Кількості і потужності трансформаторів на підстанції

Вибір кількості трансформаторів (АТ) залежить від вимог до надійності електропостачання живляться від ПС споживачів. У практиці проектування на ПС рекомендується, як правило, установка двох трансформаторов.Прімененіе однотрансформаторних ПС допускається:

в якості першого етапу спорудження двохтрансформаторної ПС. При цьому на період роботи одного трансформатора повинно бути забезпечено резервування електропостачання споживачів по мережах вторинної напруги;

для живлення споживачів, що допускають перерву електропостачання на час, достатній для заміни пошкодженого трансформатора (наприклад, насосні станції зрошення земель);

Установка більше двох трансформаторів (АТ) застосовується:

на ПС промислових підприємств, якщо необхідно виділити по режиму роботи відштовхувальні навантаження (наприклад, електропечі);

якщо доцільно використання на ПС двох середніх напружень;

якщо для покриття навантаження недостатньо граничної потужності двох трансформаторів за існуючою шкалою.

на діючій двохтрансформаторної ПС при зростанні навантажень понад розрахунковий рівня за погодженням із замовником.

якщо для підвищення надійності електропостачання споживачів на вимогу замовника доцільна установка трьох трансформаторів (наприклад, на ряді ПС, що забезпечують електропостачання м Москви).

Потужність трансформаторів вибирається по навантаженню п'ятого року експлуатації, вважаючи з року введення першого трансформатора в роботу.

Потужність трансформаторів вибирається так, щоб при відключенні найбільш потужного з них на час ремонту або заміни залишилися в роботі (з урахуванням їх допустимої по ТУ перевантаження і резерву по мережах СН і НН) забезпечували харчування повного навантаження.

Сумарна встановлена ​​потужність трансформаторів повинна задовольняти умовам

nт. Sт - кількість і одинична потужність трансформаторів;

Pmax - максимальне навантаження ПС в нормальному режимі;

Рав = Pmax - Ррез - навантаження ПС в післяаварійний режимі після виходу з роботи одного трансформатора;

Ррез - частина навантаження ПС, резервируемая по мережах вторинної напруги;

nотк - кількість відключених трансформаторів;

Кав - допустимий коефіцієнт перевантаження трансформатора в аварійних випадках за стандартами і ТУ

Вибір потужності трансформаторів класів напруги до 110 кВ включно проводиться відповідно до стандарту 14209-97. Відповідно до стандарту в аварійних випадках трансформатори класів напруги до 110 кВ включно допускають перевантаження в 1,4 номінальної потужності. Перевантаження допускається на час максимуму навантаження тривалістю не більше 4 годин на добу за умови, що попередня навантаження складало не більше 0,8 номінального значення і температура охолоджуючого повітря під час перевантаження t = 20 ° C. Тому для двохтрансформаторної ПС при відсутності резервування по мережах вторинного напруги потужність кожного трансформатора повинна бути не вище 0,7 Рав але не менше Pmax / 2.

Потужність однотрансформаторной ПС визначається максимальним навантаженням трансформатора в нормальному режимі. При проектуванні декількох взаєморезервуються однотрансформаторних ПС потужність трансформаторів на них повинна вибиратися таким чином, щоб в післяаварійний режимі з урахуванням зазначеної вище перевантаження забезпечувалося резервування по мережі НН найбільш потужною з ПС.

При використанні на ПС однієї групи однофазних АТ передбачається установка резервної фази. В окремих випадках з метою підвищення надійності електропостачання споживачів на ПС з двома групами однофазних АТ також передбачається установка однієї резервної фази.

При зростанні навантажень понад розрахунковий рівня збільшення потужності ПС проводиться, як правило, шляхом заміни трансформаторів на потужніші. Установка додаткових трансформаторів повинна бути обгрунтована і узгоджена з замовником.

Рішення про заміну трансформаторів (АТ), встановленні додаткових і збереженні діючих приймається на підставі даних про фактичний стан працюючих трансформаторів, надійності їх роботи за минулий період, технічному рівні, фактичне терміні експлуатації по відношенню до нормативного терміну роботи, зростання навантажень, розвитку прилеглих електричних мереж і зміні головної схеми електричних з'єднань ПС.

При реконструкції ПС АТ, мають регулювання напруги за допомогою Вольтододаткові трансформаторів, що включаються в їх нейтраль, замінюються на відповідні АТ, що мають вбудоване регулювання напруги на стороні СН.

На ПС 220 кВ і вище, на яких протягом розрахункового періоду і наступних п'яти років не передбачається навантаження на напрузі 6-10 кВ, рекомендується застосування АТ 220 кВ потужністю 63 або 125 МВА з третинної обмоткою напругою 0,4 кВ для живлення власних потреб ПС .

Для заміни застарілої групи АТ потужністю 3 × 167 МВА напругою 500/220 кВ рекомендується застосування трифазного двохобмотувальні АТ потужністю 500 МВА зазначених напружень за умови вирішення питань харчування власних потреб ПС і транспортування АТ.

На ПС 110 кВ з віддаленою перспективою зростання навантаження або з різко змінним графіком навантаження рекомендується застосовувати трансформатори з форсованої системою охолодження, мають підвищену навантажувальну здатність. Трансформатори з підвищеною здатністю навантаження (на основі застосування форсованої системи охолодження) потужністю до 100 МВА включно напругою 110 і 220 кВ застосовуються відповідно до чинних нормативних документів і заводськими інструкціями.

На ПС 110 кВ з трьохобмоткову трансформаторами при поєднанні сумарних навантажень по мережах СН і НН, які перевищують протягом розрахункового періоду і наступних п'яти років номінальної потужності обраного трансформатора, доцільно вибирати трансформатор з неповною потужністю обмоток СН і НН.

При заміні на ПС одного з двох трансформаторів (АТ) перевіряються умови, що забезпечують паралельну роботу залишився в роботі і нового трансформаторів в автоматичному режимі регулювання напруги на відповідній стороні. При застосуванні лінійних регулювальних трансформаторів перевіряється їх динамічна і термічна стійкість при КЗ на стороні регульованого напруги. В необхідних випадках передбачається відповідне реактірованіе.

При неповної заміні фаз групи однофазних АТ можливість роботи в одній групі старих і нових фаз АТ, що відрізняються значеннями напруг КЗ, перевіряється спеціальними розрахунками.

Вибір числа цехових трансформаторів здійснюється одночасно з вибором, що компенсують. Мінімальна кількість цехових трансформаторів визначають за формулою: (1)

де Sт.номе - економічно доцільна номінальна потужність трансформатора. Значення Sт.номе в вираженні (2) визначають залежно від питомої щільності розрахункового навантаження. Максимальна потужність трансформаторів при щільності навантаження: до 0,2 кВА / м 2 - до 1000 кВА; від 0,2 до 0,5 кВА / м 2 - від 1000 до 1600 кВА; понад 0,5 кВА / м 2 - 1600 і 2500 кВА. Якщо Sуд ≥ 0,4 кВА / м 2. то незалежно від вимог надійності електропостачання доцільно застосовувати двотрансформаторні підстанції. Вираз (2) не означає, що якщо спочатку доцільна установка трансформаторів 1000 кВА, то через 5 років при зростанні навантажень їх замінять на великі. Зазвичай здійснюють додаткову установку трансформаторів, намагаючись зберегти тип і потужність. Трансформатори потужністю 630 кВА і менше слід застосовувати для харчування допоміжних цехів і дільниць підприємств. З метою максимального наближення цехових підстанцій до електроприймачів мережі до 1 кВ рекомендується розміщувати трансформатори всередині цехів відкрито, але захищаючи або пристроювати в залежності від виробничих умов і вимог архітектурно-будівельного оформлення виробничих будівель і споруд. По можливості внутріцехові підстанції розміщують в центрі електричних навантажень, це дозволяє скоротити протяжність мереж 0,4 кВ та зменшити втрати потужності і енергії в них. Для цехів невеликої ширини і для випадку, коли частина споживачів розташована за межами цеху, а також при скрутному розміщенні підстанції всередині цеху застосовують ТП, прибудовані до цеху. Можливе застосування цехових ТП з розміщенням щита низької напруги в цеху, а трансформатора - зовні близько питомих їм виробничих будівель. В результаті підстанція займає значно менше площі цеху, ніж вбудована. Окремо стоять закриті цехові підстанції застосовують тоді, коли неможливо розмістити ТП всередині цехів або у їх зовнішніх стін за вимогами технології або пожежо- та вибухонебезпечності виробництва. Окремо стоять ТП можуть застосовуватися також для невеликих підприємств при значній розкиданості споживачів по їх території. Внутрішньоцехові підстанції доцільні, головним чином, в багатопрогонових цехах великої ширини і в машинних залах. На кожній відкрито встановленої внутрішньоцеховий підстанції можуть застосовуватися масляні трансформатори з сумарною потужністю до 3,2 MBA. Відстань в світлі між масляними трансформаторами різних КТП повинно бути не менше 10 м. Якщо масляний трансформатор встановлений в закритій камері (КТП в окремому приміщенні) всередині виробничої будівлі, то відстань не нормується. В одному приміщенні внутрішньоцеховий підстанції рекомендується встановлювати одну КТП. Сумарна потужність масляних трансформаторів внутрішньоцеховий підстанції, встановлених на другому поверсі, повинна бути не більше 1000 кВА. Установка вище другого поверху не допускається. У тих випадках, коли навантаження не розподілена, а зосереджена на окремих ділянках цеху, номінальну потужність трансформаторів за критерієм питомої щільності навантаження не вибирають. З точки зору заміни пошкоджених трансформаторів, а також зручності монтажу і експлуатації, рекомендується уніфікувати поодинокі потужності трансформаторів, тобто мати обмежену кількість типів трансформаторів. Обраний число трансформаторів NTmin здатне передати в мережу напругою до 1 кВ при заданому коефіцієнті завантаження к3 реактивну потужність QT, значення якої визначається за формулою: - для трансформаторів масляних і заповнених негорючою рідиною (3)

де коефіцієнт 1,1 враховує той факт, що цехові трансформатори мають, як правило, завантаження, що не перевищує 0,9, і коефіцієнт змінності по енерговикористання має значення менше 0,9. Тому для масляних трансформаторів протягом однієї зміни може бути допущена систематична перевантаження, що дорівнює 10%; - для сухих трансформаторів (4)

Коефіцієнт 1,05 враховує той факт, що перевантажувальна здатність сухих трансформаторів, згідно з правилами експлуатації електроустановок споживачів, приблизно вдвічі нижче, ніж масляних трансформаторів. Потужність низьковольтних конденсаторних батарей становить: (5)

де Qнк1 - потужність низьковольтних конденсаторних батарей, визначених за критерієм вибору мінімального числа цехових трансформаторів; Qнк1 = Qр - Qт; Qp - розрахункова реактивна навантаження споживачів до 1 кВ; Qнк2 - додаткова потужність конденсаторних батарей, встановлених в мережі напругою до 1 кВ, визначена за критерієм мінімуму втрат в мережі 6 - 10 кВ. Значення QH к2 знаходять за формулою: (6)

де зк н, зк в - наведені витрати на 1 квар потужності конденсаторної батареї, встановленої в мережі напругою до і вище 1 кВ відповідно; Uном - номінальна напруга мережі, кВ; R - активний опір мережі, яка живить цехової трансформатор (в загальному випадку дорівнює еквівалентному опору мережі R = Rекв); С0 - вартість 1 кВт • год електроенергії. Потужність низьковольтних конденсаторних батарей QHК розподіляється пропорційно значенням Qp на шинах кожного трансформатора. За знайденим значенням потужностей QНКi підбирають номінальну потужність фактично встановлюються батарей QHКФi і уточнюють завантаження трансформатора в нормальному режимі роботи (7)

Завантаження силових взаєморезервуються трансформаторів в післяаварійний режимі характеризується коефіцієнтом Кзав, який визначають за формулою: (8)