Υποσταθμοί μετασχηματιστών σε συστήματα τροφοδοσίας

Τομείς εφαρμογής υποσταθμών ενός και δύο μετασχηματιστών

Κατά κανόνα χρησιμοποιούνται συστήματα τροφοδοσίας υποσταθμού ενός και δύο μετασχηματιστών... Η χρήση τριών υποσταθμών μετασχηματιστών προκαλεί πρόσθετο κεφαλαιουχικό κόστος και αυξάνει το ετήσιο κόστος λειτουργίας. Τρεις υποσταθμοί μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται σπάνια ως αναγκαστική λύση κατά την ανακατασκευή, την επέκταση ενός υποσταθμού, με ξεχωριστό σύστημα τροφοδοσίας για ηλεκτρικά και φωτιστικά φορτία, όταν τροφοδοτούνται έντονα εναλλασσόμενα φορτία.

Οι υποσταθμοί μετασχηματιστών με έναν μετασχηματιστή 6-10 / 0,4 kV χρησιμοποιούνται όταν τροφοδοτούνται φορτία που επιτρέπουν διακοπή της τροφοδοσίας για περίοδο όχι μεγαλύτερη από 1 ημέρα, η οποία είναι απαραίτητη για την επισκευή ή την αντικατάσταση κατεστραμμένου στοιχείου (τροφοδοσία καταναλωτών ενέργειας κατηγορίας ΙΙΙ), καθώς και για την τροφοδοσία καταναλωτών ενέργειας κατηγορίας ΙΙ, με την επιφύλαξη μείωσης της παροχής ρεύματος από βραχυκυκλωτήρες δευτερεύουσας τάσης ή παρουσία αποθέματος μετασχηματιστών.

Οι υποσταθμοί μετασχηματιστών με έναν μετασχηματιστή είναι επίσης χρήσιμοι με την έννοια ότι εάν η λειτουργία της επιχείρησης συνοδεύεται από περιόδους χαμηλού φορτίου, τότε είναι δυνατό λόγω της παρουσίας βραχυκυκλωτικών μεταξύ των υποσταθμών μετασχηματιστή να απενεργοποιηθεί μέρος του δευτερεύοντος μετασχηματιστή τάσης. δημιουργώντας έναν οικονομικά πρόσφορο τρόπο λειτουργίας των μετασχηματιστών .

Ο οικονομικός τρόπος λειτουργίας των μετασχηματιστών νοείται ως ένας τρόπος που εξασφαλίζει ελάχιστες απώλειες ισχύος στους μετασχηματιστές. Σε αυτή την περίπτωση, επιλύεται το πρόβλημα της επιλογής του βέλτιστου αριθμού μετασχηματιστών εργασίας.

Τέτοιοι υποσταθμοί μετασχηματιστών μπορούν να είναι οικονομικοί όσον αφορά τη μέγιστη σύγκλιση της τάσης 6-10 kV προς τους καταναλωτές ενέργειας, μειώνοντας το μήκος των δικτύων στο 1 kV λόγω της αποκέντρωσης του μετασχηματισμού της ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, το πρόβλημα επιλύεται υπέρ της χρήσης δύο υποσταθμών ενός μετασχηματιστή έναντι ενός υποσταθμού δύο μετασχηματιστών.

Οι υποσταθμοί μετασχηματιστών με δύο μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται με υπεροχή των ηλεκτρικών καταναλωτών των κατηγοριών I και II. Σε αυτήν την περίπτωση, η ισχύς των μετασχηματιστών επιλέγεται έτσι ώστε όταν ένας από αυτούς φύγει από την εργασία, ο άλλος μετασχηματιστής με επιτρεπόμενη υπερφόρτωση θα αναλάβει το φορτίο όλων των καταναλωτών (σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να απενεργοποιηθούν προσωρινά οι ηλεκτρικοί καταναλωτές της κατηγορίας III). Τέτοιοι υποσταθμοί είναι επίσης επιθυμητοί, ανεξάρτητα από την κατηγορία χρηστών, με την παρουσία ανομοιόμορφου ημερήσιου ή ετήσιου προγράμματος φόρτωσης.Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι επωφελές να αλλάξετε τη συνδεδεμένη ισχύ των μετασχηματιστών, για παράδειγμα, παρουσία εποχιακών φορτίων, μία ή δύο βάρδιες λειτουργούν με σημαντικά διαφορετικό φορτίο μετατόπισης.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος ένας οικισμός, μια συνοικία μιας πόλης, ένα εργαστήριο, μια ομάδα εργαστηρίων ή μια ολόκληρη επιχείρηση μπορεί να παρέχεται από έναν ή περισσότερους υποσταθμούς μετασχηματιστών. Η δυνατότητα κατασκευής υποσταθμών ενός ή δύο μετασχηματιστών καθορίζεται ως αποτέλεσμα τεχνικής και οικονομικής σύγκρισης πολλών επιλογών για το σύστημα τροφοδοσίας... Το κριτήριο για την επιλογή μιας επιλογής είναι το ελάχιστο μειωμένο κόστος για την κατασκευή του σύστημα τροφοδοσίας. Οι συγκριτικές επιλογές θα πρέπει να διασφαλίζουν το απαιτούμενο επίπεδο αξιοπιστίας τροφοδοσίας.

Στα συστήματα τροφοδοσίας βιομηχανικών επιχειρήσεων, χρησιμοποιούνται συχνότερα οι ακόλουθες χωρητικότητες μονάδων μετασχηματιστών: 630, 1000, 1600 kV × A, στα ηλεκτρικά δίκτυα των πόλεων — 400, 630 kV × A. Η πρακτική σχεδιασμού και λειτουργίας έχει δείξει πρέπει να χρησιμοποιείτε τον ίδιο τύπο μετασχηματιστών με την ίδια ισχύ, καθώς η ποικιλομορφία τους δημιουργεί ταλαιπωρία στη συντήρηση και προκαλεί πρόσθετο κόστος επισκευής.

Επιλογή ισχύος μετασχηματιστών σε υποσταθμούς μετασχηματιστών

Γενικά, η επιλογή των μετασχηματιστών ισχύος γίνεται με βάση τα ακόλουθα βασικά δεδομένα εισόδου: το εκτιμώμενο φορτίο της εγκατάστασης τροφοδοσίας, η διάρκεια του μέγιστου φορτίου, ο ρυθμός αύξησης των φορτίων, το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας, η φέρουσα ικανότητα των μετασχηματιστών και το οικονομικό τους φορτίο.

Το κύριο κριτήριο για την επιλογή της μονάδας ισχύος των μετασχηματιστώνηλεκτρικός υποσταθμός είναι, όπως και στην επιλογή του αριθμού των μετασχηματιστών, ένα ελάχιστο μειωμένο κόστος που προκύπτει με βάση μια τεχνική και οικονομική σύγκριση των επιλογών.

Κατά προσέγγιση, η επιλογή της μοναδιαίας ισχύος των μετασχηματιστών μπορεί να γίνει σύμφωνα με τη συγκεκριμένη πυκνότητα φορτίου σχεδιασμού (kV × A / m2) και το πλήρες φορτίο σχεδιασμού του χώρου (kV × A).

Με ειδική πυκνότητα φορτίου έως 0,2 kV × A / m2 και συνολικό φορτίο έως 3000 kV × A, συνιστάται η χρήση 400 μετασχηματιστών. 630; 1000 kVA με δευτερεύουσα τάση 0,4 / 0,23 kV. Σε συγκεκριμένη πυκνότητα και συνολικό φορτίο πάνω από τις καθορισμένες τιμές, οι μετασχηματιστές χωρητικότητας 1600 και 2500 kVA είναι πιο οικονομικοί.

Ωστόσο, αυτές οι συστάσεις δεν είναι επαρκώς τεκμηριωμένες λόγω των ταχέως μεταβαλλόμενων τιμών του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού και ειδικότερα του TP.

Στην πρακτική σχεδιασμού, οι μετασχηματιστές των υποσταθμών μετασχηματιστών επιλέγονται συχνά σύμφωνα με το φορτίο σχεδιασμού της εγκατάστασης και τους συνιστώμενους συντελεστές του οικονομικού φορτίου των μετασχηματιστών Kze = СР / Сн.т., σύμφωνα με τα δεδομένα του πίνακα.

Συνιστώμενοι συντελεστές φορτίου μετασχηματιστών για συνεργείο TP

Συντελεστής φορτίου μετασχηματιστή Τύπος υποσταθμού μετασχηματιστή και φύση του φορτίου 0,65 ... 0,7 Δύο υποσταθμοί μετασχηματιστών μετασχηματιστών με κυρίαρχο φορτίο κατηγορίας I 0,7 ... 0,8 Υποσταθμοί μετασχηματιστών απλού μετασχηματιστή με κυρίαρχο φορτίο κατηγορίας ΙΙ παρουσία αμοιβαίου πλεονασμού σε βραχυκυκλωτήρες με άλλους υποσταθμούς σε δευτερεύουσα τάση 0,9 … 0,95 υποσταθμοί μετασχηματιστών με φορτίο κατηγορίας ΙΙΙ ή με κυρίαρχο φορτίο κατηγορίας ΙΙ με δυνατότητα χρήσης αποθέματος μετασχηματιστών

Όταν επιλέγετε την ισχύ των μετασχηματιστών, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η χωρητικότητα φορτίου τους.

Κάτω από τη χωρητικότητα φορτίου του μετασχηματιστή, το σύνολο των επιτρεπόμενων φορτίων, των συστηματικών και έκτακτων υπερφορτώσεων γίνεται κατανοητό από τον υπολογισμό της θερμικής φθοράς της μόνωσης του μετασχηματιστή. Εάν δεν λάβετε υπόψη τη φέρουσα ικανότητα των μετασχηματιστών, τότε μπορείτε να υπερεκτιμήσετε αδικαιολόγητα την ονομαστική τους ισχύ κατά την επιλογή, κάτι που είναι οικονομικά ανέφικτο.

Στην πλειονότητα των υποσταθμών, το φορτίο στους μετασχηματιστές ποικίλλει και παραμένει κάτω από το ονομαστικό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ένα σημαντικό μέρος των μετασχηματιστών επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τη λειτουργία μετά την ανάγκη και επομένως συνήθως παραμένουν υποφορτισμένοι για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, οι μετασχηματιστές ισχύος έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε επιτρεπόμενη θερμοκρασία περιβάλλοντος + 40 ° C. Στην πραγματικότητα, λειτουργούν υπό κανονικές συνθήκες σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος έως 20 ... 30 ° C. Επομένως, ένας μετασχηματιστής ισχύος σε μια συγκεκριμένη στιγμή μπορεί να υπερφορτωθεί, λαμβάνοντας υπόψη τις περιστάσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, χωρίς να καταστραφεί η καθορισμένη διάρκεια ζωής (20 ... 25 έτη).

Με βάση μελέτες διαφορετικών τρόπων λειτουργίας μετασχηματιστών, αναπτύχθηκε το GOST 14209-85, το οποίο ρυθμίζει τα επιτρεπτά συστηματικά φορτία και τις υπερφορτώσεις έκτακτης ανάγκης μετασχηματιστών λαδιού ισχύος γενικής χρήσης με χωρητικότητα έως 100 mV × A συμπεριλαμβανομένων των τύπων ψύξης M, D , DC και C , λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία του μέσου.

Για τον προσδιορισμό συστηματικών φορτίων και υπερφορτώσεων έκτακτης ανάγκης σύμφωνα με το GOST 14209-85, είναι επίσης απαραίτητο να γνωρίζουμε το αρχικό φορτίο που προηγείται της υπερφόρτωσης και τη διάρκεια της υπερφόρτωσης. Αυτά τα δεδομένα προσδιορίζονται από την πραγματική αρχική καμπύλη φορτίου (φαινομενική ισχύ ή ρεύμα) που μετατρέπεται σε θερμικό ισοδύναμο σε μια ορθογώνια καμπύλη δύο ή πολλών σταδίων.

Λόγω της ανάγκης ύπαρξης πραγματικής αρχικής καμπύλης φορτίου, μπορεί να πραγματοποιηθεί υπολογισμός των επιτρεπόμενων φορτίων και υπερφορτώσεων σύμφωνα με τους υπάρχοντες υποσταθμούς για να ελεγχθεί το παραδεκτό του υπάρχοντος προγράμματος φορτίου, καθώς και να καθοριστούν οι πιθανές επιλογές για ημερήσια προγράμματα με μέγιστες τιμές των συντελεστών φορτίου την προηγούμενη στιγμή της λειτουργίας υπερφόρτωσης και στη λειτουργία υπερφόρτωσης.

Στα στάδια σχεδιασμού του υποσταθμού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τυπικές καμπύλες φορτίου ή, σύμφωνα με τις συστάσεις που προτείνονται επίσης στο GOST 14209-85, να επιλεγεί η ισχύς του μετασχηματιστή σύμφωνα με τις συνθήκες υπερφόρτωσης έκτακτης ανάγκης.

Στη συνέχεια, για υποσταθμούς όπου είναι δυνατή η υπερφόρτωση έκτακτης ανάγκης μετασχηματιστών (δύο μετασχηματιστή, ένας μετασχηματιστής με εφεδρικές συνδέσεις στη δευτερεύουσα πλευρά), εάν είναι γνωστό το υπολογιζόμενο φορτίο της τοποθεσίας Sp και ο συντελεστής επιτρεπόμενης υπερφόρτωσης έκτακτης ανάγκης Kz.av, Η ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή προσδιορίζεται ως

Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών = Sp / Kz.av

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η φόρτωση του μετασχηματιστή πέραν της ονομαστικής του ισχύος επιτρέπεται μόνο όταν το σύστημα ψύξης του μετασχηματιστή είναι σε καλή κατάσταση λειτουργίας και είναι πλήρως ενεργοποιημένο.

Όσον αφορά τα τυπικά γραφήματα, είναι επί του παρόντος σχεδιασμένα για περιορισμένο αριθμό κόμβων φορτίου.

Δεδομένου ότι η επιλογή του αριθμού και της ισχύος των μετασχηματιστών, ειδικά των υποσταθμών καταναλωτών 6-10 / 0,4-0,23 kV, συχνά καθορίζεται κυρίως από έναν οικονομικό παράγοντα, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η αντιστάθμιση της άεργου ισχύος στα ηλεκτρικά δίκτυα χρήστης.

Αντισταθμίζοντας την άεργο ισχύ σε δίκτυα έως 1 kV, είναι δυνατό να μειωθεί ο αριθμός των υποσταθμών μετασχηματιστών 10 / 0,4, η ονομαστική τους ισχύς. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για βιομηχανικούς χρήστες, σε δίκτυα έως 1 kV, τα οποία πρέπει να αντισταθμίσουν σημαντικές τιμές αντιδρώντων φορτίων. Η υπάρχουσα μεθοδολογία για τον σχεδιασμό αντιστάθμισης αέργου ισχύος σε ηλεκτρικά δίκτυα βιομηχανικών επιχειρήσεων και συνεπάγεται την επιλογή της χωρητικότητας των αντισταθμιστικών συσκευών με ταυτόχρονη επιλογή του αριθμού των μετασχηματιστών του υποσταθμού και της χωρητικότητάς τους.

Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, η πολυπλοκότητα των άμεσων οικονομικών υπολογισμών, ενόψει των ταχέως μεταβαλλόμενων δεικτών του κόστους κατασκευής του υποσταθμού και του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας, στο σχεδιασμό νέων και ανακατασκευής υφιστάμενων καταναλωτικών υποσταθμών 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, η επιλογή ισχύος του μετασχηματιστή ισχύος μπορεί να γίνει ως εξής:

— σε βιομηχανικά δίκτυα:

α) επιλέξτε τη μονάδα ισχύος των μετασχηματιστών σύμφωνα με τις συστάσεις για τη συγκεκριμένη πυκνότητα του φορτίου σχεδιασμού και το πλήρες φορτίο σχεδιασμού της εγκατάστασης·

β) ο αριθμός των μετασχηματιστών του υποσταθμού και η ονομαστική ισχύς τους πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με τις οδηγίες σχεδιασμού αντιστάθμιση άεργου ισχύος σε ηλεκτρικά δίκτυα βιομηχανικών επιχειρήσεων.

γ) η επιλογή της ισχύος των μετασχηματιστών πρέπει να πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τους συνιστώμενους συντελεστές φορτίου και τις επιτρεπόμενες υπερφορτώσεις έκτακτης ανάγκης των μετασχηματιστών.

δ) παρουσία τυπικών χρονοδιαγραμμάτων φορτίου, η επιλογή πρέπει να γίνει σύμφωνα με το GOST 14209-85, λαμβάνοντας υπόψη την αντιστάθμιση της άεργου ισχύος σε δίκτυα έως 1 kV.

— στα αστικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας:

α) με διαθέσιμες τυπικές καμπύλες φορτίου του υποσταθμού, η επιλογή της ισχύος του μετασχηματιστή πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το GOST 14209-85.

β) γνωρίζοντας το είδος του φορτίου του υποσταθμού, ελλείψει τυπικών χρονοδιαγραμμάτων του, καλό είναι να γίνει η επιλογή σύμφωνα με τις μεθοδολογικές οδηγίες.

Ενα παράδειγμα. Η επιλογή του αριθμού και της χωρητικότητας των μετασχηματιστών των υποσταθμών μετασχηματιστών συνεργείου σύμφωνα με τα ακόλουθα αρχικά δεδομένα: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; κατηγορία ηλεκτρικών δεκτών του συνεργείου ανάλογα με τον βαθμό αξιοπιστίας του τροφοδοτικού — 3.

Απάντηση. Πλήρης σχεδιαστική ικανότητα του συνεργείου.

Από δύναμη σχεδιασμού (377 kV × A) το απαιτούμενο επίπεδο αξιοπιστίας τροφοδοσίας (κατηγορία 3 καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας) μπορεί να ληφθεί ως υποσταθμός μονής μεταφοράς με ισχύ μετασχηματιστή Snt = 400 kV × A.

Ο συντελεστής φορτίου του μετασχηματιστή θα είναι

που πληροί τις σχετικές απαιτήσεις.