Контрольная работа: Расчет допустимых нагрузок на трансформатор

Расчет летнего графика нагрузки

0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12Час
45	45	45	40	40	40	40	40	70	70	80	80	ni%
1,45	1,45	1,45	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	2,1	2,1	2,4	2,4	Pi
12-13	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24	Час
90	90	90	90	45	45	45	45	45	45	45	45	ni%
2,7	2,7	2,7	2,7	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	Pi

На основании данных таблиц строим графики суточной нагрузки

Суммарные графики нагрузок потребителей

Эти графики определяются с учетом потерь мощностей в линиях и трансформаторах при распределении электроэнергии.

Суммарная мощность шин подстанции представляет собой сумму потребляемой мощности пяти предприятий каждой ступени, потери на собственные нужды, постоянные потери и переменные потери каждой ступени:

P∑ пс(t)=P(t) + ∆ Pпост. + ∆ Pпер.+ ∆Pс.н.

Определяем сумму мощностей P(t), потребляемая пятью предприятиями данных промышленностей по зимней нагрузке по определенному значению часа :

P(1)=1,2+1,6+7,84+2,4+1,5=14,54МВт

P(2)=1,04+1,6+7,76+2,4+1,5=14,3МВт

P(3)=0,74+1,6+7,76+2,4+1,5=14МВт

P(4)=0,74+1,6+7,84+2,4+1,5=14,08МВт

P(5)=0,9+0,4+8+2,4+1,5=13,2МВт

P(6)=1,1+0,4+8+0,9+1,5=11,9МВт

P(7)=1,4+4+8+0,9+3=17,3МВт

P(8)=1,6+4+8+5,7+3=22,3МВт

P(9)=1,7+4+8+6+3=22,7МВт

P(10)=1,4+4+7,84+6+3=22,24МВт

P(11)=1+2,8+7,84+6+3=20,64МВт

P(12)=0,9+2,8+8+3+3=17,7МВт

P(13)=0,8+4+8+6+3=21,8МВт

P(14)=0,8+4+8+6+3=21,8МВт

P(15)=1,2+3,6+8+6+3=21,8МВт

P(16)=1,4+3,6+8+5,7+3=21,7МВт

P(17)=1,6+3,6+8+5,7+3=21,9МВт

P(18)=1,8+3,6+7,84+5,7+3=21,94МВт

P(19)=2+2+7,84+5,7+1,8=19,34МВт

P(20)=2+3,6+8+3+1,8=18,4МВт

P(21)=1,9+3,6+8+5,7+1,8МВт

P(22)=1,7+3,6+8+5,7+1,8=20,8МВт

P(23)=1,6+1,6+7,84+5,7+1,8=18,54МВт

P(24)=1,4+1,6+7,84+2,4+1,8=15,04МВт

Максимальная мощность Pmax =22,7МВт

Определим постоянные потери:

∆ Pпост.(зима)=1% Pmax=0,01*22,7=0,227МВт

Определим потери на собственные нужды:

∆Pс.н.(зима)=0,5% Pmax=0,005*22,7=0,1135МВт

Определяем сумму мощностей P(t), потребляемая пятью предприятиями данных промышленностей по летней нагрузке по определенному значению часа :

P(1)=1,1+1,44+6,88+1,5+1,45=12,37МВт

P(2)=0,74+1,44+6,4+1,5+1,45=11,53МВт

P(3)=0,5+1,24+6,4+1,8+1,45=11,39МВт

P(4)=0,5+1,24+6,88+1,8+1,2=11,62МВт

P(5)=0,5+0,24+7,2+0,6+1,2=9,74МВт

P(6)=0,74+0,24+7,2+0,6+1,2=9,98МВт

P(7)=0,9+0,24+7,2+0,6+1,2=10,14МВт

P(8)=1,26+0,24+7,2+0,6+1,2=10,5МВт

P(9)=1,36+3,6+7,2+5,4+2,1=19,66МВт

P(10)=1,26+3,6+6,88+5,4+2,1=19,24МВт

P(11)=0,9+2+6,88+1,8+2,4=13,98МВт

P(12)=0,9+2+7,2+1,8+2,4=14,3МВт

P(13)=0,74+3,4+7,2+1,8+2,7=15,84МВт

P(14)=0,74+3,4+7,2+5,4+2,7=19,44МВт

P(15)=0,9+3,2+7,2+5,4+2,7=19,4МВт

P(16)=1,1+3,2+7,2+5,1+2,7=19,3МВт

P(17)=1,1+3+7,2+5,1+1,45=17,85МВт

P(18)=1,2+3+6,4+5,1+1,45=17,15МВт

P(19)=1,36+1,2+6,4+2,1+1,45=12,51МВт

P(20)=1,56+1,2+7,2+2,1+1,45=13,51МВт

P(21)=1,7+3,2+7,2+5,1+1,45=18,65 МВт

P(22)= 1,7+3,2+7,2+5,1+1,45=18,65 МВт

P(23)=1,5+1,36+6,8+1,32+1,45=12,43МВт

P(24)=1,2+1,36+6,8+1,32+1,45=12,13МВт

Максимальная мощность Pmax =19,66МВт

Определим постоянные потери:

∆ Pпост.(лето)=1% Pmax=0,01*19,66=0,1966МВт

Определим потери на собственные нужды:

∆Pс.н.(лето)=0,5% Pmax=0,005*19,66=0,0963МВт

Определим переменные потери, зависящие от значения мощности каждой ступени:

∆ Pпер = P2(t) / 10 * Pmax

∆ Pпер.(зима)(1)=14,54 2 / 10*22,7 =0,93МВт

∆ Pпер.(зима)(2)=14,3 2 / 10*22,7 =0,9МВт

∆ Pпер.(зима)(3)=142 / 10*22,7 =0,86МВт

∆ Pпер.(зима)(4)=14,08 2 / 10*22,7 =0,87МВт

∆ Pпер.(зима)(5)=13,2 2 / 10*22,7 =0,76МВт

∆ Pпер.(зима)(6)=11,9 2 / 10*22,7 =0,62МВт

∆ Pпер.(зима)(7)=17,3 2 / 10*22,7 =1,31МВт

∆ Pпер.(зима)(8)=22,3 2 / 10*22,7 =2,19МВт

∆ Pпер.(зима)(9)=22,7 2 / 10*22,7 =2,27МВт

∆ Pпер.(зима)(10)=22,24 2 / 10*22,7 =2,17МВт

∆ Pпер.(зима)(11)=20,64 2 / 10*22,7 =1,87МВт

∆ Pпер.(зима)(12)=17,7 2 / 10*22,7 =1,38МВт

∆ Pпер.(зима)(13)=21,8 2 / 10*22,7 =2,09МВт

∆ Pпер.(зима)(14)=21,8 2 / 10*22,7 =2,09МВт

∆ Pпер.(зима)(15)=21,8 2 / 10*22,7 =2,09МВт

∆ Pпер.(зима)(16)=21,7 2 / 10*22,7 =2,07МВт

∆ Pпер.(зима)(17)=21,9 2 / 10*22,7 =2,11МВт

∆ Pпер.(зима)(18)=21,94 2 / 10*22,7 =1,78МВт

∆ Pпер.(зима)(19)=19,34 2 / 10*22,7 =1,64МВт

∆ Pпер.(зима)(20)=18,4 2 / 10*22,7 =1,49МВт

∆ Pпер.(зима)(21)=21 2 / 10*22,7 =1,94МВт

∆ Pпер.(зима)(22)=20,8 2 / 10*22,7 =1,9МВт

∆ Pпер.(зима)(23)=18,54 2 / 10*22,7 =1,51МВт

∆ Pпер.(зима)(24)=15,04 2 / 10*22,7 =0,99МВт

∆ Pпер.(лето)(1)=1237 2 / 10*19,66 =0,77МВт

∆ Pпер.(лето)(2)=11,53 2 / 10*19,66 =0,67МВт

∆ Pпер.(лето)(3)=11,39 2 / 10*19,66 =0,65МВт

∆ Pпер.(лето)(4)=11,62 2 / 10*19,66 =0,68МВт

∆ Pпер.(лето)(5)=9,74 2 / 10*19,66 =0,48МВт

∆ Pпер.(лето)(6)=9,98 2 / 10*19,66 =0,50МВт

∆ Pпер.(лето)(7)=10,14 2 / 10*19,66 =0,52МВт

∆ Pпер.(лето)(8)=10,5 2 / 10*19,66 =0,56МВт

∆ Pпер.(лето)(9)=19,66 2 / 10*19,66 =1,96МВт

∆ Pпер.(лето)(10)=19,24 2 / 10*19,66 =1,88МВт

∆ Pпер.(лето)(11)=13,98 2 / 10*19,66 =0,99МВт

∆ Pпер.(лето)(12)=14,3 2 / 10*19,66 =1,04МВт

∆ Pпер.(лето)(13)=15,84 2 / 10*19,66 =1,27МВт

∆ Pпер.(лето)(14)=19,44 2 / 10*19,66 =1,92МВт

∆ Pпер.(лето)(15)=19,4 2 / 10*19,66 =1,91МВт

∆ Pпер.(лето)(16)=19,3 2 / 10*19,66 =1,89МВт

∆ Pпер.(лето)(17)=17,85 2 / 10*19,66 =1,62МВт

∆ Pпер.(лето)(18)=17,15 2 / 10*19,66 =1,49МВт

∆ Pпер.(лето)(19)=12,51 2 / 10*19,66 =0,79МВт

∆ Pпер.(лето)(20)=13,51 2 / 10*19,66 =0,92МВт

∆ Pпер.(лето)(21)=18,65 2 / 10*19,66 =1,76МВт

∆ Pпер.(лето)(22)=18,65 2 / 10*19,66 =1,76МВт

∆ Pпер.(лето)(23)=12,43 2 / 10*19,66 =0,78МВт

∆ Pпер.(лето)(24)=12,13 2 / 10*19,66 =0,74МВт

Определим суммарную мощность:

P∑ пс(t)(зима)=P(1) + ∆ Pпост. + ∆ Pпер.+ ∆Pс.н.

P∑ пс(1)(зима)=14,54+0,227+0,93+0,1135=15,7МВт

P∑ пс(2)(зима)=14,3+0,227+0,9+0,1135=15,54МВт

P∑ пс(3)(зима)=14+0,227+0,86+0,1135=15,2МВт

P∑ пс(4)(зима)=14,08+0,227+0,87+0,1135=15,29МВт

P∑ пс(5)(зима)=13,2+0,227+0,76+0,1135=14,3МВт

P∑ пс(6)(зима)=11,9+0,227+0,62+0,1135=12,86МВт

P∑ пс(7)(зима)=17,3+0,227+1,31+0,1135=18,95МВт

P∑ пс(8)(зима)=22,3+0,227+2,19+0,1135=24,83МВт

P∑ пс(9)(зима)=22,7+0,227+2,27+0,1135=25,31МВт

P∑ пс(10)(зима)=22,24+0,227+2,17+0,1135=24,75МВт

P∑ пс(11)(зима)=20,64+0,227+1,87+0,1135=22,85МВт

P∑ пс(12)(зима)=17,7+0,227+1,38+0,1135=19,42МВт

P∑ пс(13)(зима)=21,8+0,227+2,09+0,1135=24,23МВт

P∑ пс(14)(зима)=21,8+0,227+2,09+0,1135=24,23МВт

P∑ пс(15)(зима)=21,8+0,227+2,09+0,1135=24,23МВт

P∑ пс(16)(зима)=21,7+0,227+2,07+0,1135=24,11МВт

P∑ пс(17)(зима)=21,9+0,227+2,11+0,1135=24,35МВт

P∑ пс(18)(зима)=21,94+0,227+1,78+0,1135=24,06МВт

P∑ пс(19)(зима)=19,34+0,227+1,64+0,1135=21,32МВт

P∑ пс(20)(зима)=18,4+0,227+1,49+0,1135=20,33МВт

P∑ пс(21)(зима)=21+0,227+1,94+0,1135=23,28МВт

P∑ пс(22)(зима)=20,8+0,227+1,9+0,1135=2304МВт

P∑ пс(23)(зима)=18,54+0,227+1,51+0,1135=20,39МВт

P∑ пс(24)(зима)=15,04+0,227+0,99+0,1135=16,37МВт

P∑ пс(t)(лето)=P(1) + ∆ Pпост. + ∆ Pпер.+ ∆Pс.н

P∑ пс(1)(лето)=12,37+0,1966+0,77+0,0983=13,43МВт

P∑ пс(2)(лето)=11,53+0,1966+0,67+0,0983=12,49МВт

P∑ пс(3)(лето)=11,39+0,1966+0,65+0,0983=12,33МВт

P∑ пс(4)(лето)=11,62+0,1966+0,68+0,083=12,59МВт

P∑ пс(5)(лето)=9,74+0,1966+0,48+0,0983=10,51МВт

P∑ пс(6)(лето)=9,98+0,1966+0,50+0,0983=10,77МВт

P∑ пс(7)(лето)=10,14+0,1966+0,52+0,0983=10,95МВт

P∑ пс(8)(лето)=10,5+0,1966+0,56+0,0983=11,35МВт

P∑ пс(9)(лето)=19,66+0,1966+1,96+0,0983=21,91МВт

P∑ пс(10)(лето)=19,24+0,1966+1,88+0,0983=21,41МВт

P∑ пс(11)(лето)=13,98+0,1966+0,99+0,0983=15,26МВт

P∑ пс(12)(лето)=14,3+0,1966+1,04+0,0983=15,63МВт

P∑ пс(13)(лето)=15,84+0,1966+1,27+0,0983=17,40МВт

P∑ пс(14)(лето)=19,44+0,1966+1,92+0,0983=21,65МВт

P∑ пс(15)(лето)=19,4+0,1966+1,91+0,0983=21,60МВт

P∑ пс(16)(лето)=19,3+0,1966+1,89+0,0983=21,48МВт

P∑ пс(17)(лето)=17,85+0,1966+1,62+0,0983=19,76МВт

P∑ пс(18)(лето)=17,15+0,1966+1,49+0,0983=18,93МВт

P∑ пс(19)(лето)=12,51+0,1966+0,79+0,0983=13,58МВт

P∑ пс(20)(лето)=13,51+0,1966+0,92+0,0983=14,72МВт

P∑ пс(21)(лето)=18,65+0,1966+1,76+0,0983=20,70МВт

P∑ пс(22)(лето)=18,65+0,1966+1,76+0,0983=20,70МВт

P∑ пс(23)(лето)=12,43+0,1966+0,78+0,0983=13,50МВт

P∑ пс(24)(лето)=12,13+0,1966+0,74+0,983=13,16МВт

Таблицы расчета суммарного (совмещенного) графика нагрузки подстанции

Суммарный зимний график нагрузки подстанции

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

10- 11

11-12

зима, часы

14,54

14,3

14

14,0

13,2

11,9

17,3

22,

22,7

22,24

20,6

17,7

P(i)

0,227

∆ Pпост

0,1135

∆Pс.н

0,93

0,9

0,86

0,87

0,76

0,62

1,31

2,19

2,27

2,17

1,87

1,38

∆ Pпер

15,7

15,54

15,2

15,2

14,3

12,8

18,95

24,8

25,3

24,75

22,8

19,42

P∑ пс(i)

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

20-21

21-22

22- 23

23-24

зима, часы

21,8

21,8

21,8

21,7

21,9

21,9

19,34

18,4

21

20,8

18,5

15,04

P(i)

0,227

∆ Pпост

0,1135

∆Pс.н

2,09

2,09

2,09

2,07

2,11

1,78

1,64

1,49

1,94

1,9

1,51

0,99

∆ Pпер

24,23

24,23

24,23

24,1

24,3

24,06

21,32

20,2

23,2

23,04

20,3

16,37

P∑ пс(i)

Суммарный летний график нагрузки подстанции

0-1	1-2		2-3	3-4	4-5	5-6	6-7		7-8	8-9		9-10		10- 11	11- 12	лето, часы
12,3	11,5		11,3	11,6	9,74	9,98	10,1		10,	19,66		19,24		13,9	14,3	P(i)
0,1966																∆ Pпост
0,0983																∆Pс.н
0,77	0,67	0,65		0,6	0,48	0,50	0,52	0,56		1,96		1,88		0,99	1,04	∆ Pпер
13,4	12,4	12,3		12,59	10,51	10,7	10,9	11,3		21,91		21,41		15,2	15,63	P∑ пс(i)
12-13	13-14	14-15		15-16	16-17	17-18	18- 19	19- 20		20- 21		21- 22		22- 23	23- 24	лето, часы
15,8	19,4	19,4		19,	17,85	17,1	12,5	13,5		18,65		18,65		12,4	12,13	P(i)
0,196																∆ Pпост
0,0983																∆Pс.н
1,27	1,92	1,91		1,8	1,62	1,49	0,79	0,92		1,76	1,76		0,78		0,74	∆ Pпер
17,4	21,6	21,6		21,4	19,76	18,9	13,5	14,7		20,7	20,7		13,50		13,16	P∑ пс(i)

По результатам конечной суммы P∑пс(t) для сезонов года (зима, лето) строим графики суммарной нагрузки подстанции с учетом всех выше перечисленных потерь.

Годовой график по продолжительности нагрузок

График годовой по продолжительности является проекцией суммарных графиков нагрузки (зима, лето) и определяем по формуле:

 

Тi = tiзима × 200 + tiлето × 165

Т1=1*200=200ч

Т2=2*200=400ч

Т3=3*200=600ч

Т4=4*200=800ч

Т5=7*200=1400ч

Т6=8*200=1600ч

Т7=9*200=1800ч

Т8=10*200=2000ч

Т9=11*200=2200ч

Т10=12*200=2400ч

Т11=(12*200)+(1*165)=2565ч

Т12=(12*200)+(2*165)=2730ч

Т13=(12*200)+(3*165)=2895ч

Т14=(12*200)+(4*165)=3060ч

Т15=(12*200)+(5*165)=3225ч

Т16=(13*200)+(5*165)=3425ч

Т17=(13*200)+(7*165)=3755ч

Т18=(14*200)+(7*165)=3955ч

Т19=(15*200)+(7*165)=4155ч

Т20=(15*200)+(8*165)=4320ч

Т21=(16*200)+(8*165)=4520ч

Т22=(17*200)+(9*165)=4885ч

Т23=(17*200)+(10*165)=5050ч

Т24=(18*200)+(10*165)=5250ч

Т25=(19*200)+(10*165)=5450ч

Т26=(19*200)+(11*165)=5615ч

Т27=(20*200)+(11*165)=5815ч

Т28=(21*200)+(12*165)=6180ч

Т29=(22*200)+(12*165)=6380ч

Т30=(22*200)+(13*165)=6545ч

Т31=(23*200)+(13*165)=6745ч

Т32=(23*200)+(14*165)=6910ч

Т33=(23*200)+(15*165)=7075ч

Т34=(23*200)+(16*165)=7240ч

Т35=(23*200)+(17*165)=7405ч

Т36=(24*200)+(17*165)=7605ч

Т37=(24*200)+(18*165)=7770ч

Т38=(24*200)+(19*165)=7935ч

Т39=(24*200)+(20*165)=8100ч

Т40=(24*200)+(21*165)=8265ч

Т41=(24*200)+(22*165)=8430ч

Т42=(24*200)+(23*165)=8595ч

Т43=(24*200)+(24*165)=8760ч

 

Технико-экономические показатели установки

Площадь, ограниченная кривой графика по продолжительности нагрузок активной составляющей, численно равна энергии, произведенной или потребленной электроустановкой за рассматриваемый период (год).

Wп=

Wп(зима)=494,84*200=98968МВт·ч;

Wп(лето)=385,81*165=63658,65 МВт·ч;

Wп=98968+63658,65=162626,65МВт*ч.

Средняя нагрузка установки за рассматриваемый период (год) равна:

Pср= Wп / T= 162626,65 / 8760 = 18,56МВт.

Степень неравномерности графика работы установки оценивают коэффициентом заполнения.

kзап = Wп / Pmax пс · T

kзап(зима) = Wп / Pmax пс · 8760=162626,65 / 25,31 · 8760=0,73

kзап(лето) = Wп / Pmax пс · 8760=162626,65 / 21,91 · 8760=0,84

Tmax(зима) = Wп / Pmax пс 162626,65 / 25,31 = 6425,39 ч.

Tmax(лето) = Wп / Pmax пс = 162626,65 / 21,91 = 7422,48 ч.

Переведем заданные коэффициенты мощности из косинусов в тангенсы, используя тригонометрические функции:

cos φ1 = 0,87 Населенный пункт tg φ1 = 0,56

cos φ2 = 0,83 Машиностроительный завод tg φ2 = 0,66

cos φ3 = 0,8 Предприятие черной металлургии tg φ3 = 0,75

cos φ4 = 0,78 Предприятие текстильной промышленности tg φ4 = 0,802

cos φ5 = 0,85 Обогатительная фабрика tg φ5 = 0,61

Определим реактивную мощность потребителей в часы максимальных нагрузок по известным активным мощностям потребителей:

ΣQ = P1(t) · tg φ1+ P2(t) · tg φ2 + … + Pi(t) · tg φi

ΣQ =(2*0,56)+(4*0,66)+(8*0,75)+(6*0,802)+(3*0,61)=16,402МВАр

Определим средневзвешенный коэффициент мощности на шинах подстанции.

tg φср = ΣQ / Σ Pmax пс

tg φср(зима) = ΣQ / Σ Pmax пс = 16,402 / 22,7 = 0,72

tg φср(лето) = ΣQ / Σ Pmax пс = 16,402 / 19,66 = 0,83

Определяем полную мощность подстанции

Smax(зима) = Pmax пс ·