10. Выбор числа трансформаторов

При выборе числа трансформаторов на подстанциях необходимо учитывать, во-первых, требования к надежности электроснабжения потребителей I-й, II-й и III-й категорий, и, во-вторых, возможности обеспечения резервирования по электрическим сетям вторичного напряжения. При этом исходными данными для выбора числа трансформаторов на подстанциях являются: доля потребителей I-й, II-й и III-й категорий по степени надежности электроснабжения в суммарной расчетной мощности предприятия и варианты возможных схем внешнего и внутреннего электроснабжения, обеспечивающие требуемую степень резервирования.

На ГПП и ПГВ, как правило, устанавливается два силовых трансформатора. Это, во-первых, обеспечивает надежное питание потребителей всех категорий. А во-вторых, по сравнению с тремя трансформаторами значительно упрощает схему и конструкцию подстанции.

Однотрансформаторные ГПП и ПГВ допускается применять только при возможности обеспечения резервирования нагрузок I категории по сетям вторичного напряжения от соседних ГПП, ТЭЦ или от других независимых источников питания [3. 20].

Подстанции 35-110 кВ (ГПП, ПГВ) с числом силовых трансформаторов более двух применяются, когда нельзя обеспечить надежное питание из-за особенностей технологического режима или по условиям роста нагрузок, например:

- для питания электроприемников нефтеперекачивающих станций (НПС) двух нефтепроводов, расположенных на одной площадке, рекомендуется применять подстанции с тремя трансформаторами с расщепленными вторичными обмотками без РУ 6(10) кВ подстанции. Причем РУ-6(10) кВ НПС-1 и НПС-2 питаются каждое от одного трансформатора по двум линиям; третий трансформатор находится в горячем резерве и подключен к РУ 6(10) кВ НПС-1 и НПС-2 двумя линиями [24];

- для питания электроприемников НПС трех нефтепроводов, расположенных на одной площадке, рекомендуется применять подстанции с четырьмя трансформаторами с расщепленными вторичными обмотками без РУ 6(10) кВ подстанции. Причем РУ-6(10) кВ НПС-1, НПС-2 и НПС-3 питаются каждое от одного (своего) трансформатора по двум линиям; четвертый трансформатор находится в горячем резерве и подключен к РУ 6(10) кВ НПС-1, НПС-2 и НПС-3 двумя линиями [24];

- на стадии реконструкции по условиям дальнейшего роста нагрузок, когда технически и экономически целесообразной является установка третьего трансформатора вместо замены одного (или обоих) из работающих трансформаторов на трансформатор большей мощности [ 20].

Если третий (четвертый) трансформатор питается при этом от независимого источника питания, то при соответствующем построении схемы на стороне 6(10) кВ можно обеспечить достаточную надежность питания электроприемников особой группы.

Выбор числа (и мощности) распределительных (цеховых) трансформаторов в общем случае должен производиться на основании технико-экономических расчетов исходя из удельной плотности нагрузки, полной расчетной нагрузки объекта (корпуса, цеха, отделения), стоимости электроэнергии и других факторов [3]. В большинстве случаев на промышленных предприятиях применяются одно или двухтрансформаторные подстанции.

Однотрансформаторные распределительные подстанции следует применять [20]:

- для питания электроприемников III–й категории, которые в соответствии с ПУЭ допускают питание только от одного нерезервированного источника питания;

- для питания электроприемников любых категорий при наличии резервных связей на вторичном напряжении, обеспечивающих необходимую степень надежности для электроприемников I-й и II-й категорий, и при условии, что доля нагрузок I-й категории составляет не более 15-20% [спэ ].

Двухтрансформаторные распределительные подстанции следует применять [20]:

- при значительной мощности нагрузок I-й категории;

- при трехсменной (или непрерывном режиме) работе электроприемников II-й категории.

Подстанции с большим числом трансформаторов применяются редко. Хотя следует иметь в виду, что распределительные подстанции с числом трансформаторов более двух повышают надежность электроснабжения и во многих случаях более целесообразны, чем двух трансформаторные подстанции [20].

Выбор типа и исполнения трансформатора

Тип и исполнение трансформаторов выбирают в зависимости от их назначения, условий установки, охлаждения, температуры и состояния окружающей среды [25].

На понизительных подстанциях промышленных предприятий применяются трансформаторы

- масляные с системой охлаждения видов М и Д,

- сухие трансформаторы с системой охлаждения С и СГ,

- трансформаторы с литой изоляцией (разновидность сухих герметичных) и

- заполненные негорючим жидким диэлектриком.

Наибольшее распространение получили масляные трансформаторы с системой охлаждения видов М. Естественное масляное охлаждение вида М применяется для трансформаторов мощностью до 6300-10000 кВА. При мощности трансформаторов 10000 кВА и более применяется масляное охлаждение с воздушным дутьем вида Д. Масляные трансформаторы дешевле воздушных, но являются пожароопасными. Кроме того, для их обслуживания требуется масляное хозяйство (масло, маслоприемник, маслоотводы, маслоприемник и т.д.).

Сухие силовые трансформаторы изготовляют на мощности до 1600 кВ А. Основное их достоинство – пожаробезопасность, кроме того, для их эксплуатации не требуется масло, маслосборник и т.д. Однако сухие трансформаторы дороже масляных в 2,5 - 2,9 раза. Кроме того, сухие трансформаторы неустойчивы к грозовым перенапряжениям и по сравнению с масляными трансформаторами создают повышенный шум.

Применяют сухие трансформаторы там, где недопустима установка масляных трансформаторов по условиям пожарной опасности или условиям эксплуатации. Но с другой стороны сухие трансформаторы легко разместить в помещениях, на колоннах, балках, фермах и т.д., так как они не содержат охлаждающей жидкости и, следовательно, не требуют довольно громоздких устройств для ее удаления. Благодаря этому сухие трансформаторы небольшой мощности практически не требуют специального места в обслуживаемом ими помещении и целесообразны, например, на мачтовых и столбовых подстанциях, для питания освещения при системе раздельного питания силового и осветительного электрооборудования [25]. Для питания силового электрооборудования на промышленных предприятиях их применяют также в случаях, когда по условиям среды масляные трансформаторы нельзя приблизить к центрам электрических нагрузок. Повышенная стоимость подстанций с такими трансформаторами должна в этом случае компенсироваться удешевлением распределительных сетей благодаря сокращению средней длины линий, а также уменьшению в них потерь энергии и напряжения. Следовательно, выбор трансформатора (масляного или сухого) является технико-экономической задачей.

Трансформаторы с негорючей жидкостью выпускают на мощности 630- 3200 кВА. Их целесообразно применять, когда по условиям пожароопасной окружающей среды нельзя установить масляные и, в то же время, недопустима установка сухих негерметизированных трансформаторов. Достоинствами их по сравнению с трансформаторами с воздушным охлаждением является больший диапазон изменения температуры окружающего воздуха (от –45 до +40 ^оС), относительная влажность воздуха до 98% и пониженный уровень шума /СПЭ/.

На подстанциях промышленных предприятий применяют в основном двухобмоточные трансформаторы. Трехобмоточные трансформаторы применяют только на ГПП при наличии удаленных потребителей средней мощности, которые целесообразно питать на напряжении 35 кВ.

Для приемных подстанций (ГПП, ПГВ) предприятий необходимо применять трансформаторы с РПН. В других случаях возможно применение трансформаторов как с РПН, так и с ПБВ.

Для ограничения токов короткого замыкания на понижающих подстанциях часто применяют трансформаторы с расщепленными обмотками, особенно на подстанциях для питания потребителей нефтеперекачивающих станций. Имеются исполнения с расщепленными обмотками разных напряжений - 6 кВ и 10 кВ. Это позволяет экономично решать вопросы электроснабжения при наличии большого числа двигателей 6кВ. Выбор способа ограничения токов КЗ (с помощью реакторов или трансформаторов с расщепленной обмоткой) целесообразно проводить на основе технико-экономических расчетов.

Приложение:

Ограничения на применение масляных трансформаторов

1. Согласно ПУЭ не допускается размещение масляных трансформаторов над и под помещениями, в которых могут находиться более 50 человек более 1 часа /ПУЭ, п.4.2.80/.

1. На каждой открыто установленной внутрицеховой подстанции могут быть применены масляные трансформаторы с суммарной мощностью до 3,2 МВ^.А(п.4.2.12).

2. В одном помещении внутрицеховой подстанции рекомендуется устанавливать одну КТП (допускается установка не более трех КТП) с масляными трансформаторами суммарной мощностью не более 6,5 МВ^.А.

3. Суммарная мощность масляных трансформаторов внутрицеховой подстанции, установленных на втором этаже, должна быть не более 1 МВ^.А.

Установка КТП с масляными трансформаторами и масляных трансформаторов выше второго этажа не допускается.

4. Для внутрицеховых подстанций с трансформаторами сухими или с негорючим жидким (твердым) диэлектриком их мощность, количество, расстояния между ними, а также этаж их установки не ограничиваются.

В случаях необходимости установки трансформаторов внутри помещений выше второго этажа или ниже уровня пола первого этажа более чем на 1 м они должны быть с негорючим заполнением или сухими в зависимости от условий окружающей среды и технологии производства.

В пожароопасных зонах любого класса в соответствии с ПУЭ (п.7.4.29), допускается на участках, огражденных сетками, открытая установка КТП с трансформаторами сухими или с негорючим заполнением.

В пожароопасных зонах любого класса могут размещаться также

Непосредственно во взрывоопасных зонах любого класса сооружать РУ, КТП и т.д. общего назначения (без средств взрывозащиты) запрещается. Они должны располагаться в отдельных помещениях, удовлетворяющих требованиям ПУЭ, или располагаться вне взрывоопасных зон (п.7.3.79).

Герметичные трансформаторы с усиленным баком, без расширителя, с закрытыми вводами и выводными устройствами (например, трансформаторы КТП и КПП), с охлаждением негорючей жидкостью и маслом допускается размещать в общем помещении с РУ до 1 кВ и выше, не отделяя трансформаторы от РУ перегородками (7.3.86).