Проверка автотрансформаторов мощностью 125 МВА.

Четыре автотрансформатора по 125 МВА недогружены в максимальном режиме до своей номинальной мощности, следовательно, проверка на систематическую перегрузку не выполняется.

Произведем проверку на допустимость аварийной перегрузки.

Для расчета допустимости аварийной перегрузки воспользуемся упрощенным методом расчета, не учитывающим предшествующую аварийной перегрузке нагрузку трансформатора.

Исходя из типа охлаждения трансформатора - ДЦ - естественная циркуляция трансформаторного масла и принудительная циркуляцией воздуха, температура окружающей среды 10,1^оС, определяем допустимую перегрузку по мощности для послеаварийного режима. Для 8 часов в послеаварийном режиме кратность перегрузки составит 1,4 от номинальной мощности трансформатора. Фактическая загрузка автотрансформатора составит:

,

следовательно, аварийная перегрузка является недопустимой.

Для обеспечения допустимого коэффициента загрузки трансформатора по мощности предлагается использовать графики аварийного отключения электроснабжения потребителей.

Таблица 2.5

Нагрузки потребителей по категорийности

На стороне 10 кВ, МВА	На стороне 110 кВ, МВА
Всего	I категория	II категория	Всего	I категория	II категория
21,3	14,26	9,65	533,3	78,43	275,18

Исходя из требований ПУЭ, делается вывод о допустимости временного отключения потребителей III и II категорий.

Для обеспечения условия выдержки послеаварийной перегрузки на момент возникновения аварии и до ее ликвидации и включения нормальной схемы электроснабжения в момент пика нагрузок требуется отключение потребителей такой мощности, чтобы . Таким образом, максимально требуемое отключение мощности:

, , .

Для обеспечения максимально-допустимой мощности в размере необходимо произвести отключение потребителей III категории на стороне 110 кВ — 29,7 МВА.

Выбирается автотрансформатор АТДЦТН-125000/220/110-У1 производства ОАО «Электрозавод» со следующими техническими характеристиками:

Таблица 2.6

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальное напряжение сторон, кВ ВН/СН/НН	230/121/10,5
Номинальная частота тока, Гц
Схема и группа соединения обмоток	Ун авто / Ун -0-11
Регулирование напряжения	РПН в линии СН ±12% ±6% ступеней
Потери ХХ, кВт
Потери КЗ, кВт	ВН-СН - 277; ВН-НН - 210; СН-НН – 220.
Напряжение короткого замыкания, % ВН-СН/ВН-НН/СН-НН	11/45/28
Ток холостого хода, %	0,045
Габаритные размеры длина х ширина х высота	7238 х 3238 х 3282
Масса полная, кг
Масса масла, кг
Стоимость, тыс. руб. без НДС

2.3.4. Выбор мощности автотрансформатора 220/110 кВ на основе технико-экономического сравнения.

При сравнении вариантов с равным уровнем надежности электрооборудования рекомендуется пользоваться формулой приведенных затрат: .

В состав капитальных затрат автотрансформатора включаются все основные расходы, связанные с его приобретением, доставкой и монтажом.

В состав ежегодных издержек по эксплуатации входят: амортизационные отчисления на капитальный ремонт и восстановление (реновация); расходы на эксплуатацию, включающие в себя расходы на зарплату персонала, текущий ремонт и общеподстанционные расходы; стоимость потерь электроэнергии.

В состав ущерба входят экономические потери от недоотпуска электроэнергии.

Формула для расчета ежегодных издержек имеет вид:

,

где - амортизационные отчисления на восстановление и капитальный ремонт, определяются по формуле , где - капитальные вложения; - норма амортизационных отчислений (6,3 % для РУ и силового электротехнического оборудования); - расходы на эксплуатацию, включающие в себя расходы на заработную плату персонала ПС, общеподстанционные расходы и расходы на текущий ремонт, определяются по формуле , где - капитальные вложения; - норма эксплуатационных отчислений (2,4 % для РУ и силового электротехнического оборудования); - составляющие издержек на покрытие потерь электроэнергии.

Ежегодные издержки на покрытие потерь электроэнергии в автотрансформаторе составляют:

,

где - количество автотрансформаторов; - максимальная мощность нагрузки обмоток ВН, СН и НН автотрансформатора, МВА; - номинальная мощность автотрансформатора при нормальной нагрузке, кВА; - потери в обмотках ВН, СН и НН автотрансформатора при номинальной нагрузке, кВт; - потери в стали автотрансформатора при номинальном напряжении, кВт; - годовое число часов максимальных потерь, ч; - время работы автотрансформатора, ч (включает работы в течение всего года t = 8760 ч); - удельные затраты на возмещение потерь электроэнергии соответственно в меди и стали автотрансформаторов, руб./МВт∙ч, принимаются равными 310 руб./МВт∙ч.

Капитальные затраты для варианта № 1 для четырех автотрансформаторов:

- 395440 тыс. руб. - затраты на приобретение;

- 8699,68 тыс. руб. - затраты на доставку;

- 4112,58 тыс. руб. - затраты на монтаж.

Капитальные затраты для варианта № 2 для четырех автотрансформаторов:

- 270000 тыс. руб. - затраты на приобретение;

- 5940 тыс. руб. - затраты на доставку;

- 2808 тыс. руб. - затраты на монтаж.

Ежегодные издержки для варианта № 1:

, ,

Ежегодные издержки для варианта № 2:

, ,

Для варианта №1 народнохозяйственный ущерб не рассчитывается, так как не предполагается аварийного отключения потребителей.

Для варианта №2 народнохозяйственный ущерб составит:

Годовое потребление электроэнергии:

где - отключаемая мощность в послеаварийном режиме, — время использования максимума нагрузки для предприятий, которых затрагивает ограничение в поставке электроэнергии.

Коэффициент вынужденного простоя: , где - среднее время восстановления для данного трансформатора, - продолжительность текущего ремонта.

Годовой объем недополученной электроэнергии:

Математическое ожидание ущерба:

где — удельный ущерб от аварийного недоотпуска электроэнергии для предприятий, руб/МВт∙ч.

Таблица 2.7

Технико-экономическое сравнение двух вариантов

Статья расхода	Затраты, тыс. руб.
Вариант № 1 (4х200 МВА)	Вариант № 2 (4х125 МВА)
1. Капитальные вложения
1.1. Приобретение	47452,8
1.2. Доставка	1043,96	712,8
1.3. Монтаж	493,51	336,96
2. Ежегодные издержки
2.1. Амортизационные отчисления	24912,72
2.2. Эксплуатационные издержки	9490,56
2.3. Издержки на покрытие потерь	1183,832	1543,038
3. Ущерб от перерыва в электроснабжении	-	99346,044
Итого:	84577,38	157828,84

На основании технико-экономического сравнения делается вывод о предпочтительности варианта №1.

2.3.5. Выбор автотрансформаторов 500/220 кВ

Производится аналогично выбору автотрансформаторов 220/110 кВ.

Выбор номинальной мощности силовых автотрансформаторов осуществляется по имеющемуся суточному графику нагрузки (Рис. 2.11.).

Рис. 2.11. График электрических нагрузок на АТ 500/220 кВ

Для подсчёта допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в эквивалентный двухступенчатый график.

Предполагая, что мощность трансформатора неизвестна, для преобразования графика используем приближённый подход. Найдём среднюю нагрузку из суточного графика по формуле:

На исходном графике нагрузки трансформатора выделяется пиковая часть из условия и проводится линия номинальной мощности трансформатора , она же линия относительной номинальной нагрузки . На графике выделяется участок перегрузки продолжительностью .

Оставшаяся часть исходного графика с меньшей нагрузкой разбивается на интервалов , а затем определяются значения _, , .

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика рассчитывается по формуле:

,

Участок перегрузки на исходном графике нагрузки разбиваем на интервалов в каждом интервале, а затем определим значения , , .

Предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки в интервале считается по формуле:

Полученное значение сравниваем с () исходного графика нагрузки: Принимается .

Рис. 2.12. Эквивалентный двухступенчатый график электрических нагрузок на АТ 500/220 кВ

С учетом вида системы охлаждения автотрансформатора, постоянной времени его нагрева и эквивалентной температуры окружающей среды, пользуясь таблицей 2.2, выбирается соответствующая таблица нагрузочной способности, зависимость К₂ =ƒ(K₁), приведенная в МЭК 354-91. Под эквивалентной температурой понимают температуру окружающей среды, зависящую от средне­месячных и среднегодовых температур климатической зоны расположения подстанции. ДЦ (OF), +10⁰С, мощность свыше 125000 кВА => Таблица 2.8. По таблице 2.8 с учетом коэффициентов начальной нагрузки К₁ и максимальной нагрузки К₂ определяется допустимая продолжительность перегрузки в часах и сравнивается со временем максимума заданного суточного графика. Делается заключение о допустимости такого режима работы трансформатора в течение зимнего и летнего периодов.

Таблица 2.8

t. ч	К1
	0,25	0,5	0,7	0,8	0,9	1,0
0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 24,0	1,5 1,5 1,38 1,26 1,17 1,08	1,5 1,5 1,37 1,25 1,17 1,08	1,5 1,48 1,34 1,24 1,17 1,08	1,5 1,45 1,33 1,23 1,15 1,08	1,5 1,41 1,3 1,22 1,15 1,08	1,44 1,34 1,26 1,19 1,14 1,08

По полученным значениям и при средней температуре охлаждающей среды за время действия графика по таблице 2.2 определяем допустимое время перегрузки ~8 ч.

По условиям аварийных перегрузок при выборе трансформаторов нужно воспользоваться таблицей 2.9. Допустимость аварийных перегрузок лимитируется не износом изоляции, а предельно допустимыми температурами для обмотки и масла не более 140°С и 115°С соответственно.

При продолжительности перегрузки 6 часов, годовой эквивалентной температурой +10,1 ⁰С и типом охлаждения ДЦ принимаем коэффициент перегрузки – .

Таблица 2.9

Продол­житель­ность пе­регрузки, ч	Эквивалентная температура охлаждающего воздуха, °С
-10		+ 10	+20	+30
М, Д	ДЦ	М, Д	ДЦ, Ц	М, Д	ДЦ, Ц	М, Д	ДЦ, Ц	М, Д	ДЦ, Ц
4,0	1,7	1,5	1,7	1,5	1,6	1,4	1,4	1,4	1,3	1,3
6,0	1,6	1,5	1,5	1,5	1,5	1,4	1,4	1,4	1,3	1,3
8,0	1,6	1,5	1,5	1,5	1,4	1,4	1,3	1,4	1,2	1,3
	1,5	1,5	1,5	1,5	1,4	1,4	1,3	1,4	1,2	1,3
	1,5	1,5	1,5	1,5	1,4	1,4	1,3	1,4	1,2	1,3

Номинальная мощность силового автотрансформатора находится из выражения:

Максимальная мощность трехфазных автотрансформаторов, выпускаемых сегодня промышленностью, составляет 500 МВА. При использовании автотрансформатора с такой мощностью, с учетом надёжной передачи мощности необходимо установить два трехфазных автотрансформатора. В данном случае это невыгодно, т.к. трехфазные автотрансформаторы на 500 МВА дорогие и имеют большие габариты. По статистике в сетях на однофазные замыкания приходится примерно 70-80 % всех замыканий. Учитывая этот факт, выбирается 2 варианта группы однофазных трансформаторов с резервной фазой: 1 вариант - 3х167000 + 167000 МВА, 2 вариант - 3х135000 + 135000 МВА.

Дата добавления: 2015-07-12