Stacje transformatorowe w systemach zasilania

Obszary zastosowań stacji jedno- i dwutransformatorowych

Z reguły stosuje się jedno- i dwutransformatorowe układy zasilania podstacji... Zastosowanie trzech podstacji transformatorowych powoduje dodatkowe nakłady inwestycyjne i zwiększa roczne koszty eksploatacji. Trzy podstacje transformatorowe są rzadko stosowane jako rozwiązanie wymuszone podczas przebudowy, rozbudowy podstacji, z oddzielnym systemem zasilania dla obciążeń elektrycznych i oświetleniowych, przy zasilaniu gwałtownie zmieniających się obciążeń.

Stacje transformatorowe z jednym transformatorem 6-10/0,4 kV stosuje się przy zasilaniu odbiorów pozwalających na przerwanie zasilania na okres nie dłuższy niż 1 dzień, co jest niezbędne do naprawy lub wymiany uszkodzonego elementu (zasilanie odbiorników energii kategorii III), jak również do zasilania odbiorników energii kategorii II, pod warunkiem obniżenia zasilania poprzez zworki napięcia wtórnego lub w przypadku posiadania rezerwy transformatorów.

Podstacje transformatorowe z jednym transformatorem są również przydatne w tym sensie, że jeśli działaniu przedsiębiorstwa towarzyszą okresy niskiego obciążenia, wówczas dzięki obecności zworek między podstacjami transformatorowymi możliwe jest wyłączenie części wtórnego przekładnika napięciowego, a tym samym stworzenie ekonomicznie celowego trybu pracy transformatorów.

Przez ekonomiczny tryb pracy transformatorów rozumie się tryb zapewniający minimalne straty mocy w transformatorach. W takim przypadku problem wyboru optymalnej liczby pracujących transformatorów został rozwiązany.

Takie podstacje transformatorowe mogą być ekonomiczne pod względem maksymalnej konwergencji napięcia 6-10 kV do odbiorców energii, zmniejszając długość sieci do 1 kV z powodu decentralizacji transformacji energii elektrycznej. W tym przypadku problem został rozwiązany na korzyść zastosowania dwóch podstacji z jednym transformatorem zamiast jednej podstacji z dwoma transformatorami.

Podstacje transformatorowe z dwoma transformatorami są stosowane z przewagą odbiorców elektrycznych kategorii I i II. W takim przypadku moc transformatorów jest tak dobrana, że ​​gdy jeden z nich opuści pracę, drugi transformator o dopuszczalnym przeciążeniu przejmie obciążenie wszystkich odbiorców (w tej sytuacji możliwe jest czasowe wyłączenie odbiorników elektrycznych kategorii III). Takie podstacje są również pożądane, niezależnie od kategorii użytkowników, przy nierównym dziennym lub rocznym harmonogramie obciążenia.W takich przypadkach korzystna jest zmiana podłączonej mocy transformatorów, na przykład w przypadku sezonowych obciążeń, jedna lub dwie zmiany pracują ze znacząco różnym obciążeniem.

Zasilacz osiedle, dzielnica miasta, warsztat, zespół warsztatów lub całe przedsiębiorstwo może być zasilane przez jedną lub więcej stacji transformatorowych. Możliwość budowy rozdzielni jedno- lub dwutransformatorowych określana jest w wyniku porównania techniczno-ekonomicznego kilku wariantów układu zasilania... Kryterium wyboru wariantu jest minimalna redukcja kosztów budowy układ zasilania. Porównywane warianty powinny zapewniać wymagany poziom niezawodności zasilania.

W systemach zasilania przedsiębiorstw przemysłowych najczęściej stosuje się transformatory o mocach jednostkowych: 630, 1000, 1600 kV × A, w sieciach elektrycznych miast — 400, 630 kV × A. Praktyka projektowa i eksploatacyjna wykazała, że konieczność stosowania transformatorów tego samego typu o tej samej mocy, ponieważ ich różnorodność stwarza niedogodności w obsłudze i powoduje dodatkowe koszty napraw.

Dobór mocy transformatorów w stacjach transformatorowych

Generalnie doboru transformatorów mocy dokonuje się na podstawie następujących podstawowych danych wejściowych: szacunkowe obciążenie obiektu zasilającego, czas trwania obciążenia maksymalnego, tempo narastania obciążeń, koszt energii elektrycznej, nośności transformatorów i ich obciążenia ekonomicznego.

Główne kryterium doboru mocy jednostkowej transformatorówstacja elektroenergetyczna jest, podobnie jak przy doborze ilości transformatorów, minimalną redukcją kosztów uzyskaną na podstawie technicznego i ekonomicznego porównania wariantów.

W przybliżeniu doboru mocy jednostkowej transformatorów można dokonać zgodnie z określoną projektową gęstością obciążenia (kV × A / m2) i pełnym obciążeniem projektowym obiektu (kV × A).

Przy gęstości obciążenia właściwego do 0,2 kV × A/m2 i obciążeniu całkowitym do 3000 kV × A zaleca się stosowanie 400 transformatorów; 630; 1000 kVA z napięciem wtórnym 0,4 / 0,23 kV. Przy gęstości właściwej i obciążeniu całkowitym powyżej podanych wartości bardziej ekonomiczne są transformatory o mocy 1600 i 2500 kVA.

Zalecenia te nie znajdują jednak wystarczającego uzasadnienia ze względu na szybko zmieniające się ceny sprzętu elektrycznego, aw szczególności TP.

W praktyce projektowej transformatory stacji transformatorowych są często dobierane zgodnie z projektowym obciążeniem obiektu i zalecanymi współczynnikami obciążenia ekonomicznego transformatorów Kze = СР / Сн.т., zgodnie z danymi w tabeli.

Zalecane współczynniki obciążenia transformatorów dla warsztatu TP

Współczynnik obciążenia transformatora Rodzaj podstacji transformatorowej i charakter obciążenia 0,65 ... 0,7 Dwie podstacje transformatorowe z dominującym obciążeniem kategorii I 0,7 ... 0,8 Pojedyncze podstacje transformatorowe z dominującym obciążeniem kategorii II przy obecności redundancji wzajemnej w zworkach z innymi podstacjami na napięcia wtórne 0,9 … 0,95 podstacje transformatorowe z obciążeniem kategorii III lub z dominującym obciążeniem kategorii II z możliwością wykorzystania zapasu transformatorów

Przy doborze mocy transformatorów ważne jest, aby odpowiednio uwzględnić ich obciążalność.

Pod obciążeniem transformatora rozumie się zestaw dopuszczalnych obciążeń, przeciążeń systematycznych i awaryjnych z obliczeń zużycia termicznego izolacji transformatora. Jeśli nie weźmiesz pod uwagę nośności transformatorów, możesz nieuzasadnione przeszacować ich moc znamionową przy wyborze, co jest ekonomicznie niepraktyczne.

W większości podstacji obciążenie transformatorów zmienia się i przez długi czas pozostaje poniżej wartości nominalnej. Znaczna część transformatorów dobierana jest z uwzględnieniem trybu poawaryjnego, w związku z czym zazwyczaj przez długi czas pozostają one niedociążone. Ponadto transformatory mocy są przystosowane do pracy w dopuszczalnej temperaturze otoczenia +40°C. W rzeczywistości pracują w normalnych warunkach w temperaturze otoczenia do 20…30°C. Dlatego transformator mocy w pewnym momencie może być przeciążony, biorąc pod uwagę okoliczności omówione powyżej, bez szkody dla ustalonej żywotności (20 ... 25 lat).

Na podstawie badań różnych trybów pracy transformatorów opracowano GOST 14209-85, który reguluje dopuszczalne obciążenia systematyczne i przeciążenia awaryjne olejowych transformatorów mocy ogólnego przeznaczenia o mocy do 100 mV × A, w tym rodzaje chłodzenia M, D , DC i C , uwzględniając temperaturę ośrodka.

Aby określić obciążenia systematyczne i przeciążenia awaryjne zgodnie z GOST 14209-85, konieczna jest również znajomość obciążenia początkowego poprzedzającego przeciążenie i czasu trwania przeciążenia. Dane te są określane na podstawie rzeczywistej krzywej obciążenia początkowego (moc pozorna lub prąd) przeliczonej na równoważnik termiczny w prostokątnej krzywej dwu- lub wielostopniowej.

Ze względu na konieczność posiadania rzeczywistej oryginalnej krzywej obciążenia, dla istniejących stacji można przeprowadzić obliczenia dopuszczalnych obciążeń i przeciążeń zgodnie z maksymalne wartości współczynników obciążenia w poprzednim momencie trybu przeciążenia oraz w trybie przeciążenia.

Na etapach projektowania stacji można zastosować typowe krzywe obciążenia lub zgodnie z zaleceniami zaproponowanymi również w GOST 14209-85, dobrać moc transformatora zgodnie z warunkami awaryjnego przeciążenia.

Wówczas dla stacji, w których możliwe jest awaryjne przeciążenie transformatorów (dwutransformatorowe, jednotransformatorowe z rezerwowymi połączeniami po stronie wtórnej), jeżeli znane jest obliczone obciążenie obiektu Sp i współczynnik dopuszczalnego przeciążenia awaryjnego Kz.av, to moc znamionowa transformatora jest określana jako

Uniwersytet Nauk Stosowanych = Sp / Kz.śr

Należy również zauważyć, że obciążenie transformatora przekraczające jego moc znamionową jest dozwolone tylko wtedy, gdy układ chłodzenia transformatora jest w dobrym stanie i jest w pełni włączony.

Jeśli chodzi o typowe wykresy, są one obecnie projektowane dla ograniczonej liczby węzłów obciążenia.

Ponieważ wybór liczby i mocy transformatorów, zwłaszcza stacji odbiorczych 6-10/0,4-0,23 kV, często determinowany jest głównie czynnikiem ekonomicznym, konieczne jest uwzględnienie kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych użytkownik.

Dzięki kompensacji mocy biernej w sieciach do 1 kV możliwe jest zmniejszenie liczby stacji transformatorowych 10/0,4, ich mocy znamionowej. Jest to szczególnie ważne dla użytkowników przemysłowych, w sieciach do 1 kV, którzy muszą kompensować znaczne wartości obciążeń biernych. Istniejąca metodyka projektowania kompensacji mocy biernej w sieciach elektroenergetycznych przedsiębiorstw przemysłowych zakłada dobór mocy urządzeń kompensujących przy jednoczesnym doborze liczby transformatorów stacji i ich mocy.

Tak więc, biorąc pod uwagę powyższe, złożoność bezpośrednich obliczeń ekonomicznych, w świetle szybko zmieniających się wskaźników kosztów budowy podstacji i kosztów energii elektrycznej, w projektowaniu nowych i przebudowie istniejących podstacji odbiorczych 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, wybór mocy transformatora mocy można wykonać w następujący sposób:

— w sieciach przemysłowych:

a) dobierać moc jednostkową transformatorów zgodnie z zaleceniami dla określonej gęstości obciążenia projektowego i pełnego obciążenia projektowego obiektu;

b) liczbę transformatorów stacyjnych oraz ich moc znamionową należy dobrać zgodnie z wytycznymi projektowymi kompensacja mocy biernej w sieciach elektrycznych przedsiębiorstw przemysłowych;

c) dobór mocy transformatorów musi być przeprowadzony z uwzględnieniem zalecanych współczynników obciążenia oraz dopuszczalnych przeciążeń awaryjnych transformatorów;

d) w przypadku typowych schematów obciążenia wyboru należy dokonać zgodnie z GOST 14209-85, biorąc pod uwagę kompensację mocy biernej w sieciach do 1 kV;

— w miejskich sieciach elektroenergetycznych:

a) przy dostępnych typowych krzywych obciążenia podstacji wybór mocy transformatora powinien być dokonany zgodnie z GOST 14209-85;

b) znając rodzaj obciążenia stacji, w przypadku braku jej typowych schematów, wskazane jest dokonanie wyboru zgodnie ze wskazówkami metodycznymi.

Przykład. Dobór liczby i mocy transformatorów warsztatowych stacji transformatorowych według danych wstępnych: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; kategoria odbiorników elektrycznych warsztatu według stopnia niezawodności zasilania — 3.

Odpowiedź. Pełna zdolność projektowa warsztatu.

Z moc projektowa (377 kV × A) wymagany poziom niezawodności zasilania (kategoria 3 odbiorców energii elektrycznej) można przyjąć jako podstację jednotransportową o mocy transformatora Snt = 400 kV × A.

Współczynnik obciążenia transformatora będzie

który spełnia odpowiednie wymagania.