Politechnika Opolska

LABORATORIUM

Przedmiot:	Laboratorium sieci i systemów elektroenergetycznych

Kierunek studiów:	Elektrotechnika	Rok studiów:	2
Semestr:	4	Rok akademicki:	2011/2012

Temat:
Planowanie Pracy Równoległej Transformatorów

Projekt wykonali:
Nazwisko:
1.
3.

Ocena za projekt:	Data:	Uwagi:

Pracą równoległą transformatorów nazywa się przyłączenie ich do wspólnych szyn zbiorczych po stronie zasilania i odbiorców . Dobór transformatorów w stacjach elektroenergetycznych sprowadza się do ustalenia :

• Liczby pracujących jednostek

• Mocy znamionowych tych jednostek

• Przekładni, układu i grup połączeń

• Napięcie zwarcia

Zastosowanie kilku transformatorów o mniejszej mocy zamiast jednego odpowiednio dużego daje następujące korzyści :

• W okresach zmniejszonego obciążenie można wyłączyć niektóre transformatory i zmniejszyć straty energii

• Uszkodzenie lub planowe wyłączenie jednego transformatora nie zmusza do wyłączenia wszystkich odbiorców

Przeznaczone do pracy równoległej transformatory powinny mieć

• Jednakową grupę połączeń

• Jednakowe napięcia znamionowe pierwotne i wtórne

• Napięcie zwarcia możliwy jednakowe (tolerancja±10%)

• Zbliżone wartości mocy znamionowych (stosunek mocy największej i najmniejszej jednostki nie powinien być większy od 3:1)

Wymaganie tej samej grupy połączeń współpracujących transformatorów wynika z konieczności uzyskania takiego samego kąta przesunięcia wektorów napięć wtórnych w stosunku do wektorów napięć pierwotnych. Układy należące do tych samych grup są łączone do pracy równoległej przez przyłączenie do szyn jednoimiennych zacisków.

Niespełnienie warunku jednakowych napięć znamionowych powodowałoby stały przepływ prądu wyrównawczego nakładającego się na prąd obciążenia.

Transformatory pozostawałby obciążone nawet przy wyłączonych odbiornikach.

Równość napięć zwarcia zapewnia rozkład obciążenia transformatorów proporcjonalny do ich mocy znamionowych.

Wymaganie dotyczące zbliżonych mocy znamionowych współpracujących transformatorów wynika z konieczności zapewnienia zgodności faz prądów i jest podyktowanie koniecznością ograniczenia przepływu prądów wyrównawczych podczas obciążenia transformatorów. Prądy te są wywołane niejednakowymi spadkami napięć w uzwojeniach

W pierwszej części ćwiczenia obciążaliśmy 2 transformatory połączone równolegle o tych samych parametrach z wyjątkiem napięcia zwarcia

Dane transformatorów: TR1 TR2

Moc znamionowa	Szn	[kVA]	800	800
Straty jałowe	dPj	[kW]	1,7	1,7
Straty obciąż.	dPo	[kW]	9,5	9,5
Nap. Zwarcia	Uzw	[%]	4,5	6
Nap.str.pierw.	U1	[kV]	10,5	10,5
Nap.str.wtórnej	U2	[kV]	0,4	0,4

Obciążając sieć mocą o wartości 800kVA uzyskaliśmy niesymetryczne obciążenie transformatorów w postaci:

	Moc obciążeniowa[kVA]	Znamionowa[kVa]
TR1	457,14	800
TR2	342,86	800

Oraz możliwe warianty pracy

Kombinacje połączeń	Straty mocy[kW]	Moc znamionowa{kVA]
TR1	11,2	800
TR2	11,2	800
TR12	8,15	1600

Jak widać najmniejsze straty występują w układzie TR12 oraz dodatkowo moc znamionowa jest największa. Pokazuje to pozytywne aspekty zastosowania połączenia równoległego transformatorów oraz niesymetrie w obciążaniu poszczególnych transformatorów.

W drugiej części ćwiczenia obciążaliśmy 2 transformatory połączone równolegle o tych samych parametrach z wyjątkiem napięcia zwarcia

Dane transformatorów: TR1 TR2

Moc znamionowa	Szn	[kVA]	800	800
Straty jałowe	dPj	[kW]	1,7	1,7
Straty obciąż.	dPo	[kW]	9,5	9,5
Nap. Zwarcia	Uzw	[%]	4,5	6
Nap.str.pierw.	U1	[kV]	10,5	10,5
Nap.str.wtórnej	U2	[kV]	0,4	0,4

Obciążając sieć mocą o wartości 1200kVA uzyskaliśmy niesymetryczne obciążenie transformatorów w postaci:

	Moc obciążeniowa[kVA]	Znamionowa[kVa]
TR1	685,71	800
TR2	514,29	800

Oraz możliwe warianty pracy

Kombinacje połączeń	Straty mocy[kW]	Moc znamionowa{kVA]
TR12	14,09	1600

Widać iż istnieje już tylko 1 możliwa kombinacja połączeń ponieważ moc obciążenia sieci przekracza moc znamionową każdego z poszczególnych transformatorów. Również wzrost Strat mocy wraz ze wzrostem mocy obciążenia oraz większą niesymetrie obciążenia.

W trzeciej części ćwiczenia obciążaliśmy 2 transformatory połączone równolegle o tych samych parametrach z wyjątkiem napięcia zwarcia

Dane transformatorów: TR1 TR2

Moc znamionowa	Szn	[kVA]	800	800
Straty jałowe	dPj	[kW]	1,7	1,7
Straty obciąż.	dPo	[kW]	9,5	9,5
Nap. Zwarcia	Uzw	[%]	4,5	6
Nap.str.pierw.	U1	[kV]	10,5	10,5
Nap.str.wtórnej	U2	[kV]	0,4	0,4

Obciążając sieć mocą o wartości 1600kVA uzyskaliśmy niesymetryczne obciążenie transformatorów w postaci:

	Moc obciążeniowa[kVA]	Znamionowa[kVa]
TR1	914,29	800
TR2	685,71	800

Moc obciążenia przekroczyła moc znamionową transformatora nr 1

Oraz możliwe warianty pracy

Kombinacje połączeń	Straty mocy[kW]	Moc znamionowa{kVA]
TR12	22,4	1600

Widać iż istnieje już tylko 1 możliwa kombinacja połączeń ponieważ moc obciążenia sieci przekracza moc znamionową każdego z poszczególnych transformatorów. Również wzrost Strat mocy wraz ze wzrostem mocy obciążenia a niesymetria obciążenia przeciążyła 1 z transformatorów ponad moc znamionową podczas gdy 2 nie pracuje jeszcze z maksymalną mocą .

W ostatniej części ćwiczenia dla przykładowego dobowego przebiegu obciążenia

symulowaliśmy możliwe warianty pracy, straty mocy, oraz różne obciążenie sieci dla 3 transformatorów różniących się parametrami

			TR1	TR2	TR3
Moc znamionowa	Szn	[kVA]	400	630	800
Straty jałowe	dPj	[kW]	1,03	1,47	1,7
Straty obciążeniowe	dPo	[kW]	4,65	6,6	9,5
Nap.zwarcia	Uzw	[%]	4,5	4,5	4,5
Nap.str.pierw	U1	[kV]	10,5	10,5	10,5
Nap.str.wtórnej	U2	[kV]	0,4	0,4	0,4

Uzyskując różne możliwe pracy, obciążenia transformatorów oraz straty mocy.

Naszym zadaniem jest była analiza wyników oraz przedstawienie w postaci wykresu najbardziej optymalnego wariantu pracy pod względem strat mocy w układzie.

Godzina	Kombinacja optymalna	Straty minimalne	Kombinacja nieoptymalna	Straty maksymalne	Obciążenie
24-3	TR2	3,51	TR123	4,96	350
3-5	TR23	5,14	TR123	5,75	500
5-8	TR23	6,39	TR3	7,78	640
8-13	TR123	18,14	TR123	18,14	1500
13-15	TR123	24,05	TR123	24,05	1790
15-19	TR123	24,95	TR123	24,95	1830
19-21	TR123	21,07	TR123	21,07	1650
21-23	TR123	8,68	TR1	10,16	850
23-24	TR3	4,08	TR1	5,68	400

W trzech przypadkach okazało się że straty mocy mają maksymalną wartość dla pojedynczego transformatora podczas gdy można by przypuszczać iż praca 3 transformatorów stwarza największe straty mocy. Symulacja pokazała również minimalizacje strat mocy przy małym obciążeniu minimalizując liczbę transformatorów . Widać dokładnie jak dużą rolę odgrywają transformatory oraz ich parametry .