Выбор количества и мощности трансформаторов

 

Выбор количества и мощности трансформаторов как на реконструируемых, так и на вновь строящихся подстанциях является сложной комплексной зада­чей, при решении которой необходимо учитывать надежность электроснабже­ния, допустимые систематические перегрузки трансформатора, ожидаемый ущерб при отсутствии резервирования, поэтапное развитие подстанции в соот­ветствии с динамикой роста нагрузки и т.д. Окончательное решение принима­ется на основании технико-экономического сравнения вариантов. При выпол­нении учебного проекта реконструкции сети выбор числа и мощности транс­форматоров рассматривается без детальной проработки.

Приступая к решению этого вопроса, необходимо в первую очередь определить номинальные напряжения обмоток трансформатора. Номинальные напря­жения для обмотки высшего, напряжения равны ранее принятому номинально­му напряжению сети. Напряжения со стороны обмотки низшего и среднего на­пряжения для понизительных подстанций зависят от вида нагрузки (предпочте­ние следует отдавать более высокому напряжению), а для повышающих транс­форматоров определяются номинальным напряжением генератора.

В практике проектирования на подстанциях всех категорий, как правило, предусматривается установка двух трансформаторов. При этом мощность определяется из условия

где для понижающих трансформаторов и – наибольшая возможная мощность наиболее загруженной обмотки для повышающих трансформаторов и трансформаторов связи; .

Выбранный трансформатор должен иметь коэффициент нагрузки в нормальном режиме

в послеаварийном режиме

Применение однотрансформаторных подстанций допускается:

– для питания потребителей 3-й категории мощностью до 6,3 МВА при наличии передвижного резерва в системе, обеспечивающего замену трансформатора в течение суток;

– при наличии резервирования по сети низкого напряжения.

Мощность однотрансформаторной подстанции определяется максимальной загрузкой трансформатора ( ).

При существующей шкале номинальных мощностей трансформаторов мож­но снизить необходимую суммарную мощность подстанции, если увеличить число трансформаторов и более. Однако при этом значительно возрастают как капитальные, так и ежегодные расходы. Поэтому установка более двух трансформаторов допускается:

– если для передачи мощности не достаточно предельной мощности двух трансформаторов по существующей шкале;

– если потребитель имеет толчковые нагрузки.

Номинальная мощность трансформатора в этом случае выбирается из усло­вия

Для блочных схем генератор-трансформатор мощность трансформатора должна соответствовать номинальной мощности генератора. Например,

 

 

Рассмотренная методика справедлива как для выбора двухобмоточных, так и трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов. Сведения по выбору трансформаторов целесообразно свести в табл. 6.

 

 

3.4. Выбор конфигурации схемысети

 

При реконструкции электрической сети можно наметить много вариантов конфигурации схемы сети, которые должны отвечать следующим требованиям.

1. Обеспечение надежности электроснабжения. Требования к надежности электрических сетей общего назначения регламентированы в [7,9]. Если рассматриваемые варианты существенно различаются по надежности электроснабжения, то рекомендуется производить экономическую оценку ущерба от недоотпуска электроэнергии в соответствии с методикой, изложенной в [6].

2. Обеспечение нормируемого качества электроэнергии потребителей в соответствие с ГОСТ 13109-97.

3. Схема сети должна быть достаточно гибкой, приспособленной к раз­ным режимам, обусловленным изменением мощности источников или потре­бителей, а также плановыми или аварийными отключениями элементов сети; конфигурация и параметры сети должны обеспечивать возможность её даль­нейшего развития без коренных перестроек.

4. Электрическая сеть должна обеспечивать рациональное сочетание сооружаемых линий с действующими, максимальное использование дейст­вующей сети с учетом её возможной реконструкции.

5. Схема сети должна строиться с максимальным охватом территории для комплексного электроснабжения всех расположенных здесь потребителей, при этом следует избегать сооружения протяженных малозагруженных уча­стков, используемых только в послеаварийных режимах.

6. Построение сети должно учитывать вопросы экологии: уменьшение отчуждаемой для сетевого строительства земли, использование старых трасс, применение простых схем.

7. Одним из важнейших условий является обеспечение экономичности сооружения сети за счет внедрения новейших решений в области передачи электрической энергии, использования для её построения унифицированных элементов, рациональной организации строительно-монтажных работ.

Основой рационального построения сети является применение простых ти­пов конфигураций (радиальные, магистральные, замкнутые сети с одноцепными линиями на всех участках). При этом следует по возможности исключить обратные перетоки мощности по линиям и уменьшить длину линий. Примене­ние сложнозамкнутых конфигураций (многоконтурные схемы) нецелесообраз­но, т.к. это связано со сложными схемами подключения подстанций, с трудно­стями по обеспечению оптимальных режимов работы, с повышенными уров­нями токов к.з. Однако, если простые схемы оказываются неудовлетворитель­ными по техническим требованиям (линии не проходят по нагреву, не обеспе­чивается допустимая потеря напряжения), следует рассмотреть варианты слож­ных схем. Учитывая сказанное, намечают 5-6 вариантов сети. Необходимо подчеркнуть, что намечаемые варианты не должны быть случайными. Каждый вариант должен иметь ведущую идею построения сети (радиальная сеть, коль­цевая и т.д.).

Разработку вариантов электроснабжения рекомендуется выполнять по следующей схеме.

1. Наметить возможные источники мощности дня всех потребителей, пла­нируя осуществить их питание по кратчайшему пути.

2. Выделить подстанции, потребители которых требуют 100 % резерва по сети и наметить варианты их подключения.

3. Выделить подстанции, расположенные близко друг от друга, и предусмотреть их питание от общей сети.

4. Наметить удаленные подстанции, электроснабжение которых следует осуществить отдельными линиями.

5. Приближенно оценить потоки мощности по сети, исключить малозагруженные линии. Приближенные потоки мощности в сети можно рассчитать без учета потерь мощности в линиях и трансформаторах.

Для магистральных и радиальных сетей такой расчет производится доста­точно просто с использованием только первого закона Кирхгофа: последова­тельно рассматриваются участки сети, идя от наиболее удаленных потребите­лей к источникам питания. В замкнутых сетях приближенный расчет потокораспределения называется расчетом по «приведенным длинам». В высоковольтных воздушных линиях погонные реактивные сопротивления практически неизменны для всех сечений и значительно превышают погон­ные активные сопротивления. Пренебрегая последними и принимая неизмен­ными напряжения во всех узлах схемы, получим запись второго закона Кирх­гофа для контура сети в следующем виде:

. (1)

Количество указанных уравнений зависит от числа контуров, а , – соответственно мощности и сопротивления линий рас­сматриваемого контура. При этом

, (2)

где – длина участка, а – число параллельных цепей.

Подставляя (2) в (1) можно получить следующие формулы, которые и применяются при расчетах по «приведенным длинам»:

и или . (3)

Выражения (3) можно использовать, если контур содержит линии одного номинального напряжения. Если в контуре наряду с линиями основного ( – базисного) напряжения имеются линии другого номинального напряже­ния и трансформаторы связи, то для них необходимо рассчитать эквива­лентные длины:

для линий

для трансформаторов

 

где – индуктивное суммарное сопротивление обмоток трансформатора, входящих в рассматриваемый замкнутый контур, – количество параллельно работающих трансформаторов.

Для расчета приближенного потокораспределения в сложной многоконгурной схеме необходимо воспользоваться программными средствами. На кафедре разработана программа Networks.exe.

После тщательного анализа с учетом выше сформулированных требований из намеченных 5-6 вариантов схем электроснабжения, выбираются 2 наиболее конкурентоспособных, из которых на основе технико-экономических расчетов определяется оптимальный.