Subestacions transformadores en sistemes d'alimentació
Àmbits d'aplicació de les subestacions d'un i dos transformadors
Per regla general, s'utilitzen sistemes d'alimentació de subestacions d'un i dos transformadors... L'ús de tres subestacions transformadores provoca costos de capital addicionals i augmenta els costos anuals d'explotació. Tres subestacions transformadores rarament s'utilitzen com a solució forçada durant la reconstrucció, l'ampliació d'una subestació, amb un sistema d'alimentació independent per a càrregues elèctriques i d'il·luminació, quan es subministren càrregues alternes bruscament.
Les subestacions de transformació amb un transformador 6-10 / 0,4 kV s'utilitzen quan es subministren càrregues que permeten la interrupció del subministrament d'energia durant un període no superior a 1 dia, que és necessari per a la reparació o substitució d'un element danyat (subministrament dels consumidors d'energia). de categoria III), així com per a l'alimentació de consumidors d'energia de la categoria II, subjecte a la reducció de l'alimentació mitjançant ponts de la tensió secundària o en presència d'una reserva d'estoc de transformadors.
Les subestacions transformadores amb un transformador també són útils en el sentit que si el funcionament de l'empresa s'acompanya de períodes de baixa càrrega, és possible, a causa de la presència de ponts entre les subestacions transformadores, apagar part del transformador de tensió secundària, de manera que creant un mode d'operació econòmicament convenient dels transformadors.
El mode econòmic de funcionament dels transformadors s'entén com un mode que garanteix les pèrdues de potència mínimes als transformadors. En aquest cas, es resol el problema d'escollir el nombre òptim de transformadors de treball.
Aquestes subestacions transformadores poden ser econòmiques pel que fa a la màxima convergència de la tensió de 6-10 kV als consumidors d'energia, reduint la longitud de les xarxes a 1 kV a causa de la descentralització de la transformació de l'energia elèctrica. En aquest cas, el problema es resol a favor de l'ús de dues subestació d'un sol transformador enfront d'una subestació de dos transformadors.
S'utilitzen subestacions transformadores amb dos transformadors amb predomini de consumidors elèctrics de categories I i II. En aquest cas, la potència dels transformadors es selecciona de manera que quan un d'ells surti de funcionar, l'altre transformador amb una sobrecàrrega permesa assumirà la càrrega de tots els consumidors (en aquesta situació, és possible apagar temporalment els consumidors elèctrics de la categoria). III). Aquestes subestacions també són desitjables, independentment de la categoria d'usuaris, en presència d'un programa de càrrega desigual diari o anual.En aquests casos, és avantatjós canviar la potència connectada dels transformadors, per exemple, en presència de càrregues estacionals, un o dos torns funcionen amb una càrrega de canvi significativament diferent.
Font d'alimentació un assentament, un barri d'una ciutat, un taller, un grup de tallers o una empresa sencera poden ser proporcionats per una o més subestacions transformadores. La possibilitat de construir subestacions d'un o dos transformadors es determina com a resultat d'una comparació tècnica i econòmica de diverses opcions per al sistema d'alimentació... El criteri per triar una opció és el mínim de costos reduïts per a la construcció de la sistema d'alimentació. Les opcions comparades haurien de garantir el nivell de fiabilitat de la font d'alimentació requerida.
En els sistemes d'alimentació d'empreses industrials, s'utilitzen amb més freqüència les següents capacitats unitàries dels transformadors: 630, 1000, 1600 kV × A, a les xarxes elèctriques de les ciutats: 400, 630 kV × A. La pràctica de disseny i operació ha demostrat cal utilitzar el mateix tipus de transformadors amb la mateixa potència, ja que la seva diversitat crea inconvenients en el manteniment i provoca costos de reparació addicionals.
Selecció de potència dels transformadors a les subestacions transformadores
En general, l'elecció dels transformadors de potència es fa a partir de les següents dades bàsiques d'entrada: la càrrega estimada de la instal·lació d'alimentació, la durada de la càrrega màxima, la taxa d'augment de les càrregues, el cost de l'electricitat, la capacitat de càrrega dels transformadors i la seva càrrega econòmica.
El criteri principal per triar la potència unitària dels transformadorssubestació elèctrica és, com en la selecció del nombre de transformadors, un mínim de costos reduïts obtinguts a partir d'una comparació tècnica i econòmica de les opcions.
Aproximadament, la selecció de la potència de la unitat dels transformadors es pot fer segons la densitat de càrrega de disseny específica (kV × A / m2) i la càrrega de disseny completa del lloc (kV × A).
Amb una densitat de càrrega específica de fins a 0,2 kV × A / m2 i una càrrega total de fins a 3000 kV × A, es recomana utilitzar 400 transformadors; 630; 1000 kVA amb tensió secundària 0,4 / 0,23 kV. A una densitat específica i una càrrega total per sobre dels valors especificats, els transformadors amb una capacitat de 1600 i 2500 kVA són més econòmics.
Tanmateix, aquestes recomanacions no estan prou fonamentades a causa de la ràpida evolució dels preus dels equips elèctrics i, en particular, del TP.
En la pràctica de disseny, els transformadors de les subestacions transformadores es seleccionen sovint segons la càrrega de disseny de la instal·lació i els coeficients recomanats de la càrrega econòmica dels transformadors Kze = СР / Сн.т., d'acord amb les dades de la taula.
Factors de càrrega recomanats dels transformadors per taller TP
Factor de càrrega del transformador Tipus de subestació transformadora i naturalesa de la càrrega 0,65 ... 0,7 Dues subestacions transformadores amb una càrrega predominant de categoria I 0,7 ... 0,8 Subestacions transformadores d'un sol transformador amb una càrrega predominant de categoria II en presència de redundància mútua en ponts amb altres subestacions a tensió secundària 0,9 … 0,95 subestacions transformadores amb càrrega de categoria III o amb càrrega predominant de categoria II amb possibilitat d'utilitzar una reserva d'estoc de transformadors
En triar la potència dels transformadors, és important tenir en compte adequadament la seva capacitat de càrrega.
Sota la capacitat de càrrega del transformador, el conjunt de càrregues permeses, sobrecàrregues sistemàtiques i d'emergència s'entén a partir del càlcul del desgast tèrmic de l'aïllament del transformador. Si no teniu en compte la capacitat de càrrega dels transformadors, podeu sobreestimar injustificadament la seva potència nominal a l'hora de triar, cosa que no és pràcticament econòmica.
A la majoria de subestacions, la càrrega dels transformadors varia i es manté per sota del nominal durant molt de temps. Una part important dels transformadors es seleccionen tenint en compte el mode de post-emergència i, per tant, solen romandre sota càrrega durant molt de temps. A més, els transformadors de potència estan dissenyats per funcionar a una temperatura ambient permesa de + 40 ° C. De fet, funcionen en condicions normals a temperatures ambient de fins a 20 ... 30 ° C. Per tant, un transformador de potència en un moment determinat es pot sobrecarregar, tenint en compte les circumstàncies comentades anteriorment, sense danyar la vida útil establerta (20 ... 25 anys).
A partir d'estudis de diferents modes de funcionament dels transformadors, es va desenvolupar GOST 14209-85, que regula les càrregues sistemàtiques admissibles i les sobrecàrregues d'emergència dels transformadors d'oli de potència d'ús general amb una capacitat de fins a 100 mV × A, inclosos els tipus de refrigeració M, D. , DC i C , tenint en compte la temperatura del medi.
Per determinar les càrregues sistemàtiques i les sobrecàrregues d'emergència d'acord amb GOST 14209-85, també cal conèixer la càrrega inicial que precedeix la sobrecàrrega i la durada de la sobrecàrrega. Aquestes dades es determinen a partir de la corba de càrrega inicial real (potència o corrent aparent) convertida en equivalent tèrmic en una corba rectangular de dues o diverses etapes.
A causa de la necessitat de disposar d'una corba de càrrega original real, es pot realitzar un càlcul de càrregues i sobrecàrregues admissibles d'acord amb les subestacions existents per comprovar l'admissibilitat de l'horari de càrrega existent, així com per determinar les possibles opcions per als horaris diaris amb valors màxims dels factors de càrrega en el moment anterior del mode de sobrecàrrega i en el mode de sobrecàrrega.
En les etapes de disseny de la subestació, es poden utilitzar corbes de càrrega típiques o, d'acord amb les recomanacions proposades també a GOST 14209-85, seleccionar la potència del transformador segons les condicions de sobrecàrrega d'emergència.
Aleshores, per a les subestacions on és possible la sobrecàrrega d'emergència dels transformadors (dos transformadors, un transformador amb connexions de seguretat al costat secundari), si es coneix la càrrega calculada del lloc Sp i el coeficient de sobrecàrrega d'emergència admissible Kz.av, el La potència nominal del transformador es determina com
Universitat de Ciències Aplicades = Sp / Kz.av
També cal tenir en compte que la càrrega del transformador per sobre de la seva potència nominal només es permet quan el sistema de refrigeració del transformador està en bon estat de funcionament i completament connectat.
Pel que fa als gràfics típics, actualment estan dissenyats per a un nombre limitat de nodes de càrrega.
Atès que l'elecció del nombre i la potència dels transformadors, especialment de les subestacions de consum 6-10 / 0,4-0,23 kV, sovint està determinada principalment per un factor econòmic, és essencial tenir en compte la compensació de la potència reactiva a les xarxes elèctriques del usuari.
Compensant la potència reactiva en xarxes de fins a 1 kV, és possible reduir el nombre de subestacions transformadores 10 / 0,4, la seva potència nominal. Això és especialment important per als usuaris industrials, en xarxes de fins a 1 kV, que han de compensar valors significatius de càrregues reactives. La metodologia existent per al disseny de compensació de potència reactiva en xarxes elèctriques d'empreses industrials i implica la selecció de la capacitat dels dispositius compensadors amb la selecció simultània del nombre de transformadors de la subestació i la seva capacitat.
Així, tenint en compte l'anterior, la complexitat dels càlculs econòmics directes, tenint en compte els indicadors que canvien ràpidament dels costos de construcció de la subestació i els costos de l'electricitat, en el disseny de noves subestacions de consum i reconstrucció de les existents 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, la selecció de potència del transformador de potència es pot fer de la següent manera:
— en xarxes industrials:
a) seleccionar la potència unitària dels transformadors d'acord amb les recomanacions per a la densitat específica de la càrrega de disseny i la càrrega de disseny completa de la instal·lació;
b) El nombre de transformadors de la subestació i la seva potència nominal s'han de seleccionar d'acord amb les directrius de disseny compensació de la potència reactiva en xarxes elèctriques d'empreses industrials;
c) la selecció de la potència dels transformadors s'ha de fer tenint en compte els factors de càrrega recomanats i les sobrecàrregues d'emergència admissibles dels transformadors;
d) en presència de programes de càrrega típics, la selecció s'ha de fer d'acord amb GOST 14209-85, tenint en compte la compensació de la potència reactiva en xarxes de fins a 1 kV;
— a les xarxes elèctriques urbanes:
a) amb les corbes de càrrega típiques disponibles de la subestació, l'elecció de la potència del transformador s'ha de fer d'acord amb GOST 14209-85;
b) coneixent el tipus de càrrega de la subestació, a falta dels seus horaris típics, s'aconsella fer la tria d'acord amb les instruccions metodològiques.
Un exemple. La selecció del nombre i la capacitat dels transformadors de les subestacions transformadores de taller segons les següents dades inicials: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; categoria de receptors elèctrics del taller segons el grau de fiabilitat de la font d'alimentació — 3.
Respon. Capacitat total de disseny del taller.
Des de poder de disseny (377 kV × A) el nivell requerit de fiabilitat del subministrament d'energia (categoria 3 de consumidors d'electricitat) es pot prendre com una subestació de transport única amb una potència del transformador Snt = 400 kV × A.
El factor de càrrega del transformador serà
que compleix els requisits pertinents.