Выбор типов, числа и мощности трансформаторов и автотрансформаторов

Выбор трансформаторов и автотрансформаторов включает в себя определение их числа, типа и номинальной мощности.

При выборе трансформаторов и автотрансформаторов на электрических станциях и подстанциях, с одной стороны, следует стремиться к обеспечению надежного электроснабжения потребителей, а с другой, – к уменьшению их мощности и количества.

Для этого сначала намечается несколько технически целесообразных вариантов числа, мощности и типа трансформаторов, а затем производится технико-экономическое сравнение, при котором учитывается стоимость не только трансформаторов, но и ячеек РУ всех напряжений, а также годовые эксплуатационные расходы.

Число трансформаторов выбирается в зависимости от категории надежности электроснабжения потребителей в соответствии с ПУЭ, экономической выгодностью количества включенных трансформаторов (автотрансформаторов) и нормами технологического проектирования.

Мощность трансформаторов определяется по трансформируемой мощности с учетом коэффициента заполнения суточного графика нагрузки (коэффициента нагрузки) и с учетом недогрузки в летнее время (до 15%).

Типы выбираемых трансформаторов или автотрансформаторов обуславливаются количеством ступеней трансформации мощности на подстанции, режимом работы сетей и нормами технологического проектирования.

Трансформаторы и автотрансформаторы следует выбирать трехфазные, что обусловлено меньшими затратами, по сравнению с трехфазной группой из однофазных трансформаторов. При очень больших мощностях устанавливаются трехфазные группы из однофазных трансформаторов, причем в этих случаях может предусматриваться резервная фаза, если это сократит количество устанавливаемых групп или уменьшит их установленную мощность (обычно при большом числе присоединений – более 9).

6.13.1 Выбор трансформаторов понизительных подстанций

Для двух напряжений на понизительной подстанции устанавливают двухобмоточные трансформаторы, для трех напряжений – трехобмоточные трансформаторы или автотрансформаторы. Трехобмоточные трансформаторы устанавливают в тех случаях, когда сеть на одном из напряжений работает с изолированной нейтралью. Автотрансформаторы устанавливаются в основном, на подстанциях с глухозаземленными нейтралями в сетях ВН и СН.

Потребители III категории допускают перерыв в электроснабжении на время ремонта повреждённого элемента, доставки складского резерва или на время резервирования, осуществляемого по линиям низшего напряжения от соседних ТП, продолжительностью не более одних суток. Для потребителей III категории рекомендуется применять подстанцию с одним трансформатором, который резервируется передвижным трансформаторным резервом энергосистемы.

Номинальная мощность трансформатора выбирается по расчётной максимальной мощности потребителя:

Расчётная нагрузка S_р, принимается с учётом перспективы развития потребителей на ближайшие 5 – 10 лет после сооружения подстанции.

Для электроснабжения потребителей I и II категорий надёжности должны быть предусмотрены два независимых источника электроснабжения, т.е. на подстанции устанавливаются два трансформатора, если не предусмотрено резервное питание.

Номинальная мощность каждого из трансформаторов выбирается из условия:

При таком выборе в аварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор должен обеспечить нормальное электроснабжение всех потребителей I и II категорий надёжности, перегружаясь при этом не более чем на 40%, т.е.

где 1, 4 – коэффициент допустимой аварийной перегрузки (k_пер)

Такая перегрузка допустима для трансформаторов в течение 6 часов в сутки сроком не более чем на 5 суток, если коэффициент начальной нагрузки (k_з) не более 0, 93. Считают, что этого времени достаточно для устранения аварии, ремонта или замены повреждённого элемента. Для двухтрансформаторных подстанций рекомендуется выбирать трансформаторы однотипные.

При числе трансформаторов более одного в общем случае применяется выражение:

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме

Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме

Допускается установка одного трансформатора на подстанциях с нагрузкой второй категории, если в системе имеется передвижной трансформатор и им можно заменить поврежденный в течение 1 суток.

Согласно руководящим документам для большинства объектов нефтяной и газовой промышленности в районах Западной Сибири с учетом сложности размещения и эксплуатации подстанций рекомендовано выбор единичной мощности трансформаторов и автотрансформаторов для двухтрансформаторных подстанций производить из условия 100% резервирования электроснабжения потребителей. Сюда отнесены объекты нефтедобычи, переработки попутного газа, УКПГ, ДКС, КС магистральных газопроводов с газотурбинными приводными агрегатами.

6.13.2 Выбор трансформаторов и автотрансформаторов подстанций связи

В условиях Единой энергосистемы, связывающей разные высокие напряжения необходимо в качестве связи применять трансформаторы и автотрансформаторы, работающие в разных режимах (постоянная трансформация мощности из сети одного напряжения в сеть другого, или реверсивная трансформация мощности).

В сетях выше 110 кВ с глухозаземленными нейтралями для связи применяются автотрансформаторы, причем к обмотке низшего напряжения могут быть присоединены синхронные компенсаторы или местная нагрузка, или одновременно оба вида присоединений.

При трансформации постоянной мощности из сети одного напряжения в сеть другого напряжения устанавливаются два трансформатора (автотрансформатора) мощностью не менее максимальной трансформируемой мощности, причем в случае выхода из строя одного из них оставшийся должен обеспечить передачу мощности нормального режима с допустимой аварийной перегрузкой (при отсутствии резерва).

В некоторых системах имеется полный или частичный вращающийся резерв, тогда установленная мощность трансформаторов (автотрансформаторов) выбирается из такого расчета, что при выходе из работы одного из них оставшиеся смогли передать недостающую мощность передаваемую в нормальном режиме.

6.13.3 Выбор трансформаторов и автотрансформаторов блочных электростанций

Электростанции большой мощности основную часть или всю вырабатываемую мощность передают в энергосистему на повышенных напряжениях, и генераторы таких электростанций работают по блочной схеме генератор – трансформатор или генератор – автотрансформатор.

При связи с системой на одном повышенном напряжении применяются схемы блоков с двухобмоточным трансформатором. Если в систему передается мощность с двумя повышенными напряжениями, то могут применяться схемы блоков с двухобмоточными, трехобмоточными трансформаторами или автотрансформаторами.

При связи с системой на двух повышенных напряжениях и сравнительно малой отдаче мощности в сеть среднего напряжения, иногда экономичнее применять блок генератор – два двухобмоточных трансформатора (один трансформирует мощность в сеть высокого напряжения, другой – в сеть среднего напряжения).

На электростанциях с генераторами относительно небольшой мощности к одному трансформатору или автотрансформатору можно подключить два или несколько генераторов по блочной схеме (к обмотке низшего напряжения), если это допустимо по токам КЗ на генераторном напряжении. Такие схемы рекомендуются в случаях, когда мощность трансформируется в сеть с очень высоким напряжением.

Для уменьшения токов КЗ и при больших мощностях трансформаторов или автотрансформаторов целесообразно их применять с расщепленными обмотками на стороне низкого напряжения. К каждой расщепленной обмотке может быть подключен (через выключатель) один или несколько генераторов.

Целесообразность любого способа передачи электроэнергии в систему и применение трансформаторов или автотрансформаторов решается после технико-экономических расчетов.

Мощность трансформаторов электростанций всегда выбирается по мощности присоединенных к ним генераторам.

Если к блоку присоединена нагрузка собственных нужд электростанции, то используется выражение:

при равенстве коэффициентов мощности генератора и потребителей собственных нужд, можно использовать выражение:

Мощность автотрансформаторов, соединенных с генераторами, равна номинальной мощности генератора, деленной на коэффициент выгодности автотрансформатора:

Это свидетельствует о том, что проходная мощность (мощность обмотки ВН) автотрансформатора будет больше мощности генератора пропорционально величине α _в.

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

6.13.4 Выбор силовых трансформаторов на электростанциях с распределением мощности на генераторном напряжении

На электростанциях с распределением мощности на генераторном напряжении основная мощность идет к местным потребителям. Избыточная мощность с шин генераторного напряжения может передаваться в систему с одним или двумя повышенными напряжениями. Поэтому количество и мощность генераторов и трансформаторов выбирается с учетом норм технологического проектирования и технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

По графикам электрической нагрузки определяется установленная мощность генераторов электростанции и трансформаторов подстанции.

Установленная мощность генераторов электростанции должна быть такой, чтобы при выходе из работы одного генератора оставшиеся покрыли всю нагрузку, присоединенную к шинам генераторного напряжения (в том числе и нагрузку собственных нужд).

При выборе трансформаторов связи с системой с одним повышенным напряжением рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

1. Если на повышенное напряжение трансформируется мощность более одного генератора, то необходимо установить два трансформатора.

2. При небольшой отдаче в систему можно установить один трансформатор, обеспечивающий покрытие нагрузки на генераторном напряжении при выходе из работы самого мощного генератора.

3. 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.

4. Если максимальная нагрузка на шинах генераторного напряжения превышает установленную мощность генераторов, то устанавливаются два трансформатора, суммарная мощность которых равна максимальной мощности, получаемой из системы. В аварийных случаях один трансформатор с допустимой аварийной перегрузкой должен обеспечить недостающую мощность на шинах генераторного напряжения при нормальной работе всех генераторов.

При выборе трансформаторов связи с системой с двумя повышенными напряжениями рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

1. На электростанциях с распределением мощности на генераторном напряжении и одним из повышенных напряжения до 35 кВ включительно, связь с системой осуществляется трехобмоточными трансформаторами (т.к. отсутствует глухозаземленная нейтраль).

2. На электростанциях с двумя повышенными напряжениями 110 кВ и выше и при глухом заземлении нейтралей в сетях связь с системой может быть осуществлена трехобмоточными трансформаторами или автотрансформаторами. Способ связи определяется после технико-экономических сравнений.

Для выбора мощности трансформаторов связи с энергосистемой 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 равняется:

При выборе номинальной мощности трансформаторов связи учет их 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}.

Мощность автотрансформаторов определяется с учетом коэффициента выгодности.

6.13.5 Выбор автотрансформаторов связи РУ ВН и РУ СН

Расчетную мощность автотрансформаторов связи, включенных между РУ ВН и РУ СН 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 ВН и РУ СН влечет за собой недоотпуск электроэнергии потребителям или окажется, что минимальная нагрузка сети СН ниже технологического минимума мощности отделившихся блоков, то предусматривают два автотрансформатора связи.

⇐ Предыдущая 1 2 34