Трансформаторни подстанции в електрозахранващи системи

Области на приложение на едно- и двутрансформаторни подстанции

По правило се използват захранващи системи едно- и двутрансформаторни подстанции… Използването на три трансформаторни подстанции причинява допълнителни капиталови разходи и увеличава годишните експлоатационни разходи. Три трансформаторните подстанции рядко се използват като принудително решение по време на реконструкция, разширяване на подстанция, с отделна система за захранване за електрически и осветителни натоварвания, при подаване на рязко редуващи се товари.

Трансформаторни подстанции с един трансформатор 6-10 / 0,4 kV се използват при захранване на товари, които позволяват прекъсване на електрозахранването за период от не повече от 1 ден, което е необходимо за ремонт или подмяна на повреден елемент (захранване на консуматори на енергия от категория III), както и за захранване на консуматори на енергия от категория II, подлежащи на съкращаване на захранването от джъмпери на вторичното напрежение или при наличие на складов резерв от трансформатори.

Трансформаторните подстанции с един трансформатор също са полезни в смисъл, че ако работата на предприятието е придружена от периоди на ниско натоварване, тогава това е възможно поради наличието джъмпери между трансформаторни подстанции изключете част от вторичното напрежение трансформаторисъздавайки по този начин икономически целесъобразен режим на работа на трансформатори.

Под икономичен режим на работа на трансформатори се разбира като режим, който осигурява минимални загуби на мощност в трансформаторите. В този случай се решава проблемът с избора на оптимален брой работещи трансформатори.

Такива трансформаторни подстанции могат да бъдат икономични по отношение на максималното сближаване на напрежението от 6-10 kV към потребителите на енергия, като намаляват дължината на мрежите до 1 kV поради децентрализацията на трансформацията на електрическа енергия. В този случай проблемът е решен в полза на използването на две еднотрансформаторни срещу една двутрансформаторна подстанция.

Трансформаторни подстанции с два трансформатора се използват с преобладаване на електрически консуматори от категории I и II. В този случай силата на трансформаторите се избира така, че когато единият напусне работата, другият трансформатор с допустимо претоварване ще поеме натоварването на всички потребители (в тази ситуация е възможно временно да изключите електрическите консуматори от категория III). Такива подстанции са желателни и независимо от категорията на потребителите при наличие на неравномерен дневен или годишен график на натоварване. В тези случаи е изгодно да се промени свързаната мощност на трансформаторите, например при наличие на сезонни натоварвания, една или две смени работят със значително различно натоварване на смени.

Захранване населено място, микрорайон на град, цех, група работилници или цяло предприятие могат да бъдат осигурени от една или повече трансформаторни подстанции. Възможност за изграждане на едно- или двутрансформаторни подстанции се определя като резултат техническо и икономическо сравнение на няколко варианта за електрозахранващата система… Критерият за избор на опция е минимумът на намалените разходи за изграждането на електрозахранващата система. Сравнените опции трябва да гарантират необходимото ниво на надеждност на захранването.

В системите за захранване на промишлени предприятия най -често се използват следните единични мощности на трансформатори: 630, 1000, 1600 kV × A, в електрическите мрежи на градовете — 400, 630 kV × A. Практиката на проектиране и експлоатация показа необходимостта от използване на един и същи тип трансформатори с еднаква мощност, тъй като тяхното разнообразие създава неудобства при поддръжката и причинява допълнителни разходи за ремонт.

Избор на мощност на трансформатори на трансформаторни подстанции

Общо взето избор на силови трансформатори се прави въз основа на следните основни изходни данни: прогнозното натоварване на електрозахранващото съоръжение, продължителността на максималното натоварване, скоростта на нарастване на натоварванията, цената на електроенергията, товароносимостта на трансформаторите и тяхното икономическо натоварване.

Основният критерий за избор на единична мощност на трансформаторитеелектрическа подстанция е, както при избора на брой трансформатори, минимум намалени разходи, получени въз основа на техническо и икономическо сравнение на опциите.

Приблизително изборът на единична мощност на трансформаторите може да се извърши според специфична плътност на проектното натоварване (kV × A / m2) и пълно проектно натоварване на обекта (kV × A).

При специфична плътност на натоварване до 0,2 kV × A / m2 и общо натоварване до 3000 kV × A е препоръчително да се използват 400 трансформатора; 630; 1000 kVA с вторично напрежение 0,4 / 0,23 kV. При специфична плътност и общ товар над посочените стойности, трансформаторите с капацитет 1600 и 2500 kVA са по -икономични.

Тези препоръки обаче не са достатъчно обосновани поради бързо променящите се цени на електрическото оборудване и по -специално TP.

В практиката на проектиране трансформаторите на трансформаторни подстанции често се избират според проектното натоварване на съоръжението и препоръчителните коефициенти на икономичното натоварване на трансформаторите Kze = СR / Сн.т., в съответствие с данните в таблицата.

Препоръчителни коефициенти на натоварване на трансформатори за работилница TP

Коефициент на натоварване на трансформатора Тип трансформаторна подстанция и характер на товара 0,65 … 0,7 Дву трансформаторни трансформаторни подстанции с преобладаващо натоварване от категория I 0,7 … 0,8 Трансформаторни подстанции с един трансформатор с преобладаващо натоварване от категория II при наличие на взаимна излишност в джъмпери с други подстанции при вторично напрежение 0,9 … 0,95 трансформаторни подстанции с товар от категория III или с преобладаващ товар от категория II с възможност за използване на складов резерв от трансформатори

При избора на мощността на трансформаторите е важно да се вземе предвид правилно товароносимостта им.

Под товароносимост на трансформатора наборът от допустими натоварвания, систематични и аварийни претоварвания се разбира от изчислението на термичното износване на изолацията на трансформатора. Ако не вземете предвид товароносимостта на трансформаторите, тогава можете неоправдано да надцените номиналната им мощност при избора, което е икономически нецелесъобразно.

В по -голямата част от подстанциите натоварването на трансформаторите варира и остава под номиналното за дълго време. Значителна част от трансформаторите са избрани, като се вземе предвид следаварийния режим и следователно те обикновено остават недотоварени за дълго време. В допълнение, силовите трансформатори са проектирани да работят при допустима температура на околната среда от + 40 ° C. Всъщност те работят при нормални условия при температури на околната среда до 20 … 30 ° C. Следователно, силов трансформатор в определен момент може да бъде претоварен, като се вземат предвид обсъдените по -горе обстоятелства, без да се повреди установения експлоатационен живот (20 … 25 години).

Въз основа на проучвания на различни режими на работа на трансформатори е разработен ГОСТ 14209-85, който регулира допустими систематични натоварвания и аварийни претоварвания на силови маслени трансформатори с общо предназначение с капацитет до 100 mV × A включително видове охлаждане M, D, DC и C, като се вземе предвид температурата на средата.

За да се определят систематични натоварвания и аварийни претоварвания в съответствие с ГОСТ 14209-85, също така е необходимо да се знае първоначалното натоварване, предхождащо претоварването, и продължителността на претоварването. Тези данни се определят от действителната първоначална крива на натоварване (видима мощност или ток), преобразувана в термичен еквивалент в правоъгълна дву- или многостепенна крива.

Поради необходимостта да има реална оригинална крива на натоварване изчисление на допустимите натоварвания и претоварвания в съответствие с може да се извърши за съществуващи подстанции, за да се провери допустимостта на съществуващия график на натоварване, както и да се определят възможните опции за дневни графици с максимални стойности на коефициентите на натоварване в предходния момент на режим на претоварване и в режим на претоварване.

На етапи на проектиране на подстанция може да се използва типични криви на натоварване или, в съответствие с препоръките, предложени също в ГОСТ 14209-85, изберете мощност на трансформатора според условията на аварийно претоварване.

След това за подстанции, където е възможно аварийно претоварване на трансформатори (двутрансформатор, еднотрансформатор с резервни връзки от вторичната страна), ако са известни изчисленото натоварване на обекта Sp и коефициента на допустимо аварийно претоварване Kz.av, номиналната мощност на трансформатора се определя като

Сн.т. = Sp / Kz.av

Трябва също така да се отбележи, че натоварването на трансформатора, превишаващо неговата номинална мощност, се допуска само когато охлаждащата система на трансформатора е в добро работно състояние и е напълно включена.

Що се отнася до типичните графики, понастоящем те са проектирани за ограничен брой натоварващи възли.

Тъй като изборът на броя и мощността на трансформаторите, особено на потребителските подстанции 6-10 / 0,4-0,23 kV, често се определя главно от икономически фактор, от съществено значение е да се вземе предвид компенсацията на реактивната мощност в електрическите мрежи на потребителя.

Компенсирайки реактивната мощност в мрежи до 1 kV, е възможно да се намали броят на 10 / 0,4 трансформаторни подстанции, тяхната номинална мощност. Това е особено важно за промишлените потребители, в мрежи до 1 kV, които трябва да компенсират значителни стойности на реактивни натоварвания. Съществуващите методология за проектиране на компенсация на реактивна мощност в електрически мрежи на промишлени предприятия и предполага избор на капацитет на компенсиращи устройства с едновременно избиране на броя на трансформаторите на подстанцията и техния капацитет.

По този начин, като се вземе предвид горното, сложността на преките икономически изчисления, с оглед на бързо променящите се показатели на разходите за изграждане на подстанции и разходите за електроенергия, при проектирането на нови и реконструкцията на съществуващите потребителски подстанции 6-10 / 0,4 -0,23 kV, изборът на мощност на силови трансформатори може да се извърши, както следва:

— в промишлени мрежи:

а) изберете единичната мощност на трансформаторите в съответствие с препоръките за специфичната плътност на проектното натоварване и пълното проектно натоварване на съоръжението;

б) броят на трансформаторите на подстанцията и тяхната номинална мощност трябва да бъдат избрани в съответствие с насоките за проектиране компенсация на реактивната мощност в електрически мрежи на промишлени предприятия;

в) изборът на мощност на трансформаторите трябва да се извършва, като се вземат предвид препоръчителните коефициенти на натоварване и допустимите аварийни претоварвания на трансформаторите;

г) при наличие на типични графици на натоварване изборът трябва да се извърши в съответствие с ГОСТ 14209-85, като се вземе предвид компенсацията на реактивната мощност в мрежи до 1 kV;

— в градските електрически мрежи:

а) с налични типични криви на натоварване на подстанцията, изборът на мощност на трансформатора трябва да се извърши в съответствие с ГОСТ 14209-85;

б) познавайки вида натоварване на подстанцията, при липса на типичните й графици е препоръчително да се направи изборът в съответствие с методическите указания.

Пример. Изборът на брой и капацитет на трансформатори на цехови трансформаторни подстанции според следните изходни данни: Рр = 250 kW, Qp = 270 kvar; категория електрически приемници на цеха според степента на надеждност на захранването — 3.

Решение. Пълен проектен капацитет на работилницата.

От проектна мощност (377 kV × A) необходимото ниво на надеждност на захранването (категория 3 на потребителите на електроенергия) може да се приеме като еднотранспортна подстанция с мощност на трансформатора Snt = 400 kV × A.

Коефициентът на натоварване на трансформатора ще бъде

която отговаря на съответните изисквания.