9.2.Методика выбора мощности трансформаторов тяговых подстанций

1. Общие положения

1.1. Данная методика предназначена для определения требуемой номинальной мощности силовых масляных трансформаторов, питающих тяговую нагрузку на подстанциях постоянного и переменного тока, а также автотрансформаторов (АТ) системы 2х25 кВ, с видами охлаждения М (ONAN) и Д  (ONAF).

Методика предлагается в качестве учебного пособия для выполнения контрольной работы, курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение железных дорог» и для выполнения дипломных проектов по специальности «Электроснабжение железных дорог» при проектировании электрификации железнодорожных участков и усилении устройств тягового электроснабжения действующих участков железной дороги.

Выбор мощности подстанционных трансформаторов, не связанных с питанием тяговой нагрузки, осуществляется по соответствующим стандартам и техническим условиям производителей.

1.2. С использованием данной Методики решаются следующие задачи:

• приближённые расчёты требуемой мощности трансформаторов на стадии принятия предварительных технических решений для вновь проектируемого или для существующего реконструируемого участка;

• определение нагрузочной способности трансформаторов в составе электрических расчётов с применением программ комплекса КОРТЭС при детальном учёте параметров участка.

1.3. Основные положения Методики соответствуют следующим нормативным документам:

ЦЭ-462	Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации (ПУСТЭ)
ГОСТ 11677–85	Трансформаторы силовые. Общие технические условия
ГОСТ 14209–85	Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки
ГОСТ 16772–77	Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия
ГОСТ Р 51559–2000	Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

1.4. Выбор требуемой мощности трансформаторов осуществляется по нормам допустимых систематических нагрузок при нормальных рабочих режимах системы тягового электроснабжения по заданным размерам движения на участке и с учётом наиболее вероятных сгущений поездов максимальной массы.

Проверка выбранной мощности трансформаторов для условий вынужденных режимов работы системы электроснабжения производится по нормам допустимых аварийных перегрузок.

1.5. Трансформаторы тяговых подстанций и автотрансформаторы системы 2х25 должны удовлетворять следующим нормам по нагреву элементов:

	При систематических нагрузках	При аварийных перегрузках
Допустимая температура наиболее нагретой точки обмотки Тнтт доп , °С	140	140 / 160*
Допустимая температура масла в верхних слоях Тм доп , °С	95	115

^* В числителе для трансформаторов класса напряжения до 110 кВ включительно, в знаменателе – свыше 110 кВ

1.6. Максимальный ток любой обмотки трансформатора при условии соблюдения допустимого температурного режима по п. 1.5 не должен превышать следующих значений:

• для преобразовательных трансформаторов подстанций постоянного тока

Продолжительность нагрузки t, мин	Наибольшее среднее значение относительно номинального тока обмотки Kдоп t
15	1,25
5	1,50
2	1,75
1	2,00

• для понижающих трансформаторов подстанций постоянного и переменного тока и автотрансформаторов системы 2х25 кВ

Продолжительность нагрузки t, мин	Наибольшее среднее значение относительно номинального тока обмотки Kдоп t при
	систематических нагрузках	аварийных перегрузках
10	1,5*	2,0
1	2,0	2,0

^* По согласованию с производителем трансформатора допускается кратность перегрузки до 2,0

1.7. Требуемая мощность трансформатора тяговой подстанции определяется как сумма мощностей для обеспечения тяговой нагрузки S_т в соответствии с расчётными режимами по п. 2.2, собственных нужд подстанции S_сн, дополнительных расходов электроэнергии на маневровую работу электровозов S_дм , заданной нагрузки нетяговых S_н и районных S_р потребителей, получающих питание от данного трансформатора, кВ·А:

S_треб = S_т + S_сн + S_дм + S_н + k_р S_р . (1.1)

где k_р – коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов районной и тяговой нагрузок: k_р = 0,7.

Мощность S_р учитывается только для трёхфазных трансформаторов. Питание (возможно резервное) районных потребителей от однофазных трёхобмоточных трансформаторов системы 2х25 кВ, включённых по схеме открытого или полного треугольника при мощности 0,33k_рS_р , приходящейся на один трансформатор, обеспечивается за счёт недоиспользования номинальной мощности обмотки высшего напряжения при условии S_р < (0,5…0,6) S_т .

Если мощности S_сн и S_дм не заданы, то они учитываются приближённо с использованием коэффициента k_дсм,

S_треб = k_дсм (S_т + S_н + k_р S_р) , (1.1')

который принимают равным 1,025 при постоянном токе и 1,033 при переменном.

Методика определения расчётной мощности S_т тяговой нагрузки представлена в п. 3. Мощность S_т  с учётом обеспечения противогололёдных режимов определяется в соответствии с «Инженерной методикой расчета тяговой сети при электрических способах борьбы с гололедом» (ЦЭТ-2/3 от 26.01.2006 г.).

По значению S_треб из стандартного ряда выбирается ближайшая бóльшая номинальная мощность S_ном трансформатора. При отсутствии в стандартах требуемого значения S_ном принимается решение об использовании двух параллельно работающих трансформаторов соответствующей мощности. В общем случае при любом количестве n_т рабочих трансформаторов должно выполняться условие

S_ном n_т > S_треб . (1.2)

1.8.Выбранная номинальная мощность и количество рабочих трансформаторов проверяются на соответствие требованиям пп. 1.5 и 1.6 по результатам электрических расчётов согласно п. 4.

Окончательный выбор номинальной мощности понижающих трансформаторов следует производить с учётом обеспечения среднего напряжения на шинах распределительных устройств (РУ) подстанции не менее, кВ:

РУ-10 (6) кВ подстанций постоянного тока	10,0 (6,0)
РУ-25 (2х25) кВ подстанций переменного тока (шины контактной сети)	25,0

1.9. Возможность и порядок использования резервного понижающего трансформатора параллельно с рабочими трансформаторами в периоды пиковых нагрузок при соответствующем обосновании согласовывается с ОАО «РЖД» и с энергоснабжающей организацией.