Определение количества и мощности трансформаторов подстанции

Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Харцызский технологический техникум ДонНТУ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия

по теме: «Определение количества и мощности трансформаторов подстанции»

Раздел 1 «Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений»

МДК.01.05 «Электроснабжение отрасли»

ПМ.01 «Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования»

Специальность 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

2015

Методическая разработка открытого занятия – практическая работа по разделу 1 «Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений» МДК.01.05 «Электроснабжение отрасли» по теме «Определение количества и мощности трансформаторов подстанции»

Подготовила: Савченко Е.В. – преподаватель специалист ГПОУ «ХТТ ДонНТУ» – 2015.

Приведена методика проведения практической работы, направленной на закрепление практических навыков расчета и выбора типа, количества и мощности трансформаторов подстанции.

Рецензент:

Свиридова В.С. - преподаватель специальных электротехнических дисциплин, Харцызского металлургического техникума ГПОУ «ДонНТУ»

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии специальных электротехнических дисциплин.

Протокол № ___ от _________

Председатель ц/к _______ Н.П. Шевченко

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление 4

Обоснование темы 5

Организационно-методические указания 6

План занятия 7

Структура занятия 9

Ход занятия 10

Приложения 12

ВВЕДЕНИЕ

В современной системе образования перед преподавателями стоит задача не просто научить студентов получать определенный объем знаний, а и вырабатывать умения учиться, применять приобретенные знания в практической деятельности. Занятия по разделу «Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений» готовят будущих специалистов к самостоятельной работе с приложениями и разнообразной справочно-технической литературой. Специалист среднего звена специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)» должен постоянно совершенствовать свои знания, умения и навыки сбора, обработки, систематизации данных, уметь обогащать свой интеллектуальный и профессиональный уровень. Вышеуказанные сведения предусматривают умение будущих специалистов проводить необходимые технические расчеты, используя свои знания и разнообразные современные программы и приложения.

На практических занятиях дисциплины «Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений» метод ролевых игр позволяет решать множество задач: развитие интереса к будущей профессии, формирование коммуникативных навыков организации и обработки информации, развивает компетенции студентов.

Целью изучения темы занятия является систематизация и углубление теоретических знаний по основным сведениям о силовых трансформаторах, их типах и конструкции, а также усовершенствование практических навыков студентов по проведения технического и экономического расчета для окончательного выбора типа, количества и мощности трансформаторов подстанции.

ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ

Изучение данной темы в рамках МДК.01.05 «Электроснабжение отрасли» способствует формированию у студентов умений и знаний, по проведению технико-экономического сравнения двух вариантов выбора трансформаторов. Цель этого занятия: сформировать умения применять ранее полученные знания в комплексе, при проведении технических расчетов.

Занятие проводится как практическая работа с «проживанием» конкретной профессиональной ситуации с целью повышения интереса у студентов к изучению данной темы.

На занятии предполагается использование таких этапов работы как презентация, тесты открытого типа с кратким ответом.

Методическая разработка содержит план практического занятия, порядок проведения, экспресс-опрос, слайды презентации.

Содержание работы соответствует рабочей программе. Знания, полученные при проведении данной работы необходимы при дальнейшем развитии своей профессиональной деятельности.

После выполнения студентами заданий практической работы, они сверяют полученные данные с правильными ответами, выполняя соответствующие расчеты с помощью табличного процессора Excel, находят допущены ошибки, анализируют их.

В конце занятия предложено пройти компьютерный открытый тест. Контролем выполнения студентами практической работы является суммарная оценка выполнения задач практической работы и отметка за ответы на компьютерный открытый тест.

Ожидаемый результат - усовершенствование практических навыков студентов по ведению технических расчетов при выборе силовых трансформаторов, осознание и углубление теоретических знаний, привлечение студентов к самостоятельной работе.

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При подготовке к занятию, преподаватель принимает за основу учебную программы МДК.01.05 «Электроснабжение отрасли» специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)». Рабочая программа учебной дисциплины разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта среднего общего образования, утвержденный приказом Министерством образования и науки Донецкой Народной Республики от 17.07.2015г. приказ № 325.

ТРЕБОВАНИЯ

1. Знание теоретического материала по теме «Основные сведение о силовых трансформаторах. Технический и экономический расчет технико-экономического сравнения вариантов выбора трансформаторов»

2. Умение рассчитывать и выбирать тип, количество и мощность силовых трансформаторов подстанций.

Вид занятия – практическая работа.

Методы и формы проведения: мультимедийная презентация, экспресс-опрос, тесты с заданием открытого типа с коротким ответом, работа в малых группах, метод ролевых игр.

П Л А Н З А Н Я Т И Я

Группа: ТЭО Дата _________ №___

Специальность: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)».

Тема занятия: «Определение количества и мощности трансформаторов подстанции»

Цель занятия:

Дидактическая (образовательная):

• углубить ранее изученный теоретический материал студентами по теме «Технический и экономический расчет технико-экономического сравнения вариантов выбора трансформаторов»;

• научить работе со справочной литературой;

• усовершенствовать у студентов практических навыков по расчету и выбору силовых трансформаторов, ведения технических расчетов;

• сформировать у студентов прочные практические знания по ведению технико-экономических расчетов

 Развивающая:

- способствовать развитию умений обобщать полученные знания, проводить анализ, делать необходимые выводы;

- обеспечить условия для развития умений и навыков работы с источниками справочной литературы;

- развивать профессиональную компетентность и мастерство будущих специалистов.

Воспитательная:

• создавать условия, обеспечивающие воспитание интереса к выбранной профессии;

• способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной работы студентов;

• воспитывать у студентов чувства собственной компетенции, умения работать в коллективе;

• содействовать самостоятельности мышления и творческой активности студентов;

• стремиться воспитать чувство ответственности за порученное дело, исполнительности, аккуратности, добросовестности.

Методическая: совершенствование методики личностно-ориентированой технологии обучения на практическом занятии путем использования ролевых игр.

Вид занятия: практическая работа.

Тип занятия: занятие совершенствования умений и навыков

Формы и методы проведения занятия: информационно-коммуникационные технологии (мультимедийные презентации, компьютерный тест); личностно-ориентированные технологии (метод ролевых игр, работа в малых группах, экспресс-опрос); выполнение технических расчетов.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: «Математика», «Электрооборудование предприятий и гражданских сооружений»

Обеспечиваемые: курсовое та дипломное проектирования.

Методическое обеспечение: сопровождающая мультимедийная презентация, инструкции и задания к практической работе №3, тесты.

Технические средства обучения: персональные компьютеры «Sempron», операционная система Windows XP, пакет МS Office, табличный процессор Excel .

Литература:

Обязательная:

1. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: учеб.пособие для студ.проф. образования / Е.А. Конюхова. – 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 320 с.

Дополнительная:

1. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: учеб. для учащихся электротехн. специальностей средних спец. учеб. заведений – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 366 с., ил

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ

1. Организационная часть			1 мин.
1.1. Приветствие студентов. 1.2 .Подготовка аудитории к занятию, проверка наличия студентов.
2. Ознакомление студентов с темой и целью занятия			2 мин.
3. Мотивация учебной деятельности	3 мин.
4. Актуализация опорных знаний	10мин.
5. Выполнение практической работы:
5.1 Ознакомление с инструкцией и методикой выполнения работы.	3 мин.
5.2. Повторение правил по технике безопасности во время работы за компьютером.	5 мин.
5.3. Выполнение практической работы.	40мин.
5.4. Компьютерный тест
6. Проверка и комментарий работы студентов. 6.1.Защита студентами практического задания, комментарии выполнения практической работы. 6.2.Студенты проверяют результаты расчетов и сообщают о допущенных ошибках.	11мин.
7. Итоги занятия.	3 мин.
8. Выдача домашнего задания	2 мин.

ХОД ЗАНЯТИЯ:

1.	Организационная часть Приветствие студентов. Подготовка аудитории к занятию, проверка наличия студентов. Основная цель - организовать рабочую обстановку и настроить студентов на будущую работу. Преподаватель проверяет наличие студентов, определяет готовность студентов к восприятию материала занятия.	1 мин
2.	Ознакомление студентов с темой и учебной целью занятия. Тема занятия: «Определение количества и мощности трансформаторов подстанции» Цель занятия: углубить ранее изученный теоретический материал студентами по теме «Технический и экономический расчет технико-экономического сравнения вариантов выбора трансформаторов»; научить работе со справочной литературой; усовершенствовать у студентов практических навыков по расчету и выбору силовых трансформаторов, ведения технических расчетов; сформировать у студентов прочные практические знания по ведению технико-экономических расчетов.	2 мин
3.	Мотивация учебной деятельности Определение количества и мощности трансформаторов подстанции является актуальной темой, в связи с тем, что происходит постоянный рост нагрузок. Выбрать число и мощность трансформаторных единиц довольно сложно. Для этого необходимо сопоставить несколько вариантов, стремясь получить минимум капитальных затрат и эксплуатационных расходов, наименьший расход цветных металлов и обеспечить необходимый уровень надежности электроснабжения. Поэтому изучая данную тему, необходимо основательно ознакомиться с методикой проведения расчетов, на конкретных примерах приобрести навыки проведения сравнения          Знания и навыки, приобретенные по этой теме, вы сможете применить во время выполнения курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение предприятий и гражданских сооружений» и дипломного проекта, а также в практической деятельности на производстве. В процессе обучения часто приходится работать с данными из разных источников, каждый из которых связан с определённым видом деятельности. Для координации всех этих данных необходимы определённые знания и организационные навыки, умение систематизировать изученные данные и применить их на практике. На нашем занятии мы с вами будем использовать метод ролевых игр, решив конкретную задачу, научимся практически выбирать силовые трансформаторы для подстанций предприятий. Сегодняшнее занятие будет построено таким образом, что для получения хорошей оценки нужно не только выполнить практическую часть занятия, но и проявить умение работать в малых группах, анализировать полученную информацию.	3 мин
4.	Актуализация опорных знаний. Цель - закрепить и углубить знание студентов, выяснить и уточнить непонятные вопросы по пройденному разделу, приучить студентов к систематическому учебному труду, развивать способности логически рассуждать, делать эвристические выводы. Слово преподавателя На сегодняшнем занятии при выставлении итоговой оценки будет учтено: - правильные ответы в Экспресс-опросе; - правильные ответы на тесты; - выполнение практической работы. Сегодня мы с вами подводим итоги в изучении темы «Технико-экономический расчет варианта выбора трансформаторов» и перед началом выполнения практической работы мы проверим ваши знания, которые помогут вам при проведении расчетов. Экспрес-опрос. Правильные ответы будут отражены в презентации. 1. Что такое силовой трансформатор? 2. Классификация силовых трансформаторов. 3. Какие виды охлаждений силовых трансформаторов вы знаете? 4. Какие типы трансформаторов наиболее часто используются в практике? 5. Как выбирают тип трансформатора? 6. Как выбирают мощность трансформатора? 7. Как выбирают количество трансформаторов подстанции? От чего зависит количество выбранных трансформаторов? После окончания этапа актуализации знаний преподаватель подводит итоги, аргументируя выставленные за ответы баллы.	10 мин
5.	Выполнение практической работы:
	5.1 Ознакомление с инструкцией и методикой выполнения работы. Описание ситуации. Промышленное предприятие «Промпроект» планирует расширение, с этой целью будут введены в эксплуатацию дополнительные производственные цеха. Питающая подстанция предприятия не рассчитана на вводимую нагрузку, в связи с чем возникла необходимость в дополнительной трансформаторной подстанции. На сайте предприятия "Промпроект" объявлен тендер на проект системы электроснабжения цеха и выбор трансформаторов подстанции. Вы являетесь работниками проектных организаций, руководство которых решило принять участие в тендере. Проектные организации имеют в своем составе: проектировщиков (выполняют технические расчеты по выбору вариантов трансформаторов); экономистов (просчитывают стоимости реализации каждого из вариантов); руководитель отделов (корректирует работу каждого из отделов, следит за своевременным выполнением работы, проверяет выполненные расчеты с помощью программы MS Excel, принимает окончательное решение по выбору варианта трансформаторов) Задание: Работникам проектных организаций, согласно заявленных предприятием-заказчиком, провести выбор вариантов трансформаторов. Преподаватель объединяет студентов в малые группы, назначает название отдела для выполнения практической работы. Лидер каждого отдела распределяет обязанности: технический отдел проектировщиков; экономический отдел; руководитель.	3 мин
	5.2. Повторение правил по технике безопасности во время работы за компьютером. Студентом предлагается просмотреть фильм по технике безопасности при работе на компьютере.	5 мин.
	5.3. Выполнение практической работы. Студенты выполняют задания практической работы согласно инструкции. Преподаватель поддерживает их внимание, корректирует деятельность, помогает в случае необходимости. Руководитель проверяет полученные данные на компьютере.	40 мин
	5.4 Студенты выполняют тест с заданиями открытого типа с коротким ответом по теме: «Выбор силовых трансформаторов подстанции»
6.	Проверка и комментарий работы студентов. 6.1.Защита студентами практического задания, комментарии выполнения практической работы. 6.2.Студенты проверяют результаты расчетов и сообщают о допущенных ошибках.	11 мин
7.	Итог занятия Вспомнить тему и цель занятия. Подтвердить, что ее выполнили. Определить полноту и достижения. Слово преподавателя Сегодня Вы на практике смогли обобщить и систематизировать изученный ранее материал, продемонстрировать свои умения, практические навыки и компетентность как будущие специалисты. Выставляются оценки в журнал, учитывая оценку за выполнения заданий практической работы и результаты тестирования.	3 мин.
8.	Выдача домашнего задания	2 мин.

Практическая работа №3

3.1 Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ.

3.2 Цель работы: Усовершенствовать навыки по определению типа, числа, расчету мощности трансформаторов цеховой подстанции; научиться пользоваться технической и справочной литературой; совершенствовать навыки по ведению технических расчетов, использую возможности табличного процессора..

3.3 Оборудование ЭВМ «Sempron».

3.4 Задание:

На основании исходных данных (Приложение Б) рассчитать мощность, выбрать тип и число трансформаторов на основании технико-экономического сравнения двух вариантов. Трансформаторы установлены: нечетны вариант – открыто, четный – в помещении).

3.5 Ход работы:

Дано: Электроприемники категории ____

U_вн =10 кВ, t_м =... ч,

U_нн =0,4 кВ, Т_в =.... ч,

S_макс =... кВА, Т_макс =.... ч

S_см =... кВА, С_о =... коп/кВт ×год

3.5.1. Определяем коэффициент заполнения суточного графика:

К_зг = S_см / S_макс ,

где S_см - суммарная средняя мощность за самую загруженную смену на шинах низкого напряжения проектируемой подстанции;

S_макс – суммарная максимальная мощность на шинах низкого напряжения проектируемой подстанции

3.5.2. Определяем коэффициент допустимой нагрузки трансформаторов

К_н = ...

(К_н £ 1,2 в закрытых помещениях.; К_н £ 1,3 на открытых площадках;

К_н £ 1,4 при К_{зг £} 0,75, t _max

3.5.3. Выбираем тип и количество трансформаторов в зависимости от категории

Принимаем тип _______________________________________________.

(Указать тип выбранного трансформатора, расшифровать.)

К расчету принимаем два варианта:

1 вариант - . . . трансформатора,

2 вариант - . . . трансформатора.

(указать количество трансформаторов)

Дальнейшие расчеты ведем в табличной форме.

Таблица 3.1- Технический расчет

Название операции	Условия выбора	1 вариант	2 вариант	Примечание
1	2	3	4	5
1. Количество трансформаторов	N			Шт.
2. Определяем расчетную номинальную мощность одного трансформатора	S нр = Sмакс/(nав×Кн), где nав- количество работающих трансформаторов при аварийном режиме	S нр1 =	S нр2 =	кВА.
3. Выбираем по каталогу тип и мощность трансформатора.	S нт S нр			кВА
4. Проверяем выбранные трансформаторы на обеспечение питанием потребителей в аварийном режиме	_______	_______	_______	_______
4.1 Определяем допустимую нагрузку трансформаторов за счет суточной неравномерной нагрузки	кн = f (Кзг, tм) для Кзг=... t м=...	кн 1 =	кн 2 =	Определяем согласно [1] (рис. 5.48, с. 222).
4.2 Определяем допустимую перегрузку трансформаторов за счет сезонной недогрузки.	Ксз = 1-(Sмакс / åSнт) Ксз £0,15	Ксз = Принимаем Ксз =	Ксз = Принимаем Ксз =
4.3 Определяем суммарный коэффициент допустимой систематической перегрузки	Кдп = кн + Ксз	Кдп 1 =	Кдп 2 =
4.4 Проверяем мощность выбранных трансформаторов в аварийном режиме при отключении одного из трансформаторов с учетом перегрузок	Sа = Кд п ×nав ×Sнт Sа Sмакс	Sа1 =	Sа 2 =	кВА.

Вывод:

Приводим данные трансформаторов по каталогу

Таблица 3.2- Исходные данные трансформаторов

Вариант	Тип	Количество	DРхх, кВт	DРкз, кВт	Uкз, %	Іхх, %	К0, тыс.руб.
1
2

Ячейка с выключателем К₀= 6 тыс.руб.

Кабель 6 кВ К₀ =22 тыс.руб./км.

Расчет ведем в табличной форме.

Таблица 3.3- Экономический расчет

Название операции	Формула для расчета	1 вариант	2 вариант	Примечание
1	2	3	4	5
1.Определяем приведенные капитальные затраты	К = К0 ×n Ктр = К0 тр ×nтр Кяч = К0 яч ×nяч Ккаб = К0 каб ×nкаб ×L Ксум =К тр+Кяч+Ккаб	Ктр 1 = Кяч 1 = Ккаб 1 = Ксум 1 =	Ктр 2 = Кяч 2 = Ккаб 2 = Ксум 2 =	Тыс.руб.
2. Определяем приведенные затраты энергии в трансформаторах за год	Кзт = Sмакс /(n ×Sнт) DWт=n × [(DРхх+ +Кек ×(Іхх% / 100%) × ×Sнт) ×Тв+К2зт × × (DРкз+Кек × ×(Uкз%/100% )× ×Sнт) ×t]	Кзт 1 = t=... при Тмaкс = ... DWт 1=	Кзт 2 = DWт=	Кек – экономический эквивалент потребления реактивной мощности (кВт/кВАр). Кек = 0,06 t определяем по [1] (рис. 2.24 с. 93).
3. Определяем стоимость потерь электроэнергии	Cn=C0 ×DWт ×10-5 где С0 – стоимость электроэнергии (см. исходные данные)	Cn 1=	Cn 2=	Тыс.руб.
4. Определяем потери на амортизацию.	Са=Са тр+Са яч+Са каб или Са= Ртр ×Ктр+Ряч× ×Кяч +Ркаб ×Ккаб	Са 1=	Са 2=	Ртр=7,3% Ряч=7,3% Ркаб=4,5% Тыс. руб
5Определяем суммарные годовые эксплуатационные затраты.	С= Cn+ Са	С1=	С2=	тыс.руб.
6. Определяем суммарные затраты по вариантам.	З=С+0,125 × Ксум	З1=	З2=	0,125 – нормативный коэффициент капиталовложений. тыс руб.

Вывод:

Исходные данные к практической работе №3

	Sсм	Sмакс	Со	tм	Тв	Тмакс	L
Цех №	кВА	кВА	коп/кВт ×год	ч	ч	ч	км
1	483,17	526,36	64	6	8300	7620	0,2
2	287,8	358,97	64	4	8400	6740	0,22
3	228,45	300,58	64	4	8500	6470	0,24
4	960,52	1002,32	64	4	8600	8250	0,14
5	392,9	431,84	64	3	8700	7920	0,16
6	178,56	211,61	64	3	8000	6760	0,18
7	164,36	180,05	64	3	8100	7400	0,20
8	545,56	590,3	64	5	8200	7580	0,22
9	807,76	942,72	64	5	8300	7120	0,24
10	516,16	608,55	64	5	8400	7130	0,18

Тест

Силовой трансформатор

1. Из приведенных элементов выберите условное графическое обозначение силового трансформатора:

а)

б)

в)

д)

г)

2. Из приведенных примеров выберите обозначение силового трансформатора на электрических схемах:

А)

QF

Б)

Т

В)

QR

Г)

TV

3. Силовые трансформаторы предназначены для:

А) ограничения токов короткого замыкания;

Б) преобразования электрической энергии одного значения напряжения, в электрическую энергию другого значения напряжения без изменения частоты;

В) компенсации реактивной энергии;

Г) отделения главных цепей и цепей управления.

4. Максимально-допустимая перегрузочная способность трансформаторов:

А) 110%; Б) 140%; В) 130%; Г) 170%

5. Каким образом выбирают количество и мощность трансформаторов подстанции?

А) По потери напряжения;

Б) По условию обеспечения безопасности обслуживающего персонала;

В) От места расположения подстанции;

Г) По технико-экономическому сравнению двух и более вариантов.

6. Выберите правильный вариант записи следующего трансформатора: трехфазный силовой трансформатор, мощностью 16 МВА, напряжение на высокой стороне 110 кВ, напряжение на низкой стороне 6 кВ, имеет масляно-водяное охлаждение.

А) ТМВН-16-110/6 ;

Б) ТМВ-16000-110/6;

В) ТТВ-16-110/6