ЗАДАНИЕ 1.3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ
Для трансформаторов, представленных в задании 1.2, выбрать оптимальный режим распределения нагрузки для минимизации потерь электроэнергии, исходя из условий, что трансформаторы работают не параллельно, а на разные секции шин. Суммарная нагрузка на них указана в таблице 1.3. Определить суммарные потери электроэнергии на трансформаторах в течение года при рассматриваемых вариантах распределения нагрузки и затраты, руб, на оплату данных потерь электроэнергии. Стоимость электроэнергии принять равной 5 руб. Изобразить схему двухтрансформаторной подстанции и описать ее. Напряжения короткого замыкания для трансформаторов принять одинаковыми.
Таблица 1.3 – суммарная нагрузка на трансформаторы, % от мощности трансформатора №2
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Sнагр, % от Sн(2) | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 130 | 120 | 110 | 100 | 90 | 80 | 70 | 60 | 70 |
| Т | 2500 | 1500 | 4000 | 5000 | 3000 | 4500 | 2000 | 2400 | 1700 | 3500 | 1400 | 2500 | 5000 | 6000 | 4000 | 8760 | 7000 | 7500 | 4000 | 3000 |
Sнагр – максимальная мощность нагрузки, кВА, Sн2 – мощность трансформатора Т2 (см. задание 1.2), кВА, Т – время использования максимума нагрузки Sнагр, ч/год.
Указания к расчетам:
Данное задание представляет собой оптимизационную задачу, решение которой направлено на минимизацию потерь электроэнергии в силовых трансформаторах. Данная задача возникает на производстве, и ее рациональное решение позволяет экономить значительные средства, являясь эффективным энергосберегающим мероприятием.
|
|
|
Функцией оптимизации в данной задаче является минимум потерь мощности и электроэнергии, который определяется посредством перебора вариантов, заключающихся в различных сочетаниях распределения нагрузки между трансформаторами.
Расчетные выражения:
Определение нагрузки на трансформаторы:
Sнагр = к · Sн(2),
где к – коэффициент (таблица 1.3), показывающий долю мощности трансформатора Т2, которую составляет мощность нагрузки Sнагр.
Задаемся вариантами распределения нагрузки между трансформаторами Т1 и Т2.
Данные варианты можно представить в виде двух матриц Х и Y, которые показывают, соответственно, доли нагрузки, приходящиеся на Т1 и Т2.
|
|
|
|
Выражение для определения суммарных потерь электроэнергии в трансформаторах при различных вариантах распределения нагрузки между Т1 и Т2 имеет вид:
|
|
где ∆Рв11 - суммарные потери электроэнергии в трансформаторах, кВт; Рхх1, Рхх2 – потери холостого хода трансформаторов Т1 и Т2 соответственно, кВт; Х,Y – матрицы, которые показывают, соответственно, доли нагрузки, приходящиеся на Т1 и Т2; Sнагр - мощность нагрузки, кВА; Sн1, Sн2 – номинальные мощности трансформаторов Т1 и Т2 соответственно, кВА; Рк1, Рк2 – потери короткого замыкания трансформаторов Т1 и Т2 соответственно, кВт.
|
|
|
Отметим, что данное выражение не охватывает варианты отключенного состояния Т1 или Т2. Для определения потерь в данных вариантах в указанном выражении необходимо приравнять Рхх и Рк соответствующего трансформатора (который считаем отключенным) к нулю.
Выражение 
представляет собой коэффициент загрузки соответствующего трансформатора.
В результате решения приведенного выше уравнения получим матрицу ∆Рв11 суммарных потерь мощности в Т1 и Т2. Из нее уже можно вариант с минимальным значением потерь мощности. В данной матрице порядковый номер места минимального значения потерь будет соответствовать порядковому номеру варианта распределения нагрузки между Т1 и Т2 в матрицах Х и Y.
Построив графики относительно Х и Y (см. пример расчета) можно визуально определить вариант с оптимальным распределением нагрузки между Т1 и Т2, соответствующий минимуму потерь мощности.
Годовые потери электроэнергии (матрица ∆Wв11) определяются с учетом времени Т использования нагрузки S нагр.
|
|
|
|
|
Матрица ∆Wв11 показывает значения потерь электроэнергии при всех вариантах распределения нагрузки кроме отключенного состояния одного из трансформаторов.
В практических ситуациях время Т для должно определяться из графика нагрузки подстанции или годового потребления электроэнергии подключенной к ней нагрузкой. Существуют различные методики его определения (метод средней нагрузки, среднеквадратичной и т.д.). Достаточно точным является метод расчета по средней нагрузке, когда в качестве Sнагр принимается рассчитанная из годового электропотребления средняя нагрузка подстанции, а в качестве времени Т – время работы подстанции в год, если подстанция работает круглогодично, то 8760ч.
В качестве мощности нагрузки может приниматься и максимальная нагрузка на подстанции. В этом случае время Т определяется как время, в течении которого при работе подстанции с максимальной мощностью будет потреблено то же количество электроэнергии, что и при реальной нагрузке. Этот метод менее достоверен для расчета потерь в трансформаторах.
Стоимость потерь электроэнергии определится:
|
|
где Сэ – стоимость электроэнергии, руб/кВт·ч.
|
|
|
Матрица Спэ11 показывает значения потерь электроэнергии при всех вариантах распределения нагрузки кроме отключенного состояния одного из трансформаторов.
Далее следует построить графики зависимости ∆Wв11 и Спэ11 от Х и от Y. Сделать выводы.
1 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Выпускные квалификационные работы бакалавров. Дипломные проекты и работы. Магистерские диссертации. Курсовые работы и проекты (требования к содержанию, оформлению и защите). Учебное пособие / Сост. А.В. Виноградов, С.М. Астахов, А.В. Виноградова – Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2012. – 140 с.
2. Сборник задач по дисциплинам «Электрические машины», «Электромеханика» для студентов ЭМФ, ЭЭФ, ФЭТ всех форм обучения. Составители: Н.М. Гераскина, канд. техн. наук, доц., Э.Е. Савилова, ст.преп., В.А. Тюков, канд. техн. наук, доц., З.С. Темлякова, д-р техн. наук, доц.. Под общей редакцией З.С. Темляковой, д-р техн. наук, доц..- Новосибирский государственный технический университет, 2002 г.
3. Астахов С.М. Словарь энергетика: понятия, термины, определения. – Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2008. –268 с.
4. Гольдберг, О. Д. Электромеханика : учебник / О. Д. Гольдберг, С. П. Хелемская ; под ред. О. Д. Гольдберга. - М. : Академия, 2007. - 512 с. - (Высшее профессиональное образование. Электротехника). - ISBN 978-5-7695-2886-6 : 420-00. Сиглы хранения: чз, УДК-- 621.313(075.8) Пол.инд.-- 621.3 Кат.инд.-- 621.313(075.8)
5. Гольдберг, О. Д. Электромеханика : учебник / О. Д. Гольдберг, С. П. Хелемская. - 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2010. - 512 с. - (Высшее профессиональное образование. Электротехника). - ISBN 978-5-7695-6176-4 : 234-30; 459-80. Сиглы хранения: аб.1, аб.2, чз, УДК-- 621.313(075.8) Пол.инд.-- 621.3 Кат.инд.-- 621.313(075.8)
6. Вольдек, А. И. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы : учебник / А. И. Вольдек, В. В. Попов. - СПб. : Питер, 2007. - 320 с. : ил. - (Учебник для вузов). - ISBN 5-469-01380-4 : 395-00.
7. Вольдек, А. И. Электрические машины. Машины переменного тока : учебник / А. И. Вольдек, В. В. Попов. - СПб. : Питер, 2007. - 350 с. : ил. - ISBN 978-5-469-01381-5 : 310-00.
8. Епифанов, А. П. Электрические машины : учебник / А. П. Епифанов. - СПб. : Лань, 2006. - 272 с. - ISBN 5-8114-0669-X : 285-00.
9. Копылов, И. П. Электрические машины : учебник / И. П. Копылов. - 5-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2006. - 607 с. - ISBN 5-06-003841-6 : 384-00.
10. Шпиганович, А. Н. Электрические машины и трансформаторы систем электроснабжения предприятий металлургической и горной промышленности : учеб. пособие / А. Н. Шпиганович, Д. И. Шишлин. - Липецк : ЛГТУ, 2007. - 340 с. - ISBN 5-88247-299-7 : 209-27.
Приложение
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 213; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!