Вибір силових трансформаторів

Вибір числа і потужності силових трансформаторів для головних знижувальних підстанцій (ДПП) промислових підприємств повинен бути технічно і економічно обгрунтований, так як це робить істотний вплив на раціональне побудова схем промислового електропостачання. При виборі числа і потужності силових трансформаторів використовують методику техніко-економічних розрахунків, а також враховують такі показники, як надійність електропостачання споживачів, витрата кольорового металу і потрібна трансформаторна потужність. Для зручності експлуатації систем промислового електропостачання прагнуть до застосування не більше двох-трьох стандартних потужностей трансформаторів, що веде до скорочення складського резерву і полегшує взаємозамінність трансформаторів. Бажана установка трансформаторів однакової потужності, але таке рішення не завжди здійснимо. Вибір трансформаторів слід проводити з урахуванням схем електричних з'єднань підстанцій, які істотно впливають на капітальні вкладення і щорічні витрати по системі електропостачання в цілому, визначають її експлуатаційні і режимні характеристики.
З метою здешевлення підстанцій (ДПП або ГРП) напругою 35 - 220 кВ широко застосовують схеми без установки вимикачів на стороні вищої напруги (за схемою блоку лінія - трансформатор), наведені на рис. 1. Цехові трансформатори, як правило, не повинні мати розподільного пристрою на стороні вищої напруги (рис. 2). Слід широко застосовувати безпосереднє (глухе) приєднання кабелю живлення до трансформатора при радіальних схемах харчування трансформатора (рис. 2, а) або приєднання через роз'єднувач або вимикач навантаження при магістральних схемах харчування (рис. 2,6, в, г). При магістральної схемі живлення трансформатора потужністю 1000 кВ А і вище замість роз'єднувача встановлюють вимикач навантаження, так як при напрузі 6 - 20 кВ роз'єднувачем можна відключати XX трансформатора потужністю не більше 630 кВ А. В даний час знову споруджуються цехові трансформаторні підстанції виконують комплектними (КТП) , повністю виготовленими на заводах і великими блоками монтуються на промислових підприємствах.

Конструктивно цехові трансформаторні підстанції (ТП) підрозділяють на внутріцехові, які розміщують в багатопрогонових цехах; вбудовані в контур цеху, але мають викочування трансформаторів назовні; прибудовані до будинку; окремо розташовані на території підприємств, які застосовують при неможливості розміщення внутріцехових, вбудованих або прибудованих підстанцій за умовами виробництва.

Мал. 2. Основні схеми підключення цехових ТП з вищою напругою 6 - 20 кВ:
а - глухе приєднання; б, в, г - приєднання ТП через комутаційні апарати (ВН - вимикач навантаження, Р - роз'єднувач, ВНП - вимикач навантаження з запобіжником)
Вибір числа трансформаторів пов'язаний з режимом роботи станції або підстанції. Графік навантаження може бути таким, при якому з економічних міркувань необхідно встановити не один, а два трансформатора. Такі випадки, як правило, мають місце при поганому коефіцієнті заповнення графіка навантаження (0,5 і нижче). У цьому випадку установка відключають апаратів необхідна для оперативних дій (виробляються черговим персоналом або відбуваються автоматично) з силовими трансформаторами при дотриманні економічно доцільного режиму їх роботи. Важливими чинниками, найбільш суттєво впливають на вибір номінальної потужності трансформатора і, отже, на його економічно доцільний режим роботи, є температура охолоджуючої середовища в місці його установки і графік навантаження споживача (зміни навантаження протягом доби, тижня, місяця, сезону і року).

Вибір типу трансформаторів

Вибір числа трансформаторів

Вибір потужності силових трансформаторів

Вибір номінальної потужності трансформатора з урахуванням їх перевантажувальної здатності *. Правильність вибору номінальної потужності трансформаторів перевіряють за допомогою графіків електричного навантаження на по ГОСТ 14209 - 69 *. Якщо не брати до уваги перевантажувальну здатність трансформатора, то можна завищити його номінальну потужність. Перевантажувальну здатність трансформатора визначають залежно від заданого графіка навантаження (реальний або розрахунковий) споживача. Перевантаження трансформатора - навантаження, при якій розрахунковий знос ізоляції обмоток, відповідний сталим перевищенням температури, перевершує знос, відповідний номінальному режиму роботи. Перевантаження трансформатора можуть бути аварійні і систематичні.
Аварійна перевантаження. Критерієм допустимості аварійних перевантажень трансформатора служить знос ізоляції, який допускається значно вище нормального, а перевантаження обмежується тільки температурою найбільш нагрітої точки обмотки, яка повинна бути ще безпечної для подальшої нормальної експлуатації трансформатора.

* Перевантажувальна здатність трансформаторів слід враховувати по ГОСТ

Мал. 4. Крива для визначення допустимих аварійних перевантажень Кл л для сухих трансформаторів в залежності від тривалості перевантаження ta

Мал. 5. Крива для визначення допустимої аварійної перевантаження трансформаторів з системами охолодження М, Д, ДЦ і Ц Кд п в залежності від тривалості перевантаження
В даний час вУкаіни діють норми аварійних перевантажень. Для сухих трансформаторів та трансформаторів, що мають системи охолодження М, Д, ДЦ і Ц, можна допускати незалежно від тривалості попередньої навантаження, температури охолоджуючої середовища і місця установки короткочасне перевантаження відповідно до залежностями, представленими на рис. 4 і 5. Якщо навантаження трансформатора до аварійної перевантаження не перевищувала 0,93 паспортної потужності, його можна перевантажувати до 5 діб на 40%. Однак при цьому тривалість перевантаження в кожну добу не повинна перевищувати 6 ч (сумарна тривалість перевантаження поспіль або з розривами). У цьому випадку застосовують всі засоби для форсування охолодження.
При проектуванні номінальну потужність кожного трансформатора ДПП двохтрансформаторної підстанції приймають рівною 0,7 прогнозованого розрахункового максимуму навантаження підстанції. В цьому випадку при аварії з одним трансформатором електропостачання споживачів забезпечують за рахунок перевантаження на 40%, що залишився в роботі трансформатора.
Систематична перевантаження. Номінальну потужність трансформаторів доцільно визначати з урахуванням їх здатності навантаження. При допустимих систематичних перевантаженнях розрахунковий знос ізоляції за встановлений час (зазвичай за 1 добу), що включає тривалість перевантажень і тривалість попередньої та подальшої навантажень, не повинен перевершувати нормального зносу за такий же час. Всі силові трансформатори допускають систематичні перевантаження, які залежать від характеру добового графіка навантаження, температури охолоджуючої середовища і недовантаження (в літній час, добової, сезонної і т. П.).

Мал. 6. Залежність кратності допустимих перевантажень Ка<П силовых трансформаторов с масляным охлаждением от коэффициента заполнения графика нагрузки КЗГ и продолжительности максимума гп м

Мал. 7. Залежності допустимих перевантажень Ка п сухих трансформаторів від коефіцієнта заповнення графіка К3 г і тривалості максимуму
Систематична перевантаження трансформатора з масляним охолодженням типів ТМ, ТМД, ТДТ залежить від особливостей графіка навантажень, який характеризується коефіцієнтом заповнення графіка

Мал. 9. Типовий добовий двоступеневий прямокутний графік навантаження трансформатора. X, - коефіцієнт початковій навантаження; К2 - коефіцієнт максимального навантаження (перевантаження); / П п - тривалість перевантаження
2) тривалості перевантаження fn. Графіки побудовані для добового графіка навантаження, перетвореного в еквівалентний двоступеневий прямокутник, наведений на рис. 9 для tn = 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 12 і 24 ч; для постійних часу нагріву трансформатора 2,5 і 3,5 ч; для еквівалентної температури охолоджуючої середовища від -10 до + 40 ° С.

Таблиця 2. Допустима тривалість перевантаження трансформаторів з системами охолодження М і Д

Навантаження в частках номінальної

Допустима тривалість перевантаження, ч-хв, при перевищенні температури верхніх шарів масла над температурою навколишнього повітря перед перевантаженням, ° С

Таблиця 3. Допустима тривалість перевантаження трансформаторів з системами охолодження ДЦ і Ц

Економічно, доцільний режим роботи трансформатора. При проектуванні і в умовах експлуатації передбачають економічно доцільний режим роботи трансформаторів, сутність якого полягає в наступному. При наявності на підстанції декількох трансформаторів, які можуть працювати на загальні шини, число включених трансформаторів визначається умовою мінімуму втрат потужності в цих трансформаторах при роботі їх за заданим графіком навантаження. При цьому враховують не тільки втрати активної потужності в самих трансформаторах, а й втрати активної потужності, що виникають в системі електропостачання по всьому ланцюжку харчування від генераторів електростанції до розглянутих трансформаторів через споживання трансформаторами реактивної потужності. Ці втрати називають наведеними на відміну від втрат в самих трансформаторах.

Ще по темі:

2 Responses to "Вибір силових трансформаторів"