Transformatorstationer i kraftförsörjningssystem

Användningsområden för en- och tvåtransformatorstationer

Som regel används en- och tvåtransformatorstationers kraftförsörjningssystem... Användningen av tre transformatorstationer orsakar ytterligare kapitalkostnader och ökar de årliga driftskostnaderna. Tre transformatorstationer används sällan som en forcerad lösning vid ombyggnad, utbyggnad av en transformatorstation, med ett separat strömförsörjningssystem för el- och belysningsbelastningar, vid tillförsel av kraftigt växlande belastningar.

Transformatorstationer med en transformator 6-10 / 0,4 kV används vid leverans av belastningar som tillåter avbrott i strömförsörjningen under en period på högst 1 dag, vilket är nödvändigt för reparation eller byte av ett skadat element (försörjning av energikonsumenter av kategori III), såväl som för att driva energiförbrukare i kategori II, med förbehåll för minskning av strömförsörjningen med byglar av sekundärspänningen eller i närvaro av en lagerreserv av transformatorer.

Transformatorstationer med en transformator är också användbara i den meningen att om driften av företaget åtföljs av perioder med låg belastning, är det möjligt på grund av närvaron av byglar mellan transformatorstationer att stänga av en del av den sekundära spänningstransformatorn, och därmed skapa ett ekonomiskt ändamålsenligt driftsätt för transformatorer.

Det ekonomiska driftsättet för transformatorer förstås som ett läge som säkerställer minimala effektförluster i transformatorer. I det här fallet är problemet med att välja det optimala antalet fungerande transformatorer löst.

Sådana transformatorstationer kan vara ekonomiska när det gäller den maximala konvergensen av spänningen på 6-10 kV till energikonsumenter, vilket minskar längden på nätverk till 1 kV på grund av decentraliseringen av omvandlingen av elektrisk energi. I detta fall är problemet löst till förmån för att använda två enkeltransformatorer kontra en tvåtransformatorstation.

Transformatorstationer med två transformatorer används med en övervägande del av elektriska förbrukare i kategori I och II. I det här fallet är kraften hos transformatorerna vald så att när en av dem lämnar arbetet, kommer den andra transformatorn med en tillåten överbelastning att ta lasten från alla konsumenter (i den här situationen är det möjligt att tillfälligt stänga av elektriska konsumenter av kategori III). Sådana transformatorstationer är också önskvärda, oavsett kategori av användare, i närvaro av ett ojämnt dagligt eller årligt lastschema.I dessa fall är det fördelaktigt att ändra transformatorernas anslutna effekt, till exempel i närvaro av säsongsbetonade belastningar arbetar ett eller två skift med en väsentligt annorlunda skiftbelastning.

Strömförsörjning en bosättning, en stadsdel, en verkstad, en grupp verkstäder eller ett helt företag kan tillhandahållas av en eller flera transformatorstationer. Möjligheten att bygga en- eller tvåtransformatorstationer bestäms som ett resultat av en teknisk och ekonomisk jämförelse av flera alternativ för kraftförsörjningssystemet... Kriteriet för att välja ett alternativ är minimum av reducerade kostnader för byggandet av strömförsörjningssystem. De jämförda alternativen bör säkerställa den erforderliga nivån av tillförlitlighet för strömförsörjningen.

I industriföretagens strömförsörjningssystem används oftast följande enhetskapaciteter för transformatorer: 630, 1000, 1600 kV × A, i städernas elektriska nätverk — 400, 630 kV × A. Design- och driftpraxis har visat måste använda samma typ av transformatorer med samma effekt, eftersom deras mångfald skapar besvär vid underhåll och orsakar ytterligare reparationskostnader.

Effektval av transformatorer vid transformatorstationer

I allmänhet görs valet av krafttransformatorer på basis av följande grundläggande ingångsdata: den uppskattade belastningen av strömförsörjningsanläggningen, varaktigheten av den maximala belastningen, ökningshastigheten för belastningarna, kostnaden för elektricitet, transformatorernas bärförmåga och deras ekonomiska belastning.

Huvudkriteriet för att välja transformatorers enhetseffektelstation är, liksom vid valet av antalet transformatorer, ett minimum av reducerade kostnader som erhålls på basis av en teknisk och ekonomisk jämförelse av alternativen.

Ungefärligt kan valet av enhetseffekt för transformatorer göras i enlighet med specifik designlastdensitet (kV × A / m2) och full designbelastning av platsen (kV × A).

Med en specifik belastningstäthet på upp till 0,2 kV × A / m2 och en total belastning på upp till 3000 kV × A, rekommenderas att använda 400 transformatorer; 630; 1000 kVA med sekundärspänning 0,4 / 0,23 kV. Vid specifik densitet och total belastning över de angivna värdena är transformatorer med en kapacitet på 1600 och 2500 kVA mer ekonomiska.

Dessa rekommendationer är dock inte tillräckligt underbyggda på grund av de snabbt föränderliga priserna på elektrisk utrustning och i synnerhet TP.

I designpraxis väljs transformatorerna för transformatorstationer ofta i enlighet med anläggningens designbelastning och de rekommenderade koefficienterna för transformatorernas ekonomiska belastning Kze = СР / Сн.т., i enlighet med data i tabellen.

Rekommenderade belastningsfaktorer för transformatorer för verkstad TP

Transformatorlastfaktor Typ av transformatorstation och belastningens karaktär 0,65 ... 0,7 Två transformatortransformatorstationer med en övervägande belastning av kategori I 0,7 ... 0,8 Transformatorstationer för enstaka transformatorer med en övervägande belastning av kategori II i närvaro av ömsesidig redundans i byglar med andra transformatorstationer vid sekundärspänning 0,9 … 0,95 transformatorstationer med en belastning av kategori III eller med en övervägande last av kategori II med möjlighet att använda en lagerreserv av transformatorer

När du väljer kraften hos transformatorer är det viktigt att ta hänsyn till deras lastkapacitet.

Under transformatorns belastningskapacitet förstås uppsättningen av tillåtna belastningar, systematiska och nödöverbelastningar från beräkningen av det termiska slitaget av transformatorns isolering. Om du inte tar hänsyn till transformatorernas bärförmåga, kan du omotiverat överskatta deras märkeffekt när du väljer, vilket är ekonomiskt opraktiskt.

I de flesta transformatorstationer varierar belastningen på transformatorerna och förblir under det nominella under lång tid. En betydande del av transformatorerna väljs med hänsyn till efternödläget och därför förblir de vanligtvis underbelastade under lång tid. Dessutom är krafttransformatorer utformade för att arbeta vid en tillåten omgivningstemperatur på + 40 ° C. Faktum är att de fungerar under normala förhållanden vid omgivningstemperaturer upp till 20 ... 30 ° C. Därför är en krafttransformator vid ett visst ögonblick kan överbelastas , med hänsyn till omständigheterna som diskuterats ovan, utan att skada den etablerade livslängden (20 ... 25 år).

Baserat på studier av olika driftsätt för transformatorer utvecklades GOST 14209-85, som reglerar tillåtna systematiska belastningar och nödöverbelastningar av kraftoljetransformatorer för allmänna ändamål med en kapacitet på upp till 100 mV × A inklusive typer av kylning M, D , DC och C , med hänsyn tagen till mediets temperatur.

För att bestämma systematiska belastningar och nödöverbelastningar i enlighet med GOST 14209-85 är det också nödvändigt att känna till den initiala belastningen som föregår överbelastningen och överbelastningens varaktighet. Dessa data bestäms från den faktiska initiala belastningskurvan (skenbar effekt eller ström) omvandlad till termisk ekvivalent i en rektangulär två- eller flerstegskurva.

På grund av behovet av att ha en verklig originallastkurva kan en beräkning av tillåtna laster och överbelastningar i enlighet med utföras för befintliga transformatorstationer för att kontrollera tillåtligheten av det befintliga lastschemat, samt för att bestämma de möjliga alternativen för dagliga scheman med maximala värden för belastningsfaktorerna vid föregående ögonblick av överbelastningsläget och i överbelastningsläget.

Vid konstruktionsstadier för transformatorstationer kan typiska belastningskurvor användas eller, i enlighet med rekommendationerna som också föreslås i GOST 14209-85, välja transformatoreffekt enligt nödöverbelastningsförhållanden.

Sedan, för transformatorstationer där nödöverbelastning av transformatorer är möjlig (två-transformatorer, en-transformatorer med reservanslutningar på sekundärsidan), om den beräknade lasten för platsen Sp och koefficienten för tillåten nödöverbelastning Kz.av är kända, transformatorns märkeffekt bestäms som

Yrkeshögskolan = Sp / Kz.av

Det bör också noteras att belastning av transformatorn utöver dess märkeffekt endast är tillåten när transformatorns kylsystem är i gott skick och helt inkopplat.

När det gäller typiska grafer är de för närvarande utformade för ett begränsat antal belastningsnoder.

Eftersom valet av antalet och effekten av transformatorer, särskilt för konsumenttransformatorstationer 6-10 / 0,4-0,23 kV, ofta bestäms huvudsakligen av en ekonomisk faktor, är det viktigt att ta hänsyn till kompensationen av reaktiv effekt i elektriska nätverk av användare.

Genom att kompensera den reaktiva effekten i nätverk upp till 1 kV är det möjligt att minska antalet 10 / 0,4 transformatorstationer, deras märkeffekt. Detta är särskilt viktigt för industriella användare, i nätverk upp till 1 kV, som måste kompensera betydande värden av reaktiva belastningar. Den befintliga metoden för utformning av reaktiv effektkompensation i elektriska nätverk av industriföretag och innebär val av kapaciteten hos kompensationsanordningar med det samtidiga valet av antalet transformatorer i transformatorstationen och deras kapacitet.

Således, med hänsyn till ovanstående, komplexiteten i direkta ekonomiska beräkningar, med tanke på de snabbt föränderliga indikatorerna för transformatorstations konstruktionskostnader och elkostnader, vid utformningen av ny och rekonstruktion av befintliga konsumenttransformatorstationer 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, krafttransformatorns effektval kan göras enligt följande:

— i industriella nätverk:

a) välj transformatorernas enhetseffekt i enlighet med rekommendationerna för den specifika densiteten för konstruktionsbelastningen och anläggningens fulla konstruktionsbelastning;

b) antalet transformatorer och deras märkeffekt måste väljas i enlighet med konstruktionsriktlinjerna reaktiv effektkompensation i elektriska nätverk av industriföretag;

c) Valet av transformatorernas effekt måste utföras med hänsyn till de rekommenderade belastningsfaktorerna och de tillåtna nödöverbelastningarna för transformatorerna;

d) i närvaro av typiska belastningsscheman måste valet göras i enlighet med GOST 14209-85, med hänsyn till kompensationen av reaktiv effekt i nätverk upp till 1 kV;

— i stadsnät:

a) med tillgängliga typiska lastkurvor för transformatorstationen bör valet av transformatoreffekt göras i enlighet med GOST 14209-85;

b) att känna till typen av belastning på transformatorstationen, i avsaknad av dess typiska scheman, är det tillrådligt att göra valet i enlighet med de metodologiska instruktionerna.

Ett exempel. Valet av antalet och kapaciteten hos transformatorer i verkstadstransformatorstationer enligt följande initiala data: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; kategori av elektriska mottagare i verkstaden enligt graden av tillförlitlighet hos strömförsörjningen - 3.

Svar. Verkstadens fulla designkapacitet.

Från designkraft (377 kV × A) den erforderliga nivån av tillförlitlighet för strömförsörjningen (kategori 3 av elkonsumenter) kan tas som en enkeltransporttransformatorstation med en transformatoreffekt Snt = 400 kV × A.

Transformatorns belastningsfaktor kommer att vara

som uppfyller relevanta krav.