26 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на подстанции

5.3.1 Выбор числа трансформаторов КТПБ

Число трансформаторов, устанавливаемых на подстанции (ПС), принимается, как правило, два. Установка более двух трансформаторов принимается на основе технико-экономических расчетов, а также в тех случаях, когда на ПС требуется два средних напряжения.

В первый период эксплуатации (пусковой комплекс) допускается установка одного трансформатора.

Допускается применение однотрансформаторных ПС при обеспечении требуемой надежности электроснабжения потребителей.

По надежности электроснабжения потребители делятся на следующие категории [7]:

Электроприемники первой категории  электроприемни­ки, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологичес­кого процесса, нарушение функционирования особо важных эле­ментов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется осо­бая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с це­лью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории  электроприем­ники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятель­ности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории  все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй кате­горий.

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от тре­тьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

На ПС устанавливаются, как правило, трехфазные трансформаторы.

На стороне 6 и 10 кВ предусматривается, как правило, раздельная работа трансформаторов [5].

5.3.2 Выбор мощности трансформаторов КТПБ

Выбор номинальной мощности трансформаторов КТПБ (ГПП) в зависимости от исходных данных может осуществляться по полной расчетной мощности или по графику нагрузок.

Номинальная мощность трансформатора  мощность, на которую он может быть нагружен непрерывно в течение всего своего срока службы (примерно 20 лет) при нормальных температурных условиях охлаждающей среды.

5.3.2.1 Выбор номинальной мощности трансформаторов ГПП по полной расчетной мощности

Расчетная мощность по допустимому нагреву (расчетная нагрузка)  вероятностная максимальная нагрузка за 30 мин.

Полная расчетная мощность S_P определяется по формуле

(5.1)

где Р_P  расчетная активная мощность предприятия;

Q_Э1  оптимальная реактивная мощность, передаваемая из энергосистемы в

сеть предприятия в период максимальных нагрузок энергосистемы.

Если на ГПП устанавливаются два трансформатора, то номинальная мощность S_HOM,T каждого из них определяется по условию

S_HOM,T ≥ S_P/(20,7). (5.2)

В аварийных условиях оставшийся в работе трансформатор должен быть проверен на допустимую перегрузку с учетом возможного отключения потребителей III категории надежности.

1,4 S_HOM,T ≥ S_P. (5.3)

5.3.2.2 Выбор номинальной мощности трансформаторов ГПП по графику нагрузок

Если в качестве исходных данных для выбора номинальной мощности силового трансформатора задан график нагрузки, то его необходимо предварительно преобразовать в эквивалентный двухступенчатый в соответствии с рисунком 5.2 [9].

На рисунке 5.2 К1 и К2  ступени нагрузки, причем К2  максимум нагрузки. Продолжительность максимума нагрузки  t часов .

Исходный, или реальный, график нагрузки трансформатора, подлежащий преобразованию, может быть представлен в виде непрерывной регистрации тока нагрузки или периодическими, но достаточно частыми фиксированными по времени измерениями значений тока нагрузки за суточный интервал времени. При этом суточный интервал подразумевает продолжительность графика 24 ч независимо от времени начала отсчета, которое следует выбирать по характеру суточного изменения нагрузки таким образом, чтобы нагрузка в начале и в конце 24-часового интервала была бы по возможности одинаковой, что удовлетворяет условию повторяемости такого суточного графика.

Рисунок 5.2  Эквивалентный двухступенчатый график нагрузки

Преобразование исходного графика нагрузки трансформатора в суточный, эквивалентный по потерям, двухступенчатый прямоугольный график с представлением нагрузки в долях номинального тока обмотки следует выполнять в соответствии с рисунком 5.3 в следующей последовательности.

1) на исходном графике нагрузки трансформатора провести линию номинального тока Iн, она же линия относительной номинальной нагрузки К = 1;

2) в точках А и Б пересечения номинальной линии с кривой исходного графика нагрузки выделить на нем участок перегрузки продолжительностью h;

3) оставшуюся часть исходного графика с меньшей нагрузкой разбить на т интервалов t_j, исходя из возможности проведения в каждом интервале линии средней нагрузки, то есть так, чтобы площади участков над и под средней линией были примерно равными, а затем определить значения тока средних линий S1, S2, Sm;

4) рассчитать начальную нагрузку К1 эквивалентного графика

(5.4)

5) участок перегрузки h’ на исходном графике нагрузки разбить на р интервалов hp исходя из возможности проведения линии средней нагрузки а каждом интервале, а затем определить значения , , ;

6) рассчитать предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки

(5.5)

7) Сравнить значение с K_max исходного графика нагрузки: если , следует принять K₂ = если , следует принять K₂ = 0,9К_max, а продолжительность h перегрузки эквивалентного графика нагрузки рассчитать по формуле

(5.6)

1 - исходный график нагрузки,

2 - эквивалентный прямоугольный график нагрузки

Рисунок 5.3  Преобразование исходного графика нагрузки

трансформатора в эквивалентный двухступенчатый прямоугольный

Выбор номинальной мощности силового трансформато­ра по заданному графику нагрузки. Если в качестве исход­ных данных для выбора номинальной мощности силового трансформатора задан график нагрузки, то его необходимо предварительно преобразовать в эквивалентный двух­ступенчатый.

Учитывая, что мощность трансформатора на этапе ее выбора не­известна, для преобразования графика используют следую­щий приближенный подход. Определяется средняя нагруз­ка по графику

(5.7)

Выделяется пиковая часть графика. Аналогично рас­смотренному ранее случаю определяется коэффициент К₁ и продолжительность перегрузки h. По полученным значениям К₁ и h определяется из [9, рисунки 912] допустимая перегрузка К₂ = К_П,ДОП.

Номинальная мощность трансформатора находится из выражения

(5.8)

где N  число трансформаторов.

Значение определяется по формуле

(5.9)