Как определить экономически выгодные режимы использования трансформаторов двухтрансформаторных подстанций

В статье рассматривается методика выбора экономичного режима эксплуатации двухтрансформаторной подстанции, включая в работу (в зависимости от нагрузки) один или два трансформатора.

Число включенных трансформаторов определяется условием, обеспечивающим минимум потерь мощности в этих трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузок.

Потери мощности в трансформаторе складываются из потерь в стали сердечника (потери холостого хода) и потерь в обмотках трансформатора (потери короткого замыкания). Потери в стали сердечника не зависят от нагрузки трансформатора, а потери в обмотках изменяются пропорционально квадрату нагрузки (мощности S или тока I). В паспортных данных для данного типа трансформатора приводится значение потерь короткого замыкания для номинальной нагрузки.

Суммарные потери мощности в одном трансформаторе при нагрузке S определяются зависимостью:

где S - заданная нагрузка; Sн - номинальная мощность трансформатора.

Эта зависимость имеет вид, показанный на рисунке (кривая 1).

Суммарные потери в двух однотипных трансформаторах при общей нагрузке S определяются зависимостью:

Зависимость имеет вид, показанный на рисунке (кривая 2). При значении Sгр. (граничная мощность) потери мощности в одном трансформаторе и двух одновременно включенных оказываются равными.

Величину Sгр. можно получить по формуле:

Величина Sгр имеет важное практическое значение, т.к. позволяет выбрать оптимальный режим эксплуатации трансформаторной подстанции. При нагрузках S меньше Sгр целесообразна работа при включении одного трансформатора, при S больше Sгр целесообразно включать два трансформатора. При этом достигается минимум потерь мощности и энергии. Оценить эффект от снижения потерь мощности можно, определив разность потерь для нагрузки S при включении одного и двух трансформаторов.

Зависимость потерь мощности от нагрузки при включении одного и двух трансформаторов