ТРАНСФОРМАТОРНІ ПІДСТАНЦІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

ТРАНСФОРМАТОРНІ ПІДСТАНЦІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

При виборі типу трансформаторної підстанції в системах електропостачання необхідно враховувати безліч чинників. Грамотний підхід до справи дозволить уникнути неприємностей при експлуатації трансформаторних підстанцій. У кожному конкретному випадку необхідно враховувати реальні умови експлуатації обладнання, що забезпечить більш повне відображення порівнюваних техніко-економічних показників і оптимальний його вибір.

застосування
Як правило, в системах електропостачання застосовуються одне і двотрансформаторні підстанції. Застосування трехтрансформаторних підстанцій викликає додаткові витрати і підвищує річні експлуатаційні витрати. Трехтрансформаторние підстанції використовуються рідко, як вимушене рішення, при реконструкції, розширенні підстанції, при системі роздільного харчування силової та освітлювальної навантажень, при харчуванні різкозмінних навантажень.

Однотрансформаторні ТП 6-10 / 0,4 кВ застосовуються при харчуванні навантажень, що допускають перерву електропостачання на час ≤1 добу., Необхідний для ремонту або заміни пошкодженого елемента (живлення електроприймачів III категорії), а також для живлення електроприймачів II категорії, за умови резервування потужності по перемичках на вторинному напрузі або при наявності складського резерву трансформаторів.

Однотрансформаторні ТП вигідні ще й в тому відношенні, що якщо робота підприємства супроводжується періодами малих навантажень, то можна за рахунок наявності перемичок між трансформаторними підстанціями на вторинній напрузі відключати частину трансформаторів, створюючи цим економічно доцільний режим роботи обладнання.

Під економічним режимом роботи трансформаторів розуміється режим, який забезпечує мінімальні втрати потужності в трансформаторах. В даному випадку вирішується завдання вибору оптимальної кількості працюючих трансформаторів.

Такі трансформаторні підстанції можуть бути економічні і в плані максимального наближення напруги 6-10 кВ до електроприймачів, зменшуючи протяжність мереж до 1 кВ за рахунок децентралізації трансформування електричної енергії. У цьому випадку питання вирішується на користь застосування двох однотрансформаторних в порівнянні з одного двохтрансформаторної підстанцією.

Двотрансформаторних ТП застосовуються при переважанні електроприймачів I і II категорій. При цьому потужність трансформаторів вибирається такий, щоб при виході з роботи одного, інший трансформатор з урахуванням допустимого перевантаження прийняв би на себе навантаження всіх споживачів (в цій ситуації можна тимчасово відключити електроприймачі III категорії). Такі підстанції бажані і незалежно від категорії споживачів при наявності нерівномірного добового або річного графіка навантаження. У цих випадках вигідно змінювати приєднану потужність трансформаторів, наприклад, при наявності сезонних навантажень, одне або двозмінній роботи зі значною различающейся завантаженням змін.

Електропостачання населеного пункту, мікрорайону міста, цеху, групи цехів або всього підприємства може бути забезпечено від однієї або декількох трансформаторних підстанцій. Доцільність спорудження одне або двотрансформаторних підстанцій визначається в результаті техніко-економічного порівняння кількох варіантів системи електропостачання. Критерієм вибору варіанту є мінімум приведених витрат на спорудження системи електропостачання. Порівнянні варіанти повинні забезпечувати необхідний рівень надійності електропостачання.

У системах електропостачання промислових підприємств найбільше застосування знайшли такі поодинокі потужності трансформаторів: 630, 1000, 1600 кВА, в електричних мережах міст - 400, 630 кВА. Практика проектування і експлуатації показала необхідність застосування однотипних трансформаторів однакової потужності, тому що різноманітність їх створює незручності в обслуговуванні і викликає додаткові витрати на ремонт.

вибір

У загальному випадку вибір потужності трансформаторів проводиться на підставі таких основних вихідних даних: розрахункового навантаження об'єкта електропостачання, тривалості максимуму навантаження, темпів зростання навантажень, вартості електроенергії, електричного навантаження на трансформаторів і їх економічної завантаження.

Основним критерієм вибору одиничної потужності трансформаторів є, як і при виборі кількості трансформаторів, мінімум приведених витрат, отриманий на основі техніко-економічного порівняння варіантів.

Орієнтовно вибір одиничної потужності трансформаторів може виконуватися по питомій щільності розрахункового навантаження (кВА / м2) і повної розрахункового навантаження об'єкта (кВА).
При питомій щільності навантаження до 0, 2 до В х А / м 2 і сумарною навантаженні 3000 кВА доцільно застосовувати трансформатори 400; 630; 1000 кВА з вторинною напругою 0,4 / 0,23 кВ. При питомої щільності і сумарною навантаженні перевищує зазначені величини більш економічні трансформатори потужністю 1600 і 2500 кВА.
Однак ці рекомендації не є достатньо обґрунтованими внаслідок швидкозмінних цін на електрообладнання і зокрема ТП.

При виборі потужності трансформаторів важливим є правильний облік їх здатності навантаження. Під здатністю навантаження трансформатора розуміється сукупність допустимих навантажень, систематичних і аварійних перевантажень з розрахунку теплового зносу ізоляції трансформатора. Якщо не враховувати Енергетика / Устаткування трансформаторні підстанції з навантаженням III категорії або з переважною навантаженням II категорії при можливості використання складського резерву трансформаторів Рис.1. Однотрансформаторні підстанція Джерело: //comfords.ucoz.net. Техрада №8 / серпень / 2013 року 31 Устаткування / Енергетика навантажувальну здатність трансформаторів, то можна необгрунтовано завищити при виборі їх номінальну потужність, що економічно недоцільно.
На значній більшості підстанцій навантаження трансформаторів змінюється і протягом тривалого часу залишається нижчою за номінальну. Значна частина транс форматорів вибирається з урахуванням післяаварійного режиму, і тому нормально вони залишаються тривалий час недовантаженими. Крім того, силові трансформатори розраховуються на роботу при допустимій температурі навколишнього середовища, рівній + 40 ° С. Насправді вони працюють в звичайних умовах при температурі середовища до 20-30 ° С. Отже, силовий трансформатор в певний час може бути перевантажений з урахуванням розглянутих вище обставин без жодного збитку для встановленого йому терміну служби (20-25 років).
На підставі досліджень різних режимів роботи трансформаторів розроблений ГОСТ 14209-85, що регламентує допустимі систематичні навантаження та аварійні перевантаження силових масляних трансформаторів загального призначення потужністю до 100 мВхА включно з видами охолодження М, Д, ДЦ і Ц з урахуванням температури охолодження середовища.
Для визначення систематичних навантажень і аварійних перевантажень відповідно до ГОСТ 14209-85 необхідно також знати початкове навантаження, що передує перевантаження і тривалість перевантаження. Ці дані визначаються по реальному вихідного графіку навантаження (повної потужності або струму), перетвореному в еквівалентний в тепловому відношенні в прямокутний двох- або багатоступінчастий графік.
У зв'язку з необхідністю мати реальний вихідний графік навантаження розрахунок допустимих навантажень і перевантажень може бути виконаний для діючих підстанцій з метою перевірки допустимості існуючого графіка навантаження, а також з метою визначення можливих варіантів добових графіків з максимальними значеннями коефіцієнтів завантаження в попередній момент режиму перевантаження і в режимі перевантаження.
На стадії проектування підстанцій можна використовувати типові графіки навантажень або відповідно до рекомендацій, також пропонованими в ГОСТ 14209-85 вибирати потужність транс- форматорів за умовами аварійних перевантажень.
Тоді для підстанцій, на яких можлива аварійна перевантаження трансформаторів (дво- трансформаторні, однотрансформаторні з резервними зв'язками по вторинній стороні), якщо відома розрахункове навантаження об'єкта Sp і коефіцієнт допустимої аварійної перевантаження Kз.ав, номінальна потужність трансформатора визначається, як Sн.т. = Sp / Kз.ав.
Слід також зазначити, що навантаження трансформатора понад його номінальної потужності допускається лише при справному і повністю включеній системі охолодження трансформатора.
Що стосується типових графіків, то сьогодні вони розроблені для обмеженого коліче- ства вузлів навантажень.
Так як вибір кількості і потужності трансформаторів, особливо споживчих підстанцій 6-10 / 0,4-0,23 кВ, визначається часто в основному економічним фактором, то істотним при цьому є врахування компенсації реактивної потужності в електричних мережах споживача.
Компенсуючи реактивну потужність в мережах до 1 кВ, можна зменшити кількість трансформаторних підстанцій 10 / 0,4, їх номінальну потужність. Особливо це істотно для промислових споживачів, в мережах до 1 кВ яких приходиться компенсувати значні величини реактивних навантажень. Існуюча методика з проектування компенсації реактивної потужності в електричних мережах промислових підприємств і передбачає вибір потужності компенсуючих пристроїв з одночасним вибором кількості трансформаторів підстанцій і їх потужності.
Таким чином, складність безпосередніх економічних розрахунків, зважаючи на бистроменяю- трудящих вартісних показників будівництва підстанцій і вартості електроенергії, при проектуванні нових і реконструкції діючих споживчих підстанцій 6-10 / 0,4-0,23 кВ вибір потужності силових трансформаторів може бути виконаний таким чином.
У мережах промислових підприємств:
• одиничну потужність трансформаторів вибирати відповідно до рекомендацій питомої щільності розрахункового навантаження і повної розрахункового навантаження об'єкта;
• кількість трансформаторів підстанції та їх номінальну потужність вибирати відповідно до вказівок по проектуванню компенсації реактивної потужності в електричних мережах промислових підприємств; •