Выбор трансформаторов

 

Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и но­миналь­ной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроус­та­новки.

Рекомендуется применять трехфазные трансформаторы, и только в слу­чае не­возможности изготовления заводами трансформаторов необходимой мощности или при наличии транспортных ограничений допускается примене­ние групп из двух трехфазных или трех однофазных трансформаторов. Резерв­ный однофаз­ный трансформатор предусматривают при установке большого числа (девять и более) однофазных единиц и при выполнении связи между РУ высшего и сред­него напряжений посредством одной автотрансформаторной группы. Замена поврежденного трансформатора фазы резервным осуществля­ется путем их пе­рекатки, без сооружения стационарной ошиновки.

Все трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы, а также двухоб­моточные трансформаторы подстанций и станций, кроме включенных в блоки с генераторами, должны иметь встроенные устройства для регулирова­ния напря­жения под нагрузкой (РПН).

Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагру­зочной способности. В общем случае условие выбора мощности трансформа­тора имеет вид

S_расч£S_ном·k_п, (1.3)

где S_расч– расчетная мощность;

S_ном– номинальная мощность трансформатора;

k_п – допустимый коэффициент перегрузки.

При определении S_расч принимается во внимание нагрузка на пятый год, если считать от конца сооружения электроэнергетического объекта, причем учитывается перспектива даль­нейшего его развития на 5-10 лет вперед.

Выбор блочных трансформаторов. Блочный трансформатор должен обеспечивать выдачу мощности генератора в сеть повышенного напря­жения за вычетом мощности нагрузки, подключенной на ответвлении от гене­ратора. При этом возможны два варианта:

1) на ответвлении к блоку подсоединена только нагрузка собственных нужд.

В этом случае

. (1.4)

 

При равенстве коэффициентов мощности генератора и потребителей собствен­ных нужд

S_расч»S_ном,г–S_с.н, (1.5)

 

2) на ответвлении к блоку подключены местная нагрузка и нагрузка собствен­ных нужд.

Тогда , (1.6)

где Р_ном.г , Q_ном.г – активная и реактивная номинальные мощности генератора; Р_с.н., Q_с.н. – активная и реактивная нагрузки собственных нужд;

Р_м.н, Q_м.н – ак­тивная и реактивная местные нагрузки.

Если генератор включается в блок с повышающим авто­трансформатором (обычно без местной нагрузки), то расчетная мощность последнего определяется макси­мальной нагрузкой третичной обмотки, к которой присоединен генератор:

, (1.7)

где .

– коэффициент типовой мощности автотрансфор­матора. При этом предполагается, что мощность третичной обмотки равна типовой мощности автотрансфор­матора.

После выбора номинальной мощности автотрансформатора проверяют возмож­ность передачи через него максимальной мощности из РУ СН в РУ ВН. Если такой режим нагрузки оказывается недопустимым, то изменяют или число бло­ков, присоединенных к РУ СН, или число автотрансформаторов, или реже их мощность.

Если суточный график нагрузки генератора, а следовательно, и блочного трансформатора имеет заметно выраженное понижение мощности в ночное время, то при выборе номинальной мощности трансформатора можно учесть его способ­ность к систематическим перегрузкам в дневное время без сокращения срока службы, т.е.

, (1.8)

где k_п.сист – допустимый коэффициент систематических перегрузок, который определяют по графикам нагрузочной способности трансформаторов (мощно­стью до 250 МВА включительно), согласно ГОСТ 14209-85.

Если блок работает в базовой части графика нагрузки, то выбор блочного трансформатора необходимо производить без учёта его перегрузочной способности.

Выбор трансформаторов связи на электростанциях. Расчетную мощность автотрансформаторов связи, включенных между РУ выс­шего и среднего напряжения определяют на основе анализа перетоков мощ­но­сти между этими РУ в нормальном и аварийном режимах. В частности, необ­хо­димо рассматривать отключение одного из блоков, присоединенных к РУ СН. При выборе числа автотрансформаторов связи учитывают, во-первых, тре­буе­мую надежность электроснабжения потребителей сети СН, а во-вторых, до­пус­тимость изолированной работы блоков на РУ СН. Если нарушение связи между РУ высшего и среднего напряжений влечет за собой недоотпуск элек­троэнер­гии потребителям или окажется, что минимальная нагрузка сети СН ниже тех­нологического минимума мощности отделившихся блоков, то преду­сматривают два автотрансформатора связи.

При выборе трансформаторов связи между РУ генераторного (ГРУ) и повышенного напряжений ТЭЦ руководствуются соображениями надежности тепло- и электроснабжения мест­ного потребителя. На ТЭЦ, как правило, предусматривают два трансформа­тора связи ГРУ с системой. Один трансформатор связи можно установить лишь в тех редких случаях, когда нарушение связи ТЭЦ с системой, сопровождаю­щееся переходом генераторов на работу по графику местной электрической на­грузки, не вызывает ограничения теплового потребления. Однако даже при на­личии условий, определяющих принципиальную возможность выбора одного транс­форматора связи, из соображений уменьшения перетоков мощности ме­жду сек­циями обычно устанавливают все-таки два трансформатора связи.

При выборе номинальной мощности трансформаторов связи составляют и анализи­руют предполагаемые графики нагрузки трансформаторов: а) в нормальном режиме; б) при отключении одного из работающих генераторов.

Мощность, передаваемая через трансформаторы связи, в общем случае (при разных значениях коэффициентов мощности генераторов, местной нагрузки и собственных нужд)

, (1.9)

где Р_Sг, Q_Sг – суммарные активная и реактивная мощности генераторов, присое­диненных к ГРУ.

Учет на­грузоч­ной способности трансформаторов связи зависит от режима, определившего расчетную (наи­большую) мощность. В нормальном режиме работы по диспетчерскому (т.е. заданному диспетчером системы) графику нагрузки трансформаторы, как правило, не должны перегружаться. В остальных случаях, если вероятность расчетного режима достаточно велика (плановое или аварийное отключение одного генератора на станции, аварийная ситуация в системе), то при выборе номинальной мощности можно идти лишь на пере­грузку без сокращения срока службы (k_п.сист). В тех случаях, когда рас­четный режим редкий (отказ одного из трансформаторов связи), при выборе S_ном ис­пользуют коэффициент допустимой аварийной перегрузки k_п.ав. Расчёт допустимых перегрузок выполняется в соответствии с ГОСТ 14209-85.

Выбор трансформаторов на подстанциях. Число трансформаторов на подстанции выбирают в зависимости от мощности и ответственности потребителей, а также наличия резервных источ­ников пита­ния в сетях среднего и низшего напряжений.

Так как большей частью от подстанции питаются потребители всех трех кате­горий, и питание от системы подводится лишь со стороны ВН, то по условию надежности требуется установка двух трансформаторов.

На очень мощных узловых подстанциях может оказаться экономически целесо­образной установка трех- четырех трансформаторов (автотрансформаторов).

На однотрансформаторных подстанциях номинальная мощность трансформа­тора выбирают с учетом возможности систематических перегрузок:

, (1.10)

где ; (1.11)

Р_max – максимальная нагрузка наиболее загруженной об­мотки трансформатора на 5-й год, если считать с момента ввода первого транс­форматора.

При установке на подстанции более одного трансформатора (в общем случае Nт) расчетным является случай отказа одного из трансформаторов, ко­гда ос­тавшиеся в работе трансформаторы с учетом их аварийной перегрузки должны передавать всю необходимую мощность:

. (1.12)

Расчетный коэффициент аварийной перегрузки трансформаторов при проекти­ровании принимается равным 1,4. Такая перегрузка допустима в тече­ние не бо­лее 5 суток при условии, если коэффициент начальной нагрузки не более 0,93, а длительность максимума нагрузки не более 6 часов в сутки.

2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ВЫБОРА
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ПРОВОДНИКОВ

 

Все электрические аппараты, токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями “Правил устройств электроустановок” и “Руководящих указаний по расчету токов коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания”.

Выбор аппаратов и проводников для проектируемой установки начинают с определения по заданной электрической схеме расчётных условий, а именно: расчётных рабочих токов присоединений, расчётных токов короткого замыкания и т.д.

Расчетные величины сопоставляют с соответствующими номинальными параметрами аппаратов и проводников, выбираемых по каталогам и справочникам.

При выборе аппаратов необходимо учитывать род установки (наружная или внутренняя), температуру окружающего воздуха, влажность и загрязненность помещения, а также габариты, вес, стоимость аппарата, удобство его размещения в распределительном устройстве.

Различают следующие (табл. 2.1) напряжения электрических сетей и присоединённых к ним источников и приемников электрической энергии в установках выше 1000 В: номинальное междуфазное напряжение U_ном, наибольшее рабочее напряжение U_max и среднее рабочее напряжение U_ср (значения напряжений выражено в кВ).

Таблица 2.1

Величины напряжений, кВ

Uном
Uср	3,15	6,3	10,5
Umax	3,6	7,2			40,5

 

Изоляция электрических аппаратов и кабелей должна соответствовать номинальному напряжению установки U_у, для чего должно быть выполнено условие

U_у £ U_ном, (2.1)

где U_ном - номинальное напряжение аппарата или кабеля.