Выбор трансформаторов на подстанциях

Выбор количества трансформаторов (автотрансформаторов) зависит от требований к надёжности электроснабжения, потребителей питающихся от подстанций, и является, таким образом, технико-экономической задачей.

На подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше, как правило, устанавливаются автотрансформаторы (АТ), обладающие рядом преимуществ по сравнению с трансформаторами (меньшие масса, стоимость и потери энергии при той же мощности).

В практике проектирования на подстанциях всех категорий преду­сматривается, как правило, установка двух трансформаторов. Применение однотрансформаторных подстанций допускается [7]:

· в качестве первого этапа сооружения двухтрансформаторной подстанции при постепенном росте нагрузки. При этом должно быть обеспечено резервирование электроснабжения потребителей по сетям вторичного напряжения;

· для питания неответственных потребителей, допускающих перерыв электроснабжения на время достаточное для замены поврежденного трансформатора.

При существующей шкале номинальных мощностей трансформаторов можно заметно снизить необходимую суммарную мощность на подстанции при увеличении количества трансформаторов свыше двух. Однако несмотря на это, капитальные затраты и эксплуатационные расходы в целом по подстанции получаются, как правило, большими вследствие роста удельных затрат на 1 кВ·А с уменьшением единичной мощности трансформатора. С учётом изложенного установка на подстанциях более двух трансформаторов (АТ) применяется в следующих случаях:

1) на подстанциях промышленных предприятий, если необходимо выделить по режиму работы толчковые нагрузки (электропечи и т. п.);

2) если по технико-экономическим соображениям целесообразно ис­пользование на подстанции двух средних напряжений;

3) если для покрытия нагрузки недостаточно предельной мощности двух АТ по существующей шкале (например, 330/110 кВ, 200 MB·А);

4) если вариант групп из двух спаренных трехфазных АТ имеет технико-экономические преимущества по сравнению с группами из однофазных АТ.

В трёх последних случаях два АТ, как правило, подключаются на стороне ВН под общий выключатель.

Мощность трансформаторов выбирается по нагрузке пятого года эксплуатации подстанции, считая с года ввода первого трансформатора.

Суммарная установленная мощность трансформаторов должна удовлетворять условиям

; (2.7)

, (2.8)

где – количество и единичная мощность трансформаторов;

– максимальная нагрузка подстанции в нормальном режиме;

– нагрузка подстанции в послеаварийном режиме выхода одного трансформатора при резервировании части нагрузки по сетям вторичного напряжения;

– количество отключённых трансформаторов;

– коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов в аварийных случаях.

Если коэффициент начальной нагрузки не больше 0,93, то транс­форматоры допускают в течение не более 5 суток перегрузку на 40 %

( ) сверх номинального тока на время максимумов нагрузки общей продолжительностью не более 6 ч/сут. Поэтому для двухтрансформаторной подстанции при отсутствии резервирования по сетям вторичного напряжения мощность каждого трансформатора принимается равной 0,7· . При наличии резервирования мощность каждого трансформатора должна быть равной 0,7· , но не менее /2. Затем выбирают ближайшее большее стандартное значение номинальной мощности трансформатора с учётом требуемых номинальных напряжений.

Мощность однотрансформаторной подстанции определяется мак­симальной загрузкой трансформатора в нормальном режиме (до 100 %).

При установке на подстанции одной группы однофазных транс­форматоров предусматривается одна резервная фаза.

Увеличение мощности однотрансформаторных подстанций осуще­ствляется, как правило, путем установки второго трансформатора, двухтрансформаторных – заменой трансформаторов более мощными.

При выборе АТ решаются две специфические задачи: выбор напряжения обмотки НН (35 или 10 кВ) и проверка загрузки общей обмотки. Выбор напряжения обмотки НН определяется следующими факторами:

· наличием вблизи площадки подстанции достаточно крупного по­требителя, электроснабжение которого целесообразно осуществлять на напряжении 10 кВ;

· необходимостью и целесообразностью установки на подстанции синхронных компенсаторов, присоединяемых на напряжении 10 кВ;

· целесообразностью установки на подстанции шунтовых конденсаторных батарей на напряжение 35 кВ.

В условиях, когда возможны перетоки мощности из сети СН и ВН в сеть НН, и в случаях присоединения к обмотке НН синхронных компенсаторов требуется проверка загрузки общей обмотки АТ, которая может быть выполнена по формуле

,

где S₀ – загрузка общей обмотки;

S_вн S_нн – соответственно загрузка обмотки ВН и НН;

S_ном – номинальная мощность AT;

α=(U_вн-U_сн)/U_вн\ – коэффициент выгодности AT.

Трансформаторы (АТ) принимаются со встроенным регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Установка отдельных последовательных регулировочных трансформаторов допускается только при отсутствии соответствующих трансформаторов (АТ) с РПН (в частности, при питании потребителей от обмоток НН АТ).