7. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов
Исходя из расчетных значений приведенных к ВН напряжений на шинах СН и НН подстанций электрической схемы (Uc'макс.,Uc'мин.,Uс'1п.а. иUн'1макс,Uн'1мин.,Uн'1п.а.), находят действительные значения напряжений на этих шинах во всех режимах. Для этого необходимо выбрать такие коэффициенты трансформации, чтобы получить желательные действительные напряжения на этих шинах в соответствующих режимах.
В соответствии с принципом встречного регулирования напряжения желательно иметь напряжение на шинах СН и НН подстанций порядка (1,05-1,08)Uном. в режиме максимальных нагрузок и Uном. - в режиме минимальных нагрузок. Для послеаварийного состояния схемы сети и при максимальных нагрузках напряжения на шинах СН и НН подстанций не должны быть менее Uном. Исходя из этого, при расчетах параметров режима сети принимают располагаемую мощность БСК 35 кВ при U = Uном.
При выборе коэффициентов трансформации необходимо учитывать, что двухобмоточные трансформаторы напряжением > 110 кВ обычно имеют устройство РПН в нейтрали обмотки ВН. Трехобмоточные трансформаторы также имеют РПН в нейтрали обмотки ВН и ответвления для переключения без возбуждения (ПБВ), т.е., при отключенном трансформаторе, на обмотке СН, а автотрансформаторы имеют только РПН на линейном конце обмотки СН. Диапазон регулирования - число ступеней РПН и ПБВ для различных типов трансформаторов и автотрансформаторов приведены в справочной литературе [3,4].
В качестве примера рассмотрим порядок выбора коэффициентов трансформации для автотрансформаторов подстанции I (рис.19). Допустим, что на подстанции I установлены автотрансформаторы типа АТДЦТН-125000/230/121/11 кВ, имеющие РПН на стороне СН (в линии) ±12 % (± 6 ступеней по 2 %). Составляем таблицу коэффициентов трансформации между обмотками ВН-СН (табл.16).
Предположим, что напряжения на выводах СН и НН, приведенные к напряжению обмотки ВН, во всех режимах рассчитаны и соответственно равны:
Uc1'макс. = 210 кВ, Uc1'мин. = 218 кВ;
Uс'1п.а. = 204 кВ, Uн'1макс = 208 кВ;
Uн'1мин. = 216 кВ, Uн'1п.а. = 202 кВ.
Допустим, что желательно иметь напряжение на шинах СН в режиме максимальных нагрузок и для послеаварийного режима (отключилась одна цепь линии ВЛ-1) UCН = 1,08Uном = 1,08 · 110 = 119 кВ, а в режиме минимальной нагрузки UCН = 110 кВ. Допустим также, что на шинах НН желательно иметь в режиме максимальной нагрузки и в послеаварийном режиме напряжение UНН = 1,05Uном = 1,05 · 10 = 10,5 кВ, а в режиме минимальной нагрузки UНН = Uном = 10 кВ.
Т а б л и ц а 16
Значения коэффициентов трансформации между обмотками высшего и среднего напряжения автотрансформатора для различных положений переключателя ответвлений обмотки среднего напряжения.
|
Положение переключателя ответвлений обмотки СН |
Добавочный процент числа витков |
Относительное число рабочих витков обмотки СН |
Коэффициент трансформации между обмотками ВН-СН |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
+12,0 +10,0 +8,0 +6,0 +4,0 +2,0 +0,0 -2,0 -4,0 -6,0 -8,0 -10,0 -12,0 |
1,12 1,10 1,08 1,06 1,04 1,02 1,0 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 |
1,695 1,727 1,760 1,792 1,825 1,863 1,9 1,94 1,98 2,02 2,07 2,11 2,16 |
Для получения желательных напряжений на шинах СН необходимы следующие коэффициенты трансформации между обмотками ВН-СН:
;
;
.
Зная желательные коэффициенты трансформации, выбираем по таблице наиболее близкие к ним действительные коэффициенты между обмотками ВН-СН: КВ-С=1,76 (+8,0 %,Пр.сн= 1,08) - для режима максимальной нагрузки,КВ-С=1,98 (-4,0 %,Пр.сн= 0,96) - для режима минимальной нагрузки,КВ-С=1,727 (+10 %,Пр.сн= 1,1) - для послеаварийного режима. Тогда действительные напряжения на шинах СН будут равны:
Uc1макс=210/1,76=119,2 кВ;
Uc1мин=218/1,98=110,0 кВ;
Uc1п.а.=204/1,727=118 кВ,
что удовлетворяет поставленным требованиям.
Коэффициент трансформации между обмотками ВН-НН равен:
и действительные напряжения на шинах НН будут равны:
;
;
.
Напряжение на шинах подстанции в рассматриваемом случае не равны желательным, однако, отклонение от номинального находятся в допустимых пределах требований к качеству электроэнергии. Однако, если обоснована необходимость иметь на шинах НН желательные напряжения, то для возможности регулирования напряжения на шинах НН в этом случае необходимо установить дополнительно линейный регулятор последовательно с обмоткой НН автотрансформатора. Характеристики линейных регуляторов даны в [4, 14]. Для регулирования напряжения на шинах НН 6…11 кВ может также производиться с помощью синхронных компенсаторов [4, 14]. Для регулирования напряжения на шинах НН 35 кВ кроме линейных регуляторов могут быть использованы и батареи статических конденсаторов. Решение с применением СК, БСК или линейных регуляторов должно иметь технико-экономическое обоснование. Применение СК, работающих в режиме выдачи в сеть реактивной мощности или БСК, позволяет уменьшить переток реактивной мощности по линии электропередачи и потери напряжения на ее элементах, т.е. повысить напряжение на шинах СН и НН подстанции. После принятия решения об установке СК или БСК следует вновь выполнить расчеты параметров режима электропередачи и определить действительные напряжения на шинах НН и СН подстанции.
Зная действительные напряжения на шинах СН подстанции 1, можно рассчитывать приведенные ВН напряжения на шинах СН и НН подстанции 2 (рис.9) во всех режимах: а затем после выбора коэффициентов трансформации, найти действительные напряжения на шинах СН и НН подстанции 2.
Предположим, что напряжение на выводах обмоток СН и НН трансформаторов подстанции 2, приведенные к напряжению обмотки ВН, во всех режимах уже рассчитана и соответственно равны:
Uc2'макс. = 108 кВ, Uн'2макс = 109 кВ,
Uн'2мин. = 105 кВ, Uн'2мин. = 104 кВ,
Uс'2п.а. = 107 кВ, Uн'2п.а. = 108 кВ.
Допустим, что на подстанции 2 были установлены трехобмоточные трансформаторы типа ТДТН 25000 115/38,5/11 кВ, имеющие РПН±9·1,78 % в нейтрали обмотки ВН и ПБВ на СН + 2 · 2,5 %.
Составляем таблицу коэффициентов трансформации между обмотками ВН - НН (табл. 17) и таблицу относительного числа рабочих витков обмотки СН (табл. 8).
Предположим, что желательно иметь напряжение на шинах СН и ВН подстанции 2 в режиме максимальных нагрузок и для последовательного режима (отключена одна цепь линии В1) равным UCН =1,05·Uном= 1,05·35=36,8кВ, и UНН=1,05Uном=1,05·10=10,5кВ, а для режима минимальных нагрузок UСН=35кВ и UНН=10кВ.
Для получения желательных напряжений на шинах НН подстанции 2 необходимы следующие коэффициенты трансформации между обмотками ВН-НН:
;
;
.
Зная желательные коэффициенты трансформации, выбираем по таблице необходимо близкие к ним действительные коэффициенты трансформации между обмотками ВН-НН: КВ-Н=10,26 (1,78 %, Пр.ВН= 0,9822) для режима максимальных нагрузок и послеаварийного режима и КВ-Н=10,45 (± 0 % Пр.ВН=1,0) - для режима минимальной нагрузки.
Тогда действительные напряжения на шинах НН подстанции 2 при выбранных ответвлениях будут равны
;
;
,
что соответствует желательным напряжениям.
Коэффициенты трансформации между обмотками ВН-СН и соответствующие им ответвления обмотки СН подберем, исходя из желательных напряжений на шинах СН. Соответствующие этим напряжениям желательные коэффициенты трансформации между обмотками ВН-СН должны быть следующими:
Относительное число рабочих витков обмотки СН определяется из равенства:
,
где Пр.ВН и Пр.СН - относительные числа рабочих витков обмотки ВН и СН.
Поскольку из условия обеспечения желательных напряжений на шинах НН, в соответствующих режимах, уже выбраны ответвления обмотки ВН (Пр.ВН = 0,9822 для режима максимальных нагрузок и послеаварийного режима и Пр.ВН = 1,0 для режима минимальных нагрузок), то искомое относительное число рабочих витков обмотки СН в этих режимах желательно иметь такое:
;
;
.
Обмотка СН имеет ПБВ, т.е. для изменения положения переключателя обмотки СН требуется отключение трансформатора. Однако частые отключения трансформаторов неприемлемы. Поэтому обычно выбирают какое-то одно положение переключателя. В рассматриваемом случае наиболее близким к средней величине Пр.СНср. является относительное число рабочих витков обмотки СН при положении III переключателя ответвлений Пр.СН = 1,0 (табл.18). После установки переключателя обмотки в положение III действительные напряжения на шинах СН будут равны:
;
;
.
Т а б л и ц а 17