4. Выбор чиса и мошности трансформаторов (автотрансформаторов) связи на электростанции

Число и мощность трансформаторов (автотрансформаторов) электростанции, связывающих сборные шины РУ различных напряжений, определяются величиной перетока мощности в нормальном режиме и аварийном, когда возможно отключение самого крупного блока, генератора и трансформатора (автотрансформатора). При этом учитываются степень ответственности (категорийность) потребителей, питающихся со сборных шин электростанции и аварийный резерв мощности в энергосистеме, который принимается в пределах 10-12% от установленной мощности генераторов[1].

Если с шин электростанции питаются потребители первой и вторй категории, то необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов (автотрансформаторов).

Выбор мощности трансформаторов (автотрансформаторов) связи производится с учетом длительных (систематических) и аварийных перегрузок.

Принимая во внимание целый ряд технико-экономических преимуществ автотрансформаторов перед трансформаторами и учитывая коэффициент выгодности, целесообразно для связи сборных шин РУ различных напряжений применить по возможности автотрансформаторы (необходимо ориентировочное технико-экономическое сравнение). В большинстве случаев следует ориентироваться на установку трехфазных трансформаторов (автотрансформаторов), а группу из однофазных применять только в тех случаях, когда отечественная промышленность не выпускает трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) такой мощности или это связано с транспортными ограничениями.

При наличии трех напряжений необходимо стремится к применению трех обмоточных трансформаторов (автотрансформаторов).

Трех обмоточные трансформаторы применяются в тех случаях, когда хотя бы один из повышенных напряжений не имеет глухого заземления нейтрали. Если нейтрали в сетях в сетях обоих повышенных напряжений глухазаземлены, то целее целесообразно применять автотрансформаторы, дающие большой экономический эффект как по капитальным вложениям, так и поп потерям электроэнергии/1-6/. На электростанциях со сборными шинами генераторного напряжения суммарную мощность трансформаторов связи выбирают по условиям :

(4.1)

где – суммарная мощность трансформатора связи, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в нормальном режиме, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в аварийном режиме, МВА;

– установленная мощность генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения, МВА;

– нагрузка с.н. при максимальной нагрузке генераторов, МВА;

– соответственно коэффициенты допустимы систематической и аварийно перегрузок трансформаторов, определяемые по рекомендации ГОСТ /4/.

Вопрос о систематических перегрузках трансформаторов связи при проектировании ТЭЦ, как правило, не рассматривается, он возникает только в условиях эксплуатации, когда нагрузка становится отличной от расчетной. При этом используются кривые нагрузочной способности трансформаторов согласно ГОСТам [4,5,6].

На блочных электростанциях мощность трансформаторов (и мощность трансформаторов ТЭЦ, соединенных в блоке с генераторами) определяется по мощности блока с учетом нагрузки собственных нужд

(4.2)

где – номинальная мощность трансформатора, блока, МВ∙А;

– установленная мощность генератора, блока, МВ∙А;

– нагрузка собственных нужд при максимальной нагрузки генратора.

Номинальная мощность автотрансформатора блока должна удовлетворять условиям:

(4.3)

где – коэффициент типовой мощности или коэффициент выгодности автотрансформатора.

Как известно, автотрансформатор имеет электрическую связь между обмотками ВН и СН. Третья обмотка НН всегда соединена в треугольник и имеет трансформаторную связь с обмоткой ВН и СН. Автотрансформатор характеризуется номинальной (проходной) мощностью и типовой мощностью .

Связь указанных мощностей определяется через коэффициент типовой мощности автотрансформатора.

(4.4)

При выборе схемы АТ необходимо тщательно анализировать возможные режимы работы. АТ имеет следующие режимы/3/:

1. Автотрансформаторной с передачей из сети ВН в сеть СН и наоборот (третичная обмотка не нагружена);

2. Комбинированные режимы трех обмоточных автотрансформаторов наиболее часто встречаются

Характерными являются следующие два:

Режим 1. Мощность передается в напряжении ВН→СН и одновременно ВН→НН или в обратном направлении: СН→ВН и одновременно НН→ВН.

Режим 2. Мощность передается в направлении ВН→СН и одновременно НН→СН или в обратном направлении: СН→ВН и СН→НН.

В схемах, где устанавливают АТ с использованием третичной обмотки для подключении генератора, номинальная мощность определяется:

Мощность автотрансформаторов, связывающих разные сети, выбираются по максимальной величине, перетока между распределительными устройствами высокого и среднего напряжения, которая определяется по наиболее тяжелому режиму. Расчетным режимом в частности может быть выдача мощности из РУ среднего напряжения в РУ высокого напряжения, имеющее связь энергосистемы. Более тяжелым режимом может оказаться режим передачи мощности из РУ высокого напряжения в РУ среднего напряжения при максимальной нагрузке на шинах среднего напряжения и отключении одного из блоков генератор-трансформатор, присоединенных к этим шинам. Условием выбора трансформаторов связи сетей является:

(4.5)

где – величина перетока мощности между сетями А и Б, МВА.

Блочные двухобмоточные трансформаторы принимаются без регулирования напряжения под нагрузкой /4/.

Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (как блочные, так и связанные) должы иметь устройство регулирования напряжения под нагрузкой на одном из повышенных напряжений.

При выборе трансформаторов должно быть рассмотрено несколко равноценных варианта установки их числа, мощности и типа, а затем для них производятся технико – экономические сравнения. При этом в капитальные вложения включаются не только стоимость трансформаторов, но и стоимость ячеек, стоимость РУ всех напряжений. Поэтому для каждого из сравниваемых вариантов выбора трансформаторов намечается наиболее целесообразное схема электрических соединений РУ на всех напряжениях, а по ней определяется количество ячеек и стоимость РУ. Стоимость одной ячейки зависит от типа устанавливаемого в ней электрооборудования (аппаратов), определяемого по номинальным параметрам и величине токов короткого замыкания. Следовательно, для каждого варианта должен быть сделан ориентировочный расчет токов короткого замыкания.

Для технико – экономических сравнений вариантов необходимо определить не только капитальные вложения, но и стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах и реакторах. Потери энергии определяются на основе графиков электрических нагрузок.