необходимо учитывать при определении целесообразности отключения части трансформаторов.