Выбор силовых трансформаторов подстанций

Выбор силовых трансформаторов осуществляются с учетом нагрузочной способности в разных режимах перегрузок при их эксплуатации. При выборе силового трансформатора нужно учитывать режимы, в которых он будет работать. Особое внимание нужно уделить режимам перегрузки трансформатора, при которых происходит ускоренный износ изоляции.

Перегрузка трансформатора – режим, вызывающий ускоренный износ изоляции. Такой режим возникает, если нагрузка на данный трансформатор окажется больше его номинальной мощности или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной. Перегрузки могут быть аварийными и систематическими.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при отказе одного из параллельно работающих трансформаторов, когда второй работает с перегрузкой номинального режима.

Систематическая перегрузка трансформаторов возможна за счет неравномерной нагрузки в течение суток или года. При недогрузке износ изоляции мал, при перегрузке износ значительно усиливается.

Выбор автотрансформаторов для первого варианта структурной схемы

Найдем коэффициент выгодности автотрансформатора:

. (3)

где — высшее напряжение сети подстанции,

— среднее напряжение сети подстанции.

.

Найдём мощность последовательной обмотки автотрансформатора для каждой ступени по формуле:

. (4)

ЗимаЛето

0–8: 0–8:

8–12: 8–16:

12–16: 16–24:

16–20:

20–24:

Зарисуем график нагрузки последовательной обмотки автотрансформатора.

На основании расчетов построим график потребления полной мощности в именованных единицах рисунок 5.

S_ВН, МВ∙А

Номинальная мощность автотрансформаторов определяется из условия:

(5)

где S_п max – максимальная передаваемая по последовательной обмотке мощность, S_п max = 73,12 МВА;

S_ном – номинальная мощность автотрансформаторов, МВА;

k_п – допустимый коэффициент перегрузки, k_п= 1,4;

k_выг –коэффициент выгодности, k_выг = 0,5.

Тогда

По найденному значению намечаем к выбору автотрансформатор марки АТДЦТН-125000/220/110 [1] с параметрами, указанными в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры автотрансформатора.

Тип

Sном, МВА

UНОМ обмоток, кВ

UК, %

DРХ, кВт DРК, кВт

IХ, %

ВН

СН

НН

В-С

В-Н

С-Н

В-С

В-Н

С-Н

АТДЦТН-125000/220/110

-

-

0,5

Так как номинальная мощность автотрансформатора больше максимальной передаваемой, т.е. автотрансформатор недогружен, делать проверку на перегрузку не будем и окончательно примем автотрансформатор марки АТДЦТН-125000/220/110.

Выбор трансформаторов для второго варианта структурной схемы

Для схемы, изображенной на рисунке 1б, необходимо два типа трансформаторов: два трансформатора напряжением 220/10 кВ и два трансформатора напряжением 110/10 кВ.

А) Выбор трансформаторов напряжением 220/10 кВ.

Номинальная мощность трансформаторов 220/10 кВ должна удовлетворять требованию передачи максимальной мощности в сеть НН и в сеть СН, т.е.

Найдем предварительную мощность трансформаторов:

(6)

где k_пер = 1,4 – коэффициент перегрузки.

.

По найденному значению S_пред намечаем к выбору трансформатор марки ТДЦ-125000/220 [1] с параметрами, указанными в таблице 2.

Таблица 2 – Параметры трансформатора.

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
ВН	НН	холостого хода	Корот кого замыкания
ТДЦ-125000/220		13,8				0,5

Так как номинальная мощность трансформатора больше максимальной передаваемой мощности, т.е. трансформатор недогружен, то проверку выполнять не будем и окончательно примем трансформатор ТДЦ-125000/220.

Б) Выбор трансформаторов напряжением 110/10 кВ.

Номинальная мощность трансформаторов 110/10 кВ должна удовлетворять требованию передачи максимальной мощности в сеть СН, т.е.

Найдем предварительную мощность трансформаторов:

где k_пер = 1,4 – коэффициент перегрузки.

По найденному значению S_пред намечаем к выбору трансформатор марки ТДЦ-80000/110 [1] с параметрами, указанными в таблице 3.

Таблица 3 – Параметры трансформатора.

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
ВН	НН	холостого хода	короткого замыкания
ТДЦ-80000/110		10,5			10,5	0,55

Выполним проверку на перегрузочную способность выбранного типа трансформаторов. Проверка на перегрузочную способность выполняется по зимнему графику в следующей последовательности:

1. На графике рисунка 3б проводим линию номинальной нагрузки (S_ном = 80 МВА).

2. Пересечением этой линии с графиком нагрузки выделим участок наибольшей перегрузки продолжительностью .

3. Оставшуюся часть графика разбиваем на интервалы длительностью .

4. Определяем коэффициент начальной нагрузки k₁ по формуле:

, (7)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора (S_ном = 80 МВА);

S_i – мощность ступени графика ниже линии номинальной нагрузки, МВА;

– длительность интервала мощностью S_i, ч.

5. Определяем коэффициент перегрузки по формуле:

, (8)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора;

S_j – мощность ступени графика выше линии номинальной нагрузки, МВА;

– длительность интервала с мощностью S_j, ч.

.

6. Определяем коэффициент максимальной перегрузки по формуле:

, (9)

где – максимальная мощность на графике, МВА;

– номинальная мощность трансформатора, МВА.

.

7. Сравниваем значения и :

.

Следовательно, принимаем коэффициент перегрузки .

8. Корректируем продолжительность перегрузки по формуле:

. (10)

ч.

9. Эквивалентная температура охлаждающей среды для г. Йошкар-Ола в зимнее время равна –10 ⁰С. По приложению 1 [1] для системы охлаждения М и Д, коэффициента начальной нагрузки k₁ = 0,79 и продолжительности перегрузки h = 5 ч определяем допустимый коэффициент аварийной перегрузки k_доп = 1,15.

10. Так как коэффициент перегрузки k₂ = 1,13 < k_доп = 1,15, то окончательно принимаем к установке трансформатор типа ТДЦ-80000/110.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

Очень важно принять наиболее экономичный вариант сети с лучшими технико-экономическими показателями. Методику расчета возьмем со списка литературы [1]. Формула суммарных дисконтированных затрат на сооружение и эксплуатацию какого-либо объекта в течение расчетного периода (Т_р = 10 лет) имеет вид [1]:

З_д = D_экв∙K_соор + З_пот , (11)

где D_экв – эквивалентный дисконтированный множитель;

K_соор – капиталовложения на сооружение объекта, млн. руб.;

З_пот – затраты на потери электроэнергии, млн. руб.

Капиталовложения на сооружение объекта определяются по формуле[1]:

K_соор = 1,25∙K_тр + K_РУ, (12)

где K_тр – стоимость трансформаторов, млн. руб.;

K_РУ – стоимость РУ, млн. руб.

, (13)

D_р.э. – расчетный дисконтированный множитель за срок эксплуатации до окончания расчетного периода, вычисляется по формуле [1]:

, (13)

где Т_с – время строительства объекта, лет.

Затраты на потери электроэнергии определяется по формуле:

, (14)

где U_пот – издержки на возмещение потерь электроэнергии, млн. руб.

, (15)

где С – стоимость одного кВт∙ч энергии, руб./кВт∙ч;

– годовые потери электроэнергии, кВт∙ч, определяются по формуле:

, (16)

где N_з, N_л – количество зимних и летних дней в году соответственно;

S_i, S_j – нагрузка i-ой и j-ой ступени зимнего и летнего графиков соответственно;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

P_х – потери холостого хода, кВт;

P_к – потери короткого замыкания, кВт;

k – количество параллельно работающих трансформаторов.

Технико-экономический расчет первого варианта структурной схемы

Расчетный дисконтированный множитель за срок эксплуатации до окончания расчетного периода:

.

Эквивалентный дисконтированный множитель:

Капиталовложения на сооружение объекта [5]:

K_соор = 1,25∙K_тр + K_РУ = 1,25∙2·30 + (6,35 + 3,32) = 84,67 млн. руб.

Таблица 3.1- стоимость сооружаемых объектов.

Сооружаемый объект	Автотрансформатор 125000/220/110	РУВН	РУСН
Стоимость (млн.руб.)		6,35	3,32

Годовые потери электроэнергии:

Издержки на возмещение потерь электроэнергии:

млн. руб.

Затраты на потери электроэнергии:

млн. руб.

Суммарные затраты на сооружение и эксплуатацию объекта:

млн. руб.

Технико-экономический расчет второго варианта структурной схемы

Расчетный дисконтированный множитель за срок эксплуатации до окончания расчетного периода:

.

Эквивалентный дисконтированный множитель:

Капиталовложения на сооружение объекта [5]:

K_соор = 1,25∙K_тр + K_РУ = 1,25∙(2·11,5 +2·9,1) + (5,9+3,4) =60,8 млн. руб.

Таблица 3.2- стоимость сооружаемых объектов.

Сооружаемый объект	Трансформатор ТДЦ-125000/220	Трансформатор ТДЦ-80000/110	РУВН	РУСН
Стоимость (млн.руб.)	11,5	9,1	5,9	3,4

Годовые потери электроэнергии для трансформаторов 220/10:

Годовые потери электроэнергии для трансформаторов 110/10:

Издержки на возмещение потерь электроэнергии:

млн. руб.

Затраты на потери электроэнергии:

млн. руб.

Суммарные затраты на сооружение и эксплуатацию объекта:

млн. руб.

Так как суммарные затраты на сооружение и эксплуатацию первого объекта меньше соответствующих затрат на второй объект, то наиболее целесообразно использовать первый вариант структурной схемы с двумя автотрансформаторами (рисунок 1а).

Дата добавления: 2015-08-20