ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРУЗКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА РАЙОННОЙ ПОДСТАНЦИИ АС-10 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

18. Красник В.В. Автоматические устройства для компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -328 с.

18. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. -Минск: Межгосуд. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997. - 80 с.

ЕрмаковВ.Ф., Морозов А.Н.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРУЗКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА РАЙОННОЙ ПОДСТАНЦИИ АС-10

Аннотация. В статье выполнено исследование переходных тепловых процессов трансформаторов ТРДН-40/110/10/10 в процессе его эксплуатации при существующем графике нагрузки.

Ключевые слова: трансформатор, максимальная температура, наиболее нагретая точка обмотки, загрузка трансформатора.

Актуальность темы статьи обусловлена значительными погрешностями используемых в настоящее время методов определения расчетной мощности нагрузки [1 - 5], разнообразием конструкций силовых трансформаторов [6, 7], а также протекающих в них тепловых процессов [8, 9].

Расчетная математическая модель, позволяющая исследовать тепловые процессы в кабеле, разработана профессором Брагиным С.М. [8], она описывается дифференциальным уравнением нагрева первого порядка. В [10] эта модель адаптирована для выбора номинальной мощности любого силового оборудования. Используем эту модель для исследования тепловых процессов в обмотке трансформатора (возможность такого применения проверена экспериментально [11])

12

-0

г--0 + 0 = (0_ -00). dt

м

+ 0 окр ;(1)

где 0 - температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора;

©ном L номинальная длительно допустимая температура изоляции;

©окр ~1 температура окружающей среды; т - постоянная времени нагрева обмотки; 1(1) - ток нагрузки в момент времени t: /ном 1 номинальный ток трансформатора.

В качестве исходных данных в настоящей статье использованы суточные графики нагрузки четырех секций РУ 10 кВ подстанции, которые питают потребителей: аэропорта «Платов», пос. Грушевский, микрорайона г. Новочеркасска Ростовской области, и др.

Ниже приведены суточные графики активной P(t) и реактивной Q(t) мощности, заданные с почасовой точностью, для всех 4 секций, а так же их суммарный график.

P, МВт

■ Ряд1

123456789 10111213141516171819202122232425

Рис. 1. Суточный график изменения активной мощности Р(() первой секции

а мвт

час

Рис. 2. Суточный график изменения реактивной мощности Q (0 первой секции

P, МВт

А час

О, МВт

Рис. 3. Суточный график изменения активной мощности P(t) второй секции

0,5

иЫии.....

Рнц1

12 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425 Рис. 4. Суточный график изменения реактивной мощности Q ф второй секции

Р, МВт

Рис. 5. Суточный график изменения активной мощности P(t) третьей секции

О, МВт

1 х

0,5

Рнд1

■ 1.М ■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■

1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425

час

Рис. 6. Суточный график изменения реактивной мощности Q (0 третьей секции

Р, МВт

I час

Рис. 7. Суточный график изменения активной мощности P(t) четвертой секции

О, МВт

^ час

Рис. 8. Суточный график изменения реактивной мощности Q ф четвертой секции

60 Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) #5(45), 2019 SMI В связи с малостью ординат суточного графика изменения реактивной мощности Q(t) энергорайона этот график в дальнейших расчетах не учитывается, поскольку учет графика Q(t) мало влияет на протекание тепловых процессов в автотрансформаторах.

Принимается приближенно при проведении расчетов, что S ~ P.

Для определения загрузки трансформаторов на подстанции используем суточный график изменения суммарной активной мощности P(t) мощности всех 4 секций.

Суточный график суммарной активной P(t) мощности нагрузки приведен на рис. 9, а суммарной реактивной Q(t) - на рис. 10.

Л МВт

■ Ряд1

2,00

12345G789 10111213141516171819202122232425

t, час

Рис. 9. Суточный график изменения суммарной активной мощности P(t) всех 4 секции О, МВт

1

0,5 О

1111111111111111 iTtTthT

Рнд1

1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10111213141516171819202122232425

час

Рис.10. Суточный график изменения суммарной реактивной мощности Q фвсех 4 секции

По суточному графику нагрузки (рис.9) может быть:

1) Определена загрузка трансформаторов;

2) Выбрана мощность силовых трансформаторов на подстанции, достаточная для питания присоединенной нагрузки.

В проектной практике общепринятым является метод выбора мощности трансформатора S по средней мощности за наиболее загруженную смену предприятия Sсм. Средняя мощность за сутки по графику нагрузки на рисунке 9 составляет Рср = 4,62 МВт. Значение Рср автоматически рассчитывается программой, приведенной в [10]. При дальнейших расчетах и выводах принято использование в качестве средней мощности Рср.

При реконструкции подстанции первоначально был установлен трансформатор, номинальная мощность которого составляла S = 40МВА.

Если принять во внимание существующий график нагрузки (рис. 9) загрузка трансформатора при

питании всех 4 секций составляет всего 11,5%. Это означает, что мощность выбрана излишне и можно было обойтись менее мощными трансформаторами.

В настоящее врем принято выбирать мощность силовых трансформаторов на районных ПС и ГПП по средней суммарной мощности, которая равна 4,62 МВт. Расчетную мощность трансформатора с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме на 40 % выбираем по формуле:

Р1 = Рср/1,4 = 3,3 МВт.

Предварительно выбираем ближайшую мощность трансформатора по шкале стандартных мощностей 8 = 4 МВА.

Проверим, проходит ли выбранный трансформатор мощностью 8 = 4 МВА по максимальному нагреву (используя расчетный математический аппарат [10]).

4 4,30 98 20 90,13875 1,7 4.62042 0,15 1 0 0,55530637 0,44469363 91,28496513 4,66951847 2033,94 111,2849651

4,20 85,99500000 1 88,93255135 3,55436333 108,9325513

4,10 81,94875000 2 85,82689940 2,47916133 105,8268994

4,40 94,38000000 3 89,63040873 3,85406106 109,6304087

3,80 70,39500000 4 81,07654505 1,42886329 101,0765450

3,70 56,73875000 5 74,70061897 0,68199824 94,70061897

3,60 53,18000000 6 69,57747313 0,37643379 89,57747313

3.90 74,14875000 7 71,61029082 0,47653874 91,61029082

4,30 90,13875000 8 79,84977854 1,23933421 99,84977854

5,20 131,820 0000 9 102,9606048 18,0912818 122,9606048

5,00 121,8750000 10 111,3717158 47,9960652 131,3717151

5,00 121,8750000 11 116,0424593 82,5104774 136,0424593

5 30 136,9387500 12 125,3349066 242,463011. 145,3349066

5,00 121,8750000 13 123,7963082 202,830722 143,7963082

5,20 131,8200000 14 127,3643928 306,822549 147,3643928

5,00 121,8750000 15 124,9232948 231,158170 144,9232941

5,20 131,8200000 16 127,9902156 329,924887 147,9902156

4,29 89,71998750 17 110,9716890 45,8197827 130,9716890

4,90 117,0487500 18 113,6741193 62,6897429 133,6741193

4,80 112,3200000 19 113,0719511 58,4602086 133,0719511

5,00 121,8750000 20 116,9866108 92,0605818 136,9866108

4,90 117,0487500 21 117,0142437 92,3561476 137,0142437

5,00 121,8750000 22 119,1757917 118,675367 139,1757910

4 80 112,3200000 23 116,1270544 83,3242379 136,1270644

4,50 90,13875000 0 104,5702266 124,5702266

ЕН ом Р ен ом Во кр 0усг т Рср пв й Т Т ЕХР(ДТ/т) 1-ЕХР 0 ЕХР(0,116* (50-S)) SUM вобм

®обм, С

Рис 11. Скриншот используемой программы.

t, час

Рис.12. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора вобм номинальной мощности 4 МВА при температуре окружающей среды &окр = 20 оС; вобм.макс = 147,99 оС

Процесс изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора ©обм (рис. 12) получен путем решения дифференциального уравнения (1), в котором вместо отношения I(t)/I использовано отношение P(t)/P .; постоянная

ном

нагрева равна т = 1,7 часа.

Предельное значение температуры наиболее нагретой точки трансформатора в режиме систематических нагрузок согласно ГОСТ 14209-97 [12] составляет 140 оС, а в режиме кратковременных перегрузок 160 оС. Суточный график изменения температуры (рис.12) показывает что при имеющимся суточном графики суммарной нагрузки (рис.9)

трансформатор будет перегреваться до недопустимой температуры 147,99 оС более 5 часов, что значительно больше постоянной времени нагрева данного трансформатора (1,7 час; данное условие предписывает ГОСТ 14209-97 [12]), и эти нагрузки не могут считаться кратковременными.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что трансформатор мощностью 4 МВА не подходит при выборе по максимальному нагреву.

При продолжительности ремонта в несколько суток износ изоляции трансформатора составит 2034/24 = 85 суток за 1 сутки.

Проверим нагрев следующего по шкале мощностей трансформатора мощностью 6,3МВА. Результаты расчетов приведены на рис. 13 и 14.

6,3 4.30 98 20 36,3371126 1,8 4.62042 0,15 1 0 0,57375342 0,42624658 42,36215120 0,01601883 0,52 62,36215120

4.20 34,66666667 1 39,08197724 0,01094918 59,08197724

4,10 33,03552532 2 36,50469779 0,00811976 56,50469779

4.40 38,04686319 3 37,16204052 0,00876312 57,16204052

3.80 28,37792895 4 33,41784301 0,00567588 53,41734301

3.70 26,90400605 5 30,64134229 0,00411299 50,64134229

3.60 25,46938776 6 28,43681436 0,00318492 48,43681436

3.90 29,89115646 7 29,05672271 0,00342238 49,05672271

4.30 36,33711262 8 32,15996400 0,00490527 52,15996400

5.20 53,13983371 9 41,10256170 0,01384124 61,10256170

5.00 49,13076342 10 44,52455522 0,02058584 64.52455522

5.00 49,13076342 11 46,48793571 0,02585117 66,48793571

5.30 55,20332577 12 50,20284091 0,03977684 70,20284091

5.00 49,13076342 13 49,74587155 0,03772324 69,74587155

5.20 53,13983371 14 51,19253631 0,04461586 71,19253631

5.00 49,13076342 15 50,31371267 0,04029172 70,31371267

5.20 53,13983371 16 51,51833709 0,04633429 71,51833709

4.29 36,16829932 17 44,97543600 0,02169118 64,97543600

4.90 47,18518519 18 45,91733403 0,02419548 65,91733403

4.80 45,27891156 19 45,64520864 0,02344365 65,64520864

5.00 49,13076342 20 47,13091444 0,02785302 67,13091444

4.90 47,18518519 21 47,15404716 0,02792786 67,15404716

5.00 49,13076342 22 47,99661570 0,03079532 67,99661570

4.80 45,27891156 23 46,83820361 0,02692316 66,83820361

4 50 36,33711262 0 42,36214950 62,36214950

ОМ Р ©н ом ©о кр 0усг Г РЖ ГВ а т Т EXP|fiT/t( 1-ЕХР 0 ЕХР(0Д16" (50-01) SUM Ообм

Рис 13. Скриншот используемой программы

Для этого трансформатора процесс изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки изображен на рисунке 14.

©обм^ С

t, час

Рис.14. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора &сбм номинальной мощности 6,3МВА при температуре окружающей среды &окр = 20 оС; &обм.макс = 71,52 оС

Согласно ГОСТ 14209-97 [12] номинальная длительно допустимая температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора составляет ©обм ном = 98 оС, можно считать успешным выбор трансформатора мощностью 6,3МВА для питания аэропорта «Платов», пос. Грушевский и остальных потребителей, суточный график нагрузки которых, изображенный на рисунке 9.

Вывод: Выбор трансформаторов при реконструкции был выполнен не правильно, что лишь увеличило стоимость проекта, так как стоимость ТРДН 40000/110/10/10 составляет от 8000000руб., а

стоимость ТМН 6300/110/10/10 от 3500000руб. Учитывая, что подстанция двухтрансформаторная, выгода составляет ~ 9000000 руб. Выбор трансформаторов мощностью 40 МВА можно считать обоснованным с учетом перспективного плана развития энергетического района.

Список использованной литературы 1. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

2. Кудрин Б.И. О комплексном методе расчета электрических нагрузок //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 2. - С. 209 - 210.

3. Вагин Г.Я. О причинах завышения расчетных нагрузок по нагреву //Промышленная энергетика. - 1980. - № 3. - С. 28 - 29.

4. Ермаков В.Ф. Анализ составляющих погрешности определения расчетной электрической нагрузки /Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования: Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1989. - С. 93 - 96.

5. Ермаков В.Ф. Исследование процессов в электрических сетях: методы, средства, детерминированные и вероятностные модели. - Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 2003. - 288 с.

6. Силовые трансформаторы: Справочная книга /Под ред. С.Д. Лизунова, А.Е. Лоханина. - М.: Энергоиздат, 2004.

7. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов /Пер. с венг. Под ред. Г.Е. Тарле. - М.: Энергия, 1980. - 208 с.

8. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176 с.

9. Брагин С.М. Электрический и тепловой расчет кабеля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 328 с.

10. Ермаков В.Ф., Зайцева И.В. Выбор электрооборудования по нагреву. - Ростов н/Д: ЗАО «Книга», 2018. - 176 с.

11. Ермаков В.Ф., Балыкин Е.С., Еволенко Н.А. и др. Опытное определение постоянной времени нагрева электрооборудования // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2012. - № 1. - С. 66 - 68.

12. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. -Минск: Межгосуд. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997. - 80 с.

13. Каталог оборудования ТРАНСФОРМАТОР ТДТН-40000/110-У1 ТРЕХОБМОТОЧНЫЙ. - HTTP://WWW.STROI-OBORUDOVANIE.RU/GOODS/86664330-TRANSFORMATOR TDTN 40000 110 U1 TRE KHOBMOTOCHNY.

14. Каталог товаров : Трансформатор силовой ТМН 6300/110/10 https://tiu.ru/p358934263-trans-formator-silovoj-tmn.html .

УДК: 655.02.04

Ешбаева Улбосин

доктор технических наук, факультет полиграфии Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности

Джалилов Анвар

старший преподаватель, полиграфический факультет Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности

ПЕЧАТНЫЕ СВОЙСТВА БУМАГ С ВВЕДЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

Yeshbaeva Ulbosin,

doktor of technical sceinces, the faculty ofprinting Tashkent Institute of Textile and Light Industry E-mail: Guli-67@mail.ru Djalilov Anvar, senior teacher, the faculty of printing Tashkent Institute of Textile and Light Industry E-mail: anvar8108@yandex.ru

PRINTED PROPERTIES OF PAPER WITH THE INTRODUCTION OF SYNTHETIC POLYMERS

Аннотация: В данной статье изложены результаты определения печатных показателей бумаг, содержащих в композиции хлопковую целлюлозу, отходов синтетического волокна нитрона и отходы натурального шелка. Показана целесообразность использования этих волокнистых материалов для погиргафиче-ской промышленности.

Abstract: This article presents the results of the determination of printed indicators of papers containing cotton pulp in the composition, waste of synthetic fiber nitron and waste of natural silk. The feasibility of using these fibrous materials for the printing industry.

Ключевые слова: Хлопковая целлюлоза, полиакрилонатрильные ПАН-волокна, синтетическое волокно-нитрон, отходы натурального шелка.

Key words: Cotton cellulose, polyacrylonatrile PAN-fibers, synthetic fiber-nitron, waste of natural silk.

Введение. К началу 21 века объём мирового производства различных видов бумаги превысил 370 миллионов тонн, при величине её потребления на душу в среднем по миру свыше 50 кг в год [1].

Быстрые темпы развития, которые обусловлены непрерывно возрастающим спросом на бумажную продукцию, имеют ряд серьезных трудностей. Древесная целлюлоза является одним из важнейших