Выбор мощности силового трансформатора

Мощность силовых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всех приемников электроэнергии промышленных предприятий. Мощность силовых трансформаторов выбирают с учетом экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания потребителей при отключении одного трансформатора и того, что нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращения естественного срока его службы. Промышленные предприятия страны увеличивают свою производственную мощность за счет строительства новых цехов, освоения новых или более рационального использования существующих площадей. Поэтому предусматривают возможность расширения подстанций за счет замены установленных трансформаторов более мощными. В связи с этим аппаратуру и ошиновку в цепях трансформаторов выбирают по расчетным параметрам с учетом установки в перспективе трансформаторов следующей по шкале ГОСТ номинальной мощности.

Выбор мощности трансформаторов ГПП производят по расчетной нагрузке предприятия в целом с учетом режима энергоснабжающей организации по реактивной мощности. В зависимости от способа задания расчетной нагрузки существуют два подхода к выбору номинальной мощности трансформаторов: по известным характерным суточным графикам нагрузок нормальных и послеаварийных режимов и по расчетным максимумам нагрузок для тех же режимов.

Надежности электроснабжения предприятия достигают за счет установки на подстанции двух трансформаторов. Учитывают также, что в послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) оставшийся в работе трансформатор обеспечивает необходимую нагрузку предприятия. Покрытие потребной мощности осуществляется не только за счет использования номинальной мощности трансформаторов, но и за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения установленной мощности трансформаторов).

Номинальной мощностью трансформатора называют мощность, на которую он может быть нагружен непрерывно в течение всего своего срока службы (примерно 20 лет) при нормальных температурных условиях охлаждающей       среды            согласно ГОСТ 14209-69 и 11677-75:       

1. температура охлаждающей среды должна быть равна 20 °С;

2. превышение средней температуры масла над температурой охлаждающей среды должно составлять: для систем охлаждения М и Д 44 °С, для систем ДЦ и Ц 36 °С;

3. превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над средней температурой обмотки должно быть равно 13 °С;

4. отношение потерь КЗ к потерям XX должно быть равно пятикратному (принимают наибольшее значение для обеспечения запаса по нагреву изоляции);

5. при изменении температуры изоляции на 6 °С от среднего ее значения при номинальной нагрузке, равной 85 °С, срок службы изоляции изменяется вдвое (сокращается при повышении температуры или увеличивается при ее понижении);

6. во время переходных процессов в течение суток наибольшая температура верхних слоев масла не должна превышать 95 °С и наиболее нагретой точки металла обмотки 140 °С.

Эти условия справедливы только для эквивалентной температуры охлаждающей среды, равной 20 °С. При резком снижении этой температуры необходимо следить за нагрузкой трансформатора по контрольно- измерительным приборам и не допускать превышения нагрузки сверх 150% номинальной.

Для цеховых трансформаторов мощностью до 1000 кВ А применяют упрощенный способ определения требуемой номинальной мощности. Этот способ используют для проверки мощности трансформаторов типа ТМ при установке их открыто и температуре охлаждающей среды, изменяющейся в пределе до + 35 °С, и среднегодовой температуре + 5 °С. При этих условиях превышение температуры обмоток трансформатора над температурой окружающей среды не должно превосходить 70 °С. Отсюда наибольшая допустимая температура металла обмоток составляет 105 °С. Эта температура имеет место только при 35 °С и при совпадении ее с максимальной нагрузкой трансформатора. Максимум нагрузки приходится на зимние месяцы (декабрь — январь) и в это время намного ниже 35 °С, поэтому в зимнее время контроль за нагрузкой трансформатора ведут по измерительным приборам. В естественных условиях нагрузка не должна превышать 130% номинальной мощности трансформатора, при форсировке охлаждения — 140%. Температура верхних слоев масла — косвенный показатель. Если трансформатор будет иметь температуру верхних слоев масла 95 °С при = - 50°С, то он не проработает и 2 — 3 сут, так как эти условия будут соответствовать нагреву металла обмоток приблизительно до 200 °С. В местностях, где среднегодовая температура отличается от = 5 °С, номинальная мощность трансформатора или снижается с повышением температур и , или повышается с понижением этих температур.

Для нашего предприятия (ТЭЦ, имеющая 2 генератора с установленной мощностью 60 МВт каждый) выбираем 2 двухобмоточных повышающих трансформатора.

Для определения мощности трансформаторов необходимо вычислить суммарную нагрузку на трансформаторы:

S_∑=P_max/cosϕ

S_∑=80/0,85=94.1 МВ*А

Составим пропорцию (коэффициент загрузки равен 65%):

94,1 МВ*А – 100%

S_тр – 65%

Отсюда мощность трансформатора S_тр= =61,1 МВ*А.

Ближайшее большее стандартное значение 63 МВ*А. Выбираем трансформатор ТРДЦН – 63/110 с номинальной мощностью 63 МВ*А и напряжением на вторичной обмотке 115 кВ[1, стр.110].

Данные для ТРДЦН – 63/110 приведены в таблице 4

Таблица 4 – исходные данные для трансформатора ТРДЦН – 63/110

Тип

Номинальная мощность, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

uк,%

Ix.x, %

Максимальные размеры, м

Масса, т

Цена, тыс. руб.

Рх.х.

Рк.з.

ВН-НН

СН-НН

Длина

Ширина

Высота

масла

транспортная

полная

Варианты магнито- провода

ВН-НН

До втулки

Полная

ВН

НН

А

Б

ТРДЦН

63

115

10,5

59

73

245

10,5

15

0,6

8,3

4,4

4,2

6,5

28,5

94,7

107,2

91

На основании исходных данных составляем принципиальную схему электрических соединений ТЭЦ, представленную на рис.5.

Рисунок 5 – принципиальная схема электрических соединений ТЭЦ