Transformatorstations in voedingssystemen

Toepassingsgebieden van onderstations met één en twee transformatoren

In de regel worden voedingssystemen met één en twee transformatorstations gebruikt. Het gebruik van drie transformatorstations veroorzaakt extra kapitaalkosten en verhoogt de jaarlijkse bedrijfskosten. Drie transformatorstations worden zelden gebruikt als geforceerde oplossing bij verbouwing, uitbreiding van een onderstation, met een gescheiden voedingssysteem voor elektrische en verlichtingsbelastingen, bij het voeden van sterk wisselende belastingen.

Transformatorstations met één transformator 6-10 / 0,4 kV worden gebruikt bij het voeden van belastingen die een onderbreking van de stroomvoorziening voor een periode van maximaal 1 dag mogelijk maken, wat nodig is voor de reparatie of vervanging van een beschadigd element (voeding van energieverbruikers van categorie III), evenals voor het voeden van energieverbruikers van categorie II, onder voorbehoud van vermindering van de voeding door jumpers van de secundaire spanning of in aanwezigheid van een voorraadreserve van transformatoren.

Transformatorstations met één transformator zijn ook nuttig in die zin dat als de werking van de onderneming gepaard gaat met periodes van lage belasting, het door de aanwezigheid van jumpers tussen transformatorstations mogelijk is om een ​​deel van de secundaire spanningstransformator uit te schakelen, waardoor het creëren van een economisch geschikte manier van werken van transformatoren.

De economische bedrijfsmodus van transformatoren wordt opgevat als een modus die zorgt voor minimale vermogensverliezen in transformatoren. In dit geval is het probleem van het kiezen van het optimale aantal werkende transformatoren opgelost.

Dergelijke transformatorstations kunnen economisch zijn in termen van de maximale convergentie van de spanning van 6-10 kV naar energieverbruikers, waardoor de lengte van netwerken wordt teruggebracht tot 1 kV vanwege de decentralisatie van de transformatie van elektrische energie. In dit geval wordt het probleem opgelost ten gunste van het gebruik van twee enkelvoudige transformatoren versus één tweetransformatorsonderstation.

Transformatorstations met twee transformatoren worden gebruikt met overwegend elektrische verbruikers van categorie I en II. In dit geval wordt het vermogen van de transformatoren zo gekozen dat wanneer een van hen het werk verlaat, de andere transformator met een toegestane overbelasting de last van alle verbruikers zal overnemen (in deze situatie is het mogelijk om elektrische verbruikers van categorie tijdelijk uit te schakelen III). Dergelijke onderstations zijn ook wenselijk, ongeacht de gebruikerscategorie, bij een ongelijk dagelijks of jaarlijks belastingschema.In deze gevallen is het voordelig om het aangesloten vermogen van de transformatoren te wijzigen, bijvoorbeeld in aanwezigheid van seizoensbelastingen werken een of twee ploegen met een aanzienlijk verschillende ploegenbelasting.

Stroomvoorziening een nederzetting, een wijk van een stad, een werkplaats, een groep werkplaatsen of een hele onderneming kan worden voorzien door één of meer transformatorstations. De mogelijkheid om onderstations met één of twee transformatoren te bouwen, wordt bepaald als resultaat van een technische en economische vergelijking van verschillende opties voor het voedingssysteem... Het criterium voor het kiezen van een optie is het minimum aan lagere kosten voor de constructie van de voedingssysteem. De vergeleken opties moeten zorgen voor het vereiste niveau van betrouwbaarheid van de stroomvoorziening.

In de voedingssystemen van industriële ondernemingen worden de volgende eenheidscapaciteiten van transformatoren het vaakst gebruikt: 630, 1000, 1600 kV × A, in de elektrische netwerken van steden - 400, 630 kV × A. Ontwerp- en bedieningspraktijken hebben aangetoond dat moeten hetzelfde type transformatoren met hetzelfde vermogen gebruiken, omdat hun diversiteit ongemak veroorzaakt bij het onderhoud en extra reparatiekosten veroorzaakt.

Vermogensselectie van transformatoren op transformatorstations

Over het algemeen wordt de keuze van vermogenstransformatoren gemaakt op basis van de volgende basisinvoergegevens: de geschatte belasting van de voedingsvoorziening, de duur van de maximale belasting, het stijgingspercentage van de belastingen, de kosten van elektriciteit, de draagvermogen van de transformatoren en hun economische belasting.

Het belangrijkste criterium voor het kiezen van het eenheidsvermogen van transformatorenelektrisch onderstation is, net als bij de selectie van het aantal transformatoren, een minimum aan lagere kosten verkregen op basis van een technische en economische vergelijking van de opties.

Ongeveer kan de selectie van het eenheidsvermogen van transformatoren worden gedaan op basis van de specifieke ontwerpbelastingsdichtheid (kV × A / m2) en de volledige ontwerpbelasting van de site (kV × A).

Bij een specifieke belastingsdichtheid van maximaal 0,2 kV × A / m2 en een totale belasting van maximaal 3000 kV × A wordt aanbevolen om 400 transformatoren te gebruiken; 630; 1000 kVA met secundaire spanning 0,4 / 0,23 kV. Bij soortelijke dichtheid en totale belasting boven de opgegeven waarden zijn transformatoren met een vermogen van 1600 en 2500 kVA zuiniger.

Deze aanbevelingen zijn echter onvoldoende onderbouwd door de snel veranderende prijzen van elektrische apparatuur en in het bijzonder TP.

In de ontwerppraktijk worden de transformatoren van transformatorstations vaak geselecteerd op basis van de ontwerpbelasting van de faciliteit en de aanbevolen coëfficiënten van de economische belasting van de transformatoren Kze = СР / Сн.т., in overeenstemming met de gegevens in de tabel.

Aanbevolen belastingsfactoren van transformatoren voor werkplaats TP

Transformatorbelastingsfactor Type transformatorstation en aard van de belasting 0,65 ... 0,7 Twee transformatortransformatorstations met een overheersende belasting categorie I 0,7 ... 0,8 Enkele transformatortransformatorstations met een overheersende belasting categorie II bij aanwezigheid van wederzijdse redundantie in jumpers met andere onderstations op secundaire spanning 0,9 … 0,95 transformatorstations met een belasting van categorie III of met een overheersende belasting van categorie II met de mogelijkheid om een ​​voorraadreserve van transformatoren te gebruiken

Bij het kiezen van het vermogen van transformatoren is het belangrijk om goed rekening te houden met hun laadvermogen.

Onder het laadvermogen van de transformator wordt de reeks toegestane belastingen, systematische en noodoverbelastingen begrepen uit de berekening van de thermische slijtage van de isolatie van de transformator. Als u geen rekening houdt met het draagvermogen van de transformatoren, kunt u bij het kiezen hun nominale vermogen ten onrechte overschatten, wat economisch onpraktisch is.

In de meeste onderstations varieert de belasting van de transformatoren en blijft deze lange tijd onder de nominale waarde. Een aanzienlijk deel van de transformatoren wordt geselecteerd rekening houdend met de post-noodmodus en blijft daarom meestal lange tijd onderbelast. Daarnaast zijn vermogenstransformatoren ontworpen om te werken bij een toegestane omgevingstemperatuur van +40°C. Sterker nog, ze werken onder normale omstandigheden bij omgevingstemperaturen tot 20...30°C. Daarom kan een vermogenstransformator op een gegeven moment kan, rekening houdend met de hierboven besproken omstandigheden, worden overbelast zonder de vastgestelde levensduur (20 ... 25 jaar) te schaden.

Op basis van studies van verschillende werkingsmodi van transformatoren, werd GOST 14209-85 ontwikkeld, die toelaatbare systematische belastingen en noodoverbelastingen reguleert van universele olietransformatoren met een capaciteit van maximaal 100 mV × A, inclusief soorten koeling M, D , DC en C , rekening houdend met de temperatuur van het medium.

Om systematische belastingen en noodoverbelastingen te bepalen in overeenstemming met GOST 14209-85, is het ook noodzakelijk om de initiële belasting voorafgaand aan de overbelasting en de duur van de overbelasting te kennen. Deze gegevens worden bepaald op basis van de werkelijke initiële belastingscurve (schijnbaar vermogen of stroom) omgezet in thermisch equivalent in een rechthoekige twee- of meertrapscurve.

Vanwege de noodzaak om een ​​echte originele belastingscurve te hebben, kan een berekening van toegestane belastingen en overbelastingen in overeenstemming met worden uitgevoerd voor bestaande onderstations om de toelaatbaarheid van het bestaande belastingsschema te controleren, evenals om de mogelijke opties voor dagelijkse schema's te bepalen met maximale waarden van de belastingsfactoren op het vorige moment van de overbelastingsmodus en in de overbelastingsmodus.

In de ontwerpfasen van onderstations kunnen typische belastingscurven worden gebruikt of, in overeenstemming met de aanbevelingen die ook worden voorgesteld in GOST 14209-85, het transformatorvermogen selecteren op basis van noodoverbelasting.

Dan, voor onderstations waar noodoverbelasting van transformatoren mogelijk is (twee transformator, één transformator met back-upaansluitingen aan de secundaire zijde), als de berekende belasting van de site Sp en de coëfficiënt van toegestane noodoverbelasting Kz.av bekend zijn, de nominaal vermogen van de transformator wordt bepaald als

Hogeschool = Sp / Kz.av

Er moet ook worden opgemerkt dat het belasten van de transformator boven het nominale vermogen alleen is toegestaan ​​als het koelsysteem van de transformator in goede staat verkeert en volledig is ingeschakeld.

Wat typische grafieken betreft, deze zijn momenteel ontworpen voor een beperkt aantal laadknooppunten.

Aangezien de keuze van het aantal en het vermogen van transformatoren, met name van consumentenstations 6-10 / 0,4-0,23 kV, vaak voornamelijk wordt bepaald door een economische factor, is het essentieel om rekening te houden met de compensatie van blindvermogen in elektrische netwerken van de gebruiker.

Door het blindvermogen in netwerken tot 1 kV te compenseren, is het mogelijk om het aantal 10 / 0,4 transformatorstations, hun nominale vermogen, te verminderen. Dit is vooral belangrijk voor industriële gebruikers, in netwerken tot 1 kV, die aanzienlijke waarden van reactieve belastingen moeten compenseren. De bestaande methodologie voor het ontwerp van blindvermogencompensatie in elektrische netwerken van industriële ondernemingen en impliceert de selectie van de capaciteit van compenserende apparaten met de gelijktijdige selectie van het aantal transformatoren van het onderstation en hun capaciteit.

Dus, rekening houdend met het bovenstaande, de complexiteit van directe economische berekeningen, gezien de snel veranderende indicatoren van de bouwkosten van onderstations en elektriciteitskosten, bij het ontwerp van nieuwe en reconstructie van bestaande consumentenonderstations 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, de vermogensselectie van de transformator kan als volgt worden gedaan:

— in industriële netwerken:

a) selecteer het eenheidsvermogen van de transformatoren in overeenstemming met de aanbevelingen voor de specifieke dichtheid van de ontwerpbelasting en de volledige ontwerpbelasting van de faciliteit;

b) het aantal onderstationtransformatoren en hun nominaal vermogen moet worden gekozen in overeenstemming met de ontwerprichtlijnen blindvermogen compensatie in elektrische netwerken van industriële ondernemingen;

c) de selectie van het vermogen van de transformatoren moet worden uitgevoerd rekening houdend met de aanbevolen belastingsfactoren en de toegestane noodoverbelastingen van de transformatoren;

d) in aanwezigheid van typische belastingsschema's, moet de selectie worden gemaakt in overeenstemming met GOST 14209-85, rekening houdend met de compensatie van blindvermogen in netwerken tot 1 kV;

— in stedelijke elektriciteitsnetwerken:

a) met beschikbare typische belastingscurven van het onderstation, moet de keuze van het transformatorvermogen worden gemaakt in overeenstemming met GOST 14209-85;

b) het type belasting van het onderstation kennen, bij gebrek aan typische schema's, is het raadzaam om de keuze te maken in overeenstemming met de methodologische instructies.

Een voorbeeld. De selectie van het aantal en de capaciteit van transformatoren van werkplaatstransformatorstations volgens de volgende initiële gegevens: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; categorie elektrische ontvangers van de werkplaats volgens de mate van betrouwbaarheid van de voeding — 3.

Antwoord. Volledige ontwerpcapaciteit van de werkplaats.

Van ontwerp kracht (377 kV × A) het vereiste niveau van betrouwbaarheid van de voeding (categorie 3 van elektriciteitsverbruikers) kan worden beschouwd als een enkelvoudig transportstation met een transformatorvermogen Snt = 400 kV × A.

De belastingsfactor van de transformator zal zijn

die voldoet aan de relevante eisen.