Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Построение графика электрических нагрузок ПС и проверка на устойчивость к систематическим и аварийным перегрузкам
На ПС «Сорокино» установлены два трансформатора типа ТРНДЦН-40000–110/10. Все потребители ПС – со стороны 10 кВ. Имеются потребители 1 категории. Поэтому в ходе реконструкции будут установлены также два трансформатора (применение трех и более трансформаторов экономически неоправданно). В целях ограничения токов КЗ на низшей стороне, и для более удобного подключения большего числа потребителей – в ходе реконструкции будут установлены также трансформаторы с расщеплением низшей обмотки. Применение РПН – обязательное. Выбор номинальной мощности трансформаторов начинается с построения графиков электрических нагрузок трансформатора в зимний и летний расчетный день. При построении графиков следует учитывать и работу компенсирующих устройств ПС (синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов и другие ИРМ – источники реактивной мощности). В нашем случае установка ИРМ не планируется. Для построения графика нагрузки в расчетный день используют приборы учета электроэнергии на подстанции, где замеры потребленной активной и реактивной мощности производятся с периодичностью в один час соответственно ваттметром и варметром. В полученных значениях присутствует погрешность различных составляющих: измерительные трансформаторы тока, счетчики, каналы передачи информации измерений. При реконструкции будет усовершенствование система коммерческого учета электроэнергии с целью минимизации этих погрешностей. В таблице 3.1.1 приведены данные суточных ведомостей нагрузок ПС за расчетные зимний (16.12.10) и летний (17.06.10) дни. Согласно «НТП ПС» при выборе трансформаторов на сооружаемых ПС следует учитывать тенденцию развития мощностей нагрузок подстанции на 25% за отрезок в 5–10 лет. Поэтому исходными для дальнейшего проектирования будут полученные нагрузки с учетом поправочный коэффициента развития К10 =1,25 в таблице (обозначены жирным шрифтом).
Данные суточных ведомостей нагрузок ПС за зимний и летний расчетные дни 2010 года и с учетом коэффициента развития нагрузок в течение 5–10 лет
Из таблицы 3.1.1 видно, что расчетный максимум нагрузки за год приходиться в зимний день в TMAX.Г =16 час и равен SMAX.Г = 69.8 МВа. По формуле Илларионова проверю целесообразность номинального напряжения питающей сети 110 кВ:
кВ, (3.1.1)
Где L=10 км – длина отпаек в виде питающих ВЛ. PMAX.Г = 0,85· (SMAX.Г =69.8 МВа) = 59,33 МВа – ориентировочная суммарная активная мощность нагрузки. По формуле (3.1.1) видно, что самое оптимальное напряжение из шкалы стандартных значений UОПТИМ.СТАНД = UНОМ.С = 110 кВ. Значение допустимой аварийной перегрузки для двухтрансформаторной ПС равно 40% относительно номинальной мощности трансформатора, поэтому загрузка каждого из двух трансформаторов в нормальном режиме их раздельной работы выбирается приблизительно KЗАГР= 0,7 от максимума нагрузки ПС (SMAX.Ч =69.8 МВа). Проверю на нагрузочную способность трансформаторы с действующей номинальной мощностью в 40 МВа по условию:
SНОМ.Т ≥ КЗАГР · SMAX.Ч; (3.1.2) 40 МВа ≤ 0,7·69,8 МВа=48,86 МВа; (3.1.3)
Условие не выполняется, а значит через 5–10 лет при отказе одного из двух трансформаторов будет наблюдаться аварийная перегрузка оставшегося в работе трансформатора более чем 40%, что запрещено [7]. Для дальнейших расчетов выбираю номинальную мощность трансформаторов на ступень выше, то есть в SНОМ.Т = 63 МВа каждый. Тогда условие (3.1.2) выполниться: 63 МВа ≥ 0,7·69,8 МВа=48,86 МВа; Проверка нагрузочной способности при систематической перегрузки: При мощности двух трансформаторов в 63 МВа, а значит, суммарной мощности ПС SΣ.ПС =126 МВа никаких систематических перегрузок в течение года не будет, так 126 МВа > SMAX.Г = 69,8 МВа. Проверка нагрузочной способности при аварийных перегрузках: В данном случае в работе находиться один трансформатор мощностью 63 МВа, который (см. рисунок 3.1.1) в некоторые часы зимнего расчетного дня будет работать с некоторой перегрузкой, хоть и менее максимально допустимой в 40%, однако следует проверить будут ли превышать при этом температуры масла и обмоток допустимые значения, установленные [6]. Для дальнейшего расчета буду использовать лишь зимний график нагрузок. Преобразовываю многоступенчатый график зимней нагрузки (рисунок 3.1.1) в эквивалентный двухступенчатый по износу изоляции. При этом к первой ступени эквивалентного графика S1.ЭКВ относятся все те ступени нагрузок, когда загрузка трансформатора KЗАГР£1, а ко второй ступени эквивалентного графика S2.ЭКВ – ступени нагрузок с KЗАГР>1. Время аварийной перегрузки будет с 10 до 12 часов и с 14 до 22 часов зимнего дня, однако для упрощения расчетов беру ступень максимальной перегрузки – с 14 до 22 часов, то есть ровно 8 часов.
МВа; (3.1.4) МВа; (3.1.5)
Нахожу: K1 - коэффициент начальной нагрузки, К’2 – коэффициент максимальной нагрузки, KMAX – коэффициент максимума графика нагрузки: ; (3.1.6) ; (3.1.7) ; (3.1.8)
В итоге получаю выражение (0.9 · KMAX < К’2), из которого следует что расчетный коэффициент перегрузки будет равен К2.РАСЧ = К’2 = 1,13. Найду табличное значение допустимый коэффициент аварийной перегрузки К2.ДОП с исходными параметрами: 1. Эквивалентная температура окружающей среды Московской области υ0=-10°С. 2. Ориентировочно выбран трансформатор с системой охлаждения «Д». 3. Время аварийной перегрузки h=8 часов. 4. Коэффициент начальной перегрузки К1 = 0,853. В итоге получаю: К2.ДОП = 1,6. Условия сравнения К2.РАСЧ и К2.ДОП: Если К2.РАСЧ £ К2.ДОП, то оставшийся в работе трансформатор обеспечивает заданную нагрузку, при этом температуры масла и обмоток не превысят допустимые. Если К2.РАСЧ > К2.ДОП, то следует выбрать трансформаторы большей мощности или отключить часть потребителей 3 категории, если они имеются. В нашем случае К2.РАСЧ =1,13£ К2.ДОП=1, 6, а значит оставшийся в работе трансформатор обеспечивает заданную нагрузку, при этом температуры масла и обмоток не превысят допустимые. Выбираю ориентировочно для дальнейших расчетов трансформатор типа ТРДН-63000/110/10.
2.2 Расчет температур масла и обмотки трансформатора при аварийных перегрузках Для дальнейших расчетов необходима таблица предельных значений температур масла и обмоток, взятая из [6].
Значения предельно допустимых температур масла и обмоток трансформатора средней мощности в зависимости от режима перегрузок
Расчет температуры масла и обмотки трансформатора при аварийной перегрузки начинается с определения превышения температуры масла над температурой окружающей среды в установившемся режиме при загрузке K1 и К’2 по выражению:
, (3.2.1)
Где - номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды. =55 0С для системы охлаждения М и Д (наш рассматриваемый случай). b = 4.9 – отношение потерь короткого замыкания (245 кВт) к потерям холостого хода (50 кВт) в выбранном трансформаторе. X = 0.9 – показатель степени для системы охлаждения М и Д. В итоге получаю для K1=0.88 и T1=15 часов: ; (3.2.2)
Для К’2=1.066 и T2=9 часов:
; (3.2.3)
Далее рассчитываю превышение температуры масла над температурой окружающей среды в переходном режиме по выражению:
, (3.2.4)
Где – начальное для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды. – установившееся для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды. Т – расчетный период нагрева. =3 часа – постоянная времени нагрева трансформатора с системой охлаждения М и Д. Расчет для эквивалентной ступени (смотри рис 3.1.2 – S2.ЭКВ=67.1 МВа).
= = ; = ;
Для Т=14,5 часов: ; Для T=20 часов: ; Для Т=23 часов: ; В момент времени 23:00 вторая загруженная ступень кончается, и из расчетов очевидно, что после 9 часов длительности ступени температура масла достигает своего максимального значения:
; (3.2.5)
Расчет для ненагруженной эквивалентной ступени (смотри рис 3.1.2 – S1.ЭКВ=55.5 МВа).
= = ; = = ;
Для T=24 часа (0 часов): ; Для Т=5 часов: ; Для Т=10 часов: ; Для Т=14 часов: ; В момент 14:00 заканчивается ненагруженная первая эквивалентная ступень и начинается вторая, с которой мы и начали расчет температуры масла. Вследствие перехода к нагруженной ступени, температура масла опять будет расти в течении 9 часов, поэтому именно в момент около 14 часов и достигается минимум температуры масла:
; (3.2.6) Чтобы получить абсолютную температуру масла в какой либо момент времени необходимо суммировать соответствующую ему температуру масла над окружающей средой и саму эквивалентную температуру окружающей среды υ0 (υ0 = (-10)°С для г. Кашира). Для проверки допустимости абсолютной температуры масла возьму ее максимальное значение в момент T=23 часа:
; (3.2.7)
Сравниваю полученное значение со значением 1150С из таблицы 3.2. Вывод: Максимально возможная в течение эксплуатации абсолютная температура масла (49,830С) не превышает предельно допустимое значение, указанное в [6]. Далее рассчитаю превышение температуры обмотки над температурой масла при коэффициенте загрузки K1 и К’2 по выражению:
, (3.2.8)
- номинальное превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды. =23 0С для трансформаторов с системой охлаждения М и Д. Y= 0,8 – показатель степени для системы охлаждения Д.
; (3.2.9) ; (3.2.10)
Принимаю допущение, что температура обмотки изменяется по тому же закону, что и температура масла. Это значит, что и для расчета температуры обмотки достаточно прибавить к температуре масла рассчитанное значение , т.е. Найду абсолютную максимальную температуру обмотки соответствующей в момент T=23 часа второй эквивалентной ступени:
; (3.2.11)
Сравниваю полученное значение со значением 1400С из таблицы 3.2. Максимально возможная в течение эксплуатации абсолютная температура обмотки (75,310С) не превышает предельно допустимое значение, указанное в [6]. |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 319; Нарушение авторского права страницы