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 нап 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,

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 станции, причем учитывается перспектива даль­нейшего ее развития на 5-10 лет вперед.

При блочной схеме соединения генератора с трансформатором послед­ний должен обеспечивать выдачу мощности генератора в сеть повышенного напря­жения за вычетом мощности нагрузки, подключенной на ответвлении от гене­ратора.

Ниже приводятся выражения для расчетной мощности трансформатора для двух случаев:

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

,

при равенстве коэффициентов мощности генератора и потребителей собствен­ных нужд:

S_расч»S_ном,г–S_с.н.;

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

,

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

,

где к_тип=^{(Uвн-Uсн)}/_Uвн=^Sтип/_Sном – коэффициент 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 гене­ратора 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.

S_ном³S_расч/k_п,сист,

где к_п,сист – допустимый коэффициент систематических перегрузок, который определяют по графикам нагрузочной способности трансформаторов (мощно­стью до 250 МВА включительно).

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.

Выбор трансформаторов связи. Для этой цели 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) равняется:

,

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

Руководствуясь соображениями надежности тепло- и электроснабжения мест­ного потребителя, на ТЭЦ, как правило, предусматривают два трансформа­тора связи 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 учет из на­грузоч­ной способности зависит от режима, определившего расчетную (наи­большую) мощность. 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 (к_п,сист). В тех случаях, когда рас­четный режим редкий (отказ одного из трансформаторов связи), при выборе S_ном ис­пользуют коэффициент допустимой аварийной перегрузки к_п,ав.

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:

S_ном³S_расч/k_п,сист,

где S_расч=Р_max/cosj ; 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:

.

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.

Выбор реакторов