Stații de transformare în sistemele de alimentare cu energie electrică
Domenii de aplicare a substațiilor cu unul și două transformatoare
De regulă, se folosesc sisteme de alimentare cu unul și două transformatoare pentru substații... Utilizarea a trei posturi de transformare provoacă costuri suplimentare de capital și crește costurile anuale de exploatare. Trei posturi de transformare sunt rareori utilizate ca soluție forțată în timpul reconstrucției, extinderii unei substații, cu un sistem separat de alimentare cu energie electrică și de iluminat, atunci când se alimentează sarcini alternante brusc.
Stațiile de transformare cu un transformator 6-10 / 0,4 kV sunt utilizate la alimentarea sarcinilor care permit întreruperea alimentării cu energie electrică pentru o perioadă de cel mult 1 zi, care este necesară pentru repararea sau înlocuirea unui element deteriorat (furnizarea consumatorilor de energie de categoria a III-a), precum și pentru alimentarea consumatorilor de energie din categoria a II-a, sub rezerva reducerii alimentării prin jumperi a tensiunii secundare sau în prezența unei rezerve de stoc de transformatoare.
Stațiile de transformare cu un transformator sunt, de asemenea, utile în sensul că, dacă funcționarea întreprinderii este însoțită de perioade de sarcină scăzută, este posibil, datorită prezenței jumperilor între stațiile de transformare, să se oprească o parte a transformatorului de tensiune secundară, astfel crearea unui mod economic de operare a transformatoarelor .
Modul economic de funcționare al transformatoarelor este înțeles ca un mod care asigură pierderi minime de putere în transformatoare. În acest caz, problema alegerii numărului optim de transformatoare de lucru este rezolvată.
Astfel de posturi de transformare pot fi economice în ceea ce privește convergența maximă a tensiunii de 6-10 kV către consumatorii de energie, reducând lungimea rețelelor la 1 kV datorită descentralizării transformării energiei electrice. În acest caz, problema este rezolvată în favoarea utilizării a două substații cu un singur transformator față de o substație cu două transformatoare.
Se folosesc statii de transformare cu doua transformatoare cu predominanta consumatorilor electrici din categoriile I si II. În acest caz, puterea transformatoarelor este selectată astfel încât, atunci când unul dintre ele părăsește funcționarea, celălalt transformator cu o suprasarcină admisă va prelua sarcina tuturor consumatorilor (în această situație, este posibilă oprirea temporară a consumatorilor electrici de categorie III). Astfel de substații sunt de asemenea de dorit, indiferent de categoria de utilizatori, în prezența unui program de încărcare zilnic sau anual inegal.În aceste cazuri, este avantajos să se schimbe puterea conectată a transformatoarelor, de exemplu, în prezența sarcinilor sezoniere, una sau două schimburi funcționează cu o sarcină de schimbare semnificativ diferită.
Alimentare electrică o aşezare, un cartier al unui oraş, un atelier, un grup de ateliere sau o întreagă întreprindere pot fi asigurate de una sau mai multe posturi de transformare. Posibilitatea de a construi stații de transformare cu unul sau două transformatoare este determinată ca urmare a unei comparații tehnico-economice a mai multor opțiuni pentru sistemul de alimentare cu energie electrică... Criteriul de alegere a unei opțiuni este minimul de costuri reduse pentru construcția sistemului. sistem de alimentare cu energie. Opțiunile comparate ar trebui să asigure nivelul necesar de fiabilitate a sursei de alimentare.
În sistemele de alimentare cu energie electrică ale întreprinderilor industriale, se utilizează cel mai adesea următoarele capacități unitare ale transformatoarelor: 630, 1000, 1600 kV × A, în rețelele electrice ale orașelor - 400, 630 kV × A. Practica de proiectare și exploatare a arătat trebuie să utilizați același tip de transformatoare cu aceeași putere, deoarece diversitatea lor creează inconveniente la întreținere și provoacă costuri suplimentare de reparație.
Selectarea puterii transformatoarelor la stațiile de transformare
În general, alegerea transformatoarelor de putere se face pe baza următoarelor date de intrare de bază: sarcina estimată a instalației de alimentare cu energie, durata sarcinii maxime, rata de creștere a sarcinilor, costul energiei electrice, capacitatea de transport a transformatoarelor și sarcina economică a acestora.
Principalul criteriu de alegere a puterii unitare a transformatoarelorsubstație electrică reprezintă, ca și în alegerea numărului de transformatoare, un minim de costuri reduse obținute pe baza unei comparații tehnico-economice a opțiunilor.
Aproximativ, selectarea puterii unitare a transformatoarelor se poate face în funcție de densitatea de sarcină de proiectare specifică (kV × A / m2) și de sarcina de proiectare completă a amplasamentului (kV × A).
Cu o densitate specifică de sarcină de până la 0,2 kV × A / m2 și o sarcină totală de până la 3000 kV × A, se recomandă utilizarea a 400 de transformatoare; 630; 1000 kVA cu tensiune secundară 0,4 / 0,23 kV. La densitatea specifică și sarcina totală peste valorile specificate, transformatoarele cu o capacitate de 1600 și 2500 kVA sunt mai economice.
Cu toate acestea, aceste recomandări nu sunt suficient fundamentate din cauza schimbării rapide a prețurilor echipamentelor electrice și în special TP.
În practica de proiectare, transformatoarele stațiilor de transformare sunt adesea selectate în funcție de sarcina de proiectare a instalației și de coeficienții recomandați ai sarcinii economice a transformatoarelor Kze = СР / Сн.т., în conformitate cu datele din tabel.
Factorii de sarcină recomandați ai transformatoarelor pentru atelierul TP
Factorul de sarcină al transformatorului Tipul postului de transformare și natura sarcinii 0,65 ... 0,7 Două posturi de transformare cu sarcină predominantă de categoria I 0,7 ... 0,8 Posturi de transformare cu un singur transformator cu sarcină predominantă de categoria II în prezența redundanței reciproce în jumperi cu alte posturi la tensiune secundară 0,9 … 0,95 posturi de transformare cu sarcină de categoria a III-a sau cu sarcină predominantă de categoria a II-a cu posibilitatea utilizării unei rezerve de stoc de transformatoare
Atunci când alegeți puterea transformatoarelor, este important să luați în considerare în mod corespunzător capacitatea lor de sarcină.
Sub capacitatea de sarcină a transformatorului, setul de sarcini admisibile, suprasarcini sistematice și de urgență se înțelege din calculul uzurii termice a izolației transformatorului. Dacă nu țineți cont de capacitatea de transport a transformatoarelor, atunci puteți supraestima în mod nejustificat puterea lor nominală atunci când alegeți, ceea ce este nepractic din punct de vedere economic.
În majoritatea substațiilor, sarcina pe transformatoare variază și rămâne sub valoarea nominală pentru o lungă perioadă de timp. O parte semnificativă a transformatoarelor sunt selectate ținând cont de modul post-urgență și, prin urmare, rămân de obicei subîncărcate pentru o perioadă lungă de timp. În plus, transformatoarele de putere sunt proiectate să funcționeze la o temperatură ambientală admisă de + 40 ° C. De fapt, funcționează în condiții normale la temperaturi ambientale de până la 20 ... 30 ° C. Prin urmare, un transformator de putere la un moment dat poate fi supraîncărcat, ținând cont de circumstanțele discutate mai sus, fără a afecta durata de viață stabilită (20 ... 25 de ani).
Pe baza studiilor diferitelor moduri de funcționare a transformatoarelor, a fost dezvoltat GOST 14209-85, care reglementează sarcinile sistematice admise și suprasarcinile de urgență ale transformatoarelor de ulei de putere de uz general cu o capacitate de până la 100 mV × A, inclusiv tipurile de răcire M, D , DC și C , ținând cont de temperatura mediului.
Pentru a determina sarcinile sistematice și suprasarcinile de urgență în conformitate cu GOST 14209-85, este, de asemenea, necesar să se cunoască sarcina inițială care precede suprasarcina și durata suprasarcinii. Aceste date sunt determinate din curba de sarcină inițială reală (putere sau curent aparent) convertită în echivalent termic într-o curbă dreptunghiulară în două sau mai multe etape.
Datorită necesității de a avea o curbă de sarcină originală reală, se poate efectua un calcul al sarcinilor și supraîncărcărilor admisibile în conformitate cu, pentru stațiile existente, pentru a verifica admisibilitatea programului de încărcare existent, precum și pentru a determina opțiunile posibile pentru orare zilnice cu valorile maxime ale factorilor de sarcină în momentul anterior al regimului de suprasarcină şi în regim de suprasarcină.
În etapele de proiectare a stației, pot fi utilizate curbele de sarcină tipice sau, în conformitate cu recomandările propuse și în GOST 14209-85, selectați puterea transformatorului în funcție de condițiile de suprasarcină de urgență.
Apoi, pentru stațiile unde este posibilă supraîncărcarea de urgență a transformatoarelor (două transformatoare, un transformator cu conexiuni de rezervă pe partea secundară), dacă sunt cunoscute sarcina calculată a amplasamentului Sp și coeficientul de suprasarcină de urgență admisibilă Kz.av, puterea nominală a transformatorului este determinată ca
Universitatea Științelor Aplicate = Sp / Kz.av
De asemenea, trebuie remarcat faptul că încărcarea transformatorului peste puterea sa nominală este permisă numai atunci când sistemul de răcire al transformatorului este în stare bună de funcționare și complet cuplat.
În ceea ce privește graficele tipice, acestea sunt în prezent proiectate pentru un număr limitat de noduri de încărcare.
Deoarece alegerea numărului și puterii transformatoarelor, în special a stațiilor de consum 6-10 / 0,4-0,23 kV, este adesea determinată în principal de un factor economic, este esențial să se țină cont de compensarea puterii reactive în rețelele electrice ale utilizator.
Prin compensarea puterii reactive în rețele de până la 1 kV, este posibilă reducerea numărului de posturi de transformare 10 / 0,4, puterea nominală a acestora. Acest lucru este deosebit de important pentru utilizatorii industriali, în rețele de până la 1 kV, care trebuie să compenseze valori semnificative ale sarcinilor reactive. Metodologia existentă pentru proiectarea compensării puterii reactive în rețelele electrice ale întreprinderilor industriale și presupune selectarea capacității dispozitivelor de compensare cu selectarea simultană a numărului de transformatoare ale stației și a capacității acestora.
Astfel, ținând cont de cele de mai sus, complexitatea calculelor economice directe, având în vedere schimbarea rapidă a indicatorilor costurilor de construcție a stațiilor și a costurilor cu energia electrică, în proiectarea de noi și reconstrucția stațiilor de consum existente 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, selectarea puterii transformatorului de putere se poate face după cum urmează:
— în rețelele industriale:
a) selectați puterea unitară a transformatoarelor în conformitate cu recomandările pentru densitatea specifică a sarcinii de proiectare și sarcina de proiectare completă a instalației;
b) numărul de transformatoare ale stației și puterea lor nominală trebuie selectate în conformitate cu liniile directoare de proiectare compensarea puterii reactive în rețelele electrice ale întreprinderilor industriale;
c) selectarea puterii transformatoarelor trebuie efectuată ținând cont de factorii de sarcină recomandați și de suprasarcinile de urgență admise ale transformatoarelor;
d) în prezența programelor de încărcare tipice, selecția trebuie făcută în conformitate cu GOST 14209-85, ținând cont de compensarea puterii reactive în rețele de până la 1 kV;
— în rețelele de energie electrică urbană:
a) cu curbele de sarcină tipice disponibile ale stației, alegerea puterii transformatorului trebuie făcută în conformitate cu GOST 14209-85;
b) cunoscând tipul de sarcină al postului, în lipsa programelor tipice ale acesteia, este indicat să se facă alegerea în conformitate cu instrucțiunile metodologice.
Un exemplu. Selectarea numărului și capacității transformatoarelor stațiilor de transformare de atelier în funcție de următoarele date inițiale: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; categoria receptoarelor electrice ale atelierului în funcție de gradul de fiabilitate al sursei de alimentare — 3.
Răspuns. Capacitate totală de proiectare a atelierului.
Din puterea de proiectare (377 kV × A) nivelul necesar de fiabilitate a alimentării cu energie electrică (categoria 3 de consumatori de energie electrică) poate fi luat ca o stație de transport unică cu o putere de transformare Snt = 400 kV × A.
Factorul de sarcină al transformatorului va fi
care îndeplinește cerințele relevante.