3.4. Выбор количества, типа и мощности трансформаторов и автотрансформаторов структурных схем

Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.

Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности. В общем случае условие выбора мощности трансформатора имеет вид:

S_ном= S_расч/k_п,

где S_расч– расчетная мощность, МВА; S_ном– номинальная мощность, МВА;k_п− коэффициент допустимой систематической или аварийной перегрузки трансформатора.

По ГОСТ 14209-97 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора определяется исходя из предшествующего режима работы трансформатора и температуры окружающей среды.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140°С для трансформаторов напряжением выше 110 кВ) и температурой масла в верхних слоях (115°С). Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой, с износом изоляции ниже нормального.

Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 14209-97 в зависимости от коэффициента начальной нагрузкиk₁, температуры охлаждающей среды во время возникновения перегрузки t_охли длительности перегрузки. При выборе трансформаторов по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться таблицами.

Для выбора трансформаторов необходимо произвести расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы. Для каждой обмотки трансформатора производится построение графиков активной и реактивной мощности. В качестве расчётной полной мощности принимается мощность, соответствующая максимумам этих графиков.

Поскольку в задании на курсовое проектирование все графики нагрузок и график загрузки генераторов для зимнего и летнего периодов являются одноступенчатыми (то есть мощности нагрузки и генерации постоянны в течение суток), то производить построение графиков будет нецелесообразно.

Для определённости зададимся коэффициентами мощности нагрузок на ГРУ и на РУ 35 кВ, а также средним коэффициентом мощности механизмов собственных нужд. Примем, что на ГРУ cosφ_ГРУ = 0,9, нагрузка промышленного района имеет коэффициент мощностиcosφ_РУ-35 = 0,8, а двигатели собственных нужд работают сcosφ_с.н. = 0,8.

В соответствии с этим произведём расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы ТЭЦ.

3.4.1. Первый вариант

3.4.1.1. Осенне-зимний период

Вначале произведём расчёт потоков мощности при всех работающих генераторах и трансформаторах без учёта потерь мощности.

Мощность механизмов собственных нужд согласно заданию на проектирование, составляет 12% от установленной мощности ТЭЦ:

МВА;

Рассчитываем полную мощность для СН от каждого источника. Так как на станции 5 котлов, принимаем что на один котел приходится:

_{В формулах где упоминается ТСН с расщиплением обмотки НН мощность собственных нужд умножаем на два, где без расщипления, то не умножаем.}

В осеннее-зимний период все агрегаты загружены на 100%. Поэтому мощность, вырабатываемая генераторами будет соответствовать их номинальной мощности.

Вначале произведём расчёт потоков в блочной части ТЭЦ:

;

Теперь произведём расчёт перетоков мощности через трех-обмоточные трансформаторы в осенне-зимний период.

Полная мощность нагрузки на ГРУ:

.

Полная мощность, потребляемая нагрузкой промышленного района, питающегося от РУ 35 кВ:

Избыток мощности, выдаваемый с ГРУ на обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов:

;

Поток мощности, текущий по обмоткам СН трех-обмоточных трансформаторов к нагрузке на РУ 35 кВ:

По первому закону Кирхгофа находим избыток мощности, выдаваемый трех-обмоточными трансформаторами в систему:

;

Как видим из расчётов, в нормальном режиме наиболее загруженными оказались обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов.

Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для осенне-зимнего периода.

Для ТЭЦ проверка перетоков мощности через трех-обмоточные трансформаторы должна осуществляться при следующих режимах:

1. при отключении одного из параллельно работающих трех-обмоточных трансформаторов связи;

2. при отключении блока в блочной части ТЭЦ;

3. при отключении генератора, работающего на ГРУ.

Совпадение во времени вышеуказанных событий маловероятно, поэтому потоки рассчитываются для каждого из них в отдельности.

При выходе из строя одного трех-обмоточного трансформатора потокораспределение в остальной части схемы не изменится, поскольку потери в её элементах при выборе структурной схемы не учитываются. По этой причине потоки, приходящиеся на один оставшийся в работе трех-обмоточный трансформатор, будут в два раза больше, чем те же потоки в нормальном режиме.

Рассчитаем потоки при отключении генератора блока 63 МВт, подключенного к РУ 35 кВ. Учтём, что питание механизмов собственных нужд с отключенным генератором будет сохраняться.

;

;

В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов.

Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.

;

;

В данном режиме наиболее загруженными вновь оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов.