Выбор чиса и мошности трансформаторов (автотрансформаторов) связи на электростанции

Число и мощность трансформаторов (автотрансформаторов) электростанции, связывающих сборные шины РУ различных напряжений, определяются величиной перетока мощности в нормальном режиме и аварийном, когда возможно отключение самого крупного блока, генератора и трансформатора (автотрансформатора). При этом учитываются степень ответственности (категорийность) потребителей, питающихся со сборных шин электростанции и аварийный резерв мощности в энергосистеме, который принимается в пределах 10-12% от установленной мощности генераторов[1].

Если с шин электростанции питаются потребители первой и вторй категории, то необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов (автотрансформаторов).

Выбор мощности трансформаторов (автотрансформаторов) связи производится с учетом длительных (систематических) и аварийных перегрузок.

Принимая во внимание целый ряд технико-экономических преимуществ автотрансформаторов перед трансформаторами и учитывая коэффициент выгодности, целесообразно для связи сборных шин РУ различных напряжений применить по возможности автотрансформаторы (необходимо ориентировочное технико-экономическое сравнение). В большинстве случаев следует ориентироваться на установку трехфазных трансформаторов (автотрансформаторов), а группу из однофазных применять только в тех случаях, когда отечественная промышленность не выпускает трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) такой мощности или это связано с транспортными ограничениями.

При наличии трех напряжений необходимо стремится к применению трех обмоточных трансформаторов (автотрансформаторов).

Трех обмоточные трансформаторы применяются в тех случаях, когда хотя бы один из повышенных напряжений не имеет глухого заземления нейтрали. Если нейтрали в сетях в сетях обоих повышенных напряжений глухазаземлены, то целее целесообразно применять автотрансформаторы, дающие большой экономический эффект как по капитальным вложениям, так и поп потерям электроэнергии/1-6/. На электростанциях со сборными шинами генераторного напряжения суммарную мощность трансформаторов связи выбирают по условиям:

(4.1)

где – суммарная мощность трансформатора связи, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в нормальном режиме, МВА;

– максимальная нагрузка трансформатора в аварийном режиме, МВА;

– установленная мощность генераторов, работающих на сборные шины генераторного напряжения, МВА;

– нагрузка с.н. при максимальной нагрузке генераторов, МВА;

– соответственно коэффициенты допустимы систематической и аварийно перегрузок трансформаторов, определяемые по рекомендации ГОСТ /4/.

Вопрос о систематических перегрузках трансформаторов связи при проектировании ТЭЦ, как правило, не рассматривается, он возникает только в условиях эксплуатации, когда нагрузка становится отличной от расчетной. При этом используются кривые нагрузочной способности трансформаторов согласно ГОСТам [4,5,6].

На блочных электростанциях мощность трансформаторов (и мощность трансформаторов ТЭЦ, соединенных в блоке с генераторами) определяется по мощности блока с учетом нагрузки собственных нужд

(4.2)

где – номинальная мощность трансформатора, блока, МВ∙А;

– установленная мощность генератора, блока, МВ∙А;

– нагрузка собственных нужд при максимальной нагрузки генратора.

Номинальная мощность автотрансформатора блока должна удовлетворять условиям:

(4.3)

где – коэффициент типовой мощности или коэффициент выгодности автотрансформатора.

Как известно, автотрансформатор имеет электрическую связь между обмотками ВН и СН. Третья обмотка НН всегда соединена в треугольник и имеет трансформаторную связь с обмоткой ВН и СН. Автотрансформатор характеризуется номинальной (проходной) мощностью и типовой мощностью .

Связь указанных мощностей определяется через коэффициент типовой мощности автотрансформатора.

(4.4)

При выборе схемы АТ необходимо тщательно анализировать возможные режимы работы. АТ имеет следующие режимы/3/:

1) Автотрансформаторной с передачей из сети ВН в сеть СН и наоборот (третичная обмотка не нагружена);

2) Комбинированные режимы трех обмоточных автотрансформаторов наиболее часто встречаются

Характерными являются следующие два:

Режим 1. Мощность передается в напряжении ВН→СН и одновременно ВН→НН или в обратном направлении: СН→ВН и одновременно НН→ВН.

Режим 2. Мощность передается в направлении ВН→СН и одновременно НН→СН или в обратном направлении: СН→ВН и СН→НН.

В схемах, где устанавливают АТ с использованием третичной обмотки для подключении генератора, номинальная мощность определяется:

Мощность автотрансформаторов, связывающих разные сети, выбираются по максимальной величине, перетока между распределительными устройствами высокого и среднего напряжения, которая определяется по наиболее тяжелому режиму. Расчетным режимом в частности может быть выдача мощности из РУ среднего напряжения в РУ высокого напряжения, имеющее связь энергосистемы. Более тяжелым режимом может оказаться режим передачи мощности из РУ высокого напряжения в РУ среднего напряжения при максимальной нагрузке на шинах среднего напряжения и отключении одного из блоков генератор-трансформатор, присоединенных к этим шинам. Условием выбора трансформаторов связи сетей является:

(4.5)

где – величина перетока мощности между сетями А и Б, МВА.

Блочные двухобмоточные трансформаторы принимаются без регулирования напряжения под нагрузкой /4/.

Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (как блочные, так и связанные) должы иметь устройство регулирования напряжения под нагрузкой на одном из повышенных напряжений.

При выборе трансформаторов должно быть рассмотрено несколко равноценных варианта установки их числа, мощности и типа, а затем для них производятся технико – экономические сравнения. При этом в капитальные вложения включаются не только стоимость трансформаторов, но и стоимость ячеек, стоимость РУ всех напряжений. Поэтому для каждого из сравниваемых вариантов выбора трансформаторов намечается наиболее целесообразное схема электрических соединений РУ на всех напряжениях, а по ней определяется количество ячеек и стоимость РУ. Стоимость одной ячейки зависит от типа устанавливаемого в ней электрооборудования (аппаратов), определяемого по номинальным параметрам и величине токов короткого замыкания. Следовательно, для каждого варианта должен быть сделан ориентировочный расчет токов короткого замыкания.

Для технико – экономических сравнений вариантов необходимо определить не только капитальные вложения, но и стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах и реакторах. Потери энергии определяются на основе графиков электрических нагрузок.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ РАСМАТРИВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Основными техническими показателями структурной схемы являются:

1) Минимальное количество трансформаторов и автотрансформаторов;

2) Режимное гибкость, т.е. способность выдать необходимой мощности эл.сети;

3) Однотипность оборудования;

4) Равномерность износа генераторов и трансформаторов;

5) Обеспечение допустимого уровня токов в короткого замыкания.

Экономическая целесообразность схемы соединении определяются минимальными затратами.

(5.1)

где – нормативной коэффициент экономические эффективности;

К – капиталовложение на содержание электростанций тыс.тг.;

И – годовые эксплуатационные издержки тыс. тг. год;

У – ущерб не до отпуска электроэнергии, тыс. тг.

Отсутствие в настоящее время достоверных, отработанных на научно основе общепризнанных графических данных о надежности элементов энергосистем, а также о величине удельного или возможного народнохозяйственного ущерба вынуждает производит выбор схем по упрощенной формуле расчетных затрат без учета ущерба и показателей надежностей:

(5.2)

При оценке технико – экономических показателей схем электрических соединений допустимо учитывать капиталовложение только по отличающимся элементов различных вариантов схем.

При определение стоимости трансформаторных установок необходима пользоваться следующим выражением:

(5.3)

где – заводская стоимость трансформаторов, табл. 3.3[4].

λ- коэффициент, учитывающий стоимость ошиновки аппаратов грозозащиты, заземление, а также материалов определяются из табл. 10.3[4].

Для посчета капитальных вложений рекоминдуется следующая форма (табл.5.1).

Таблица 5.1

Наименование элемента	Расчетная стоим.ед.	1 вариант	2 вариант
кол.единю	сумма	кол.единю	сумма
1. Трансформатор (автотрансформатор) 2. Ячейка РУ с выключателем
Итого:			К1		К2

В годовые эксплуатационные расходы входят амортизационные (в том числе и расходы на капитальные ремонты) расходы на текущий ремонт и стоимость потерь электроэнергии.

(5.4)

Годовые эксплуатационные расходы на амортизацию и обслуживание определяют так:

где – норма амортизационных отчислений и затрат на эксплуатацию в %, принимается равным 8-9% по данным табл.10.2[4].

Издержки, вызванные потерями электроэнергии в проэктируемой электростанции за год, тенге/год

(5.6)

где – средняя себестоимость электроэнергии и электросистеме, тг/кВт.ч, зависящая от времени использования максимальной нагрузки и географического месторасположения электростанции;

– годовые потери электроэнергии в элементах схемы (трансформаторы, реакторы, токопроводы, кВт.ч).

Годовые потери электроэнергии в трансформаторе (автотрансформаторе) определяются по формулам:

1) Трехфазные двухобмоточные трансформаторы

(5.7)

где n – количество трансформаторов;

– мощность, теряемая в магнитопроводах трансформаторов или потери холостого хода, кВт. Определяется по табл.3.3[4];

– номинальная мощность трансформатора;

– соответственно зимняя и летняя суммарная нагрузка трансформаторов по суточным графикам;

– соответственно продолжительности рассматриваемых ступеней по зимнему и летнему суточными графикам трансформатора, час;

– соответственно число зимних и летних дней в году.

2) Трехфазные трехобмоточные трансформаторы

(5.8)

где – суммарные мощности соответственно на сторонах высокого, среднего и низкого напряжений трансформаторов по ступеням графика;

– продолжительность рассматриваемых ступеней графиков соответственно но сторонах высокого, среднего и низкого напряжений трансформатора;

– номинальные мощности соответственно обмоток высокого, среднего и низкого напряжений трансформатора;

– потери короткого замыкания отдельных обмоток трансформатора.

Если мощность каждой обмотки равна 100% , то потери отдельных обмоток находятся соотношений:

(5.9)

Если в справочнике дана величина [4], то потери каждой обмотки одинаковы и равны 0.5 , т.е.

(5.10)

Если обмотки низшего или среднего напряжения имеют

,

,

Что допускает ГОСТ на трансформаторы, то потери короткого замыкания и находятся умножением на коэффициенты 0.67; 0.5.

3) Трехфазные трехобмоточные трансформаторы с обмотки низкого напряжения, расщепленной на две ветви.

Расчеты производят по соотношению (5.8) для трехобмоточных трансформаторов принимая и

Указанные величины подставляются в соотношение (5.7, 5.8) вместо : мощности находятся по графикам нагрузки этих обмоток.

4) Автотрансформаторы трехфазные обмоткой низкого напряжения.

Заводы – изготовители согласно ГОСТам должны давать три значения:

Зная их потери в автотрансформаторах, можно определить аналогично подсчету потерь трехобмоточных трансформаторов по соотношению (5.8).

Максимальная мощность обмотки низшего напряжения автотрансформатора и нагрузочные потери в автотрансформаторах относятся к .

Нагрузочные потери отдельных обмоток находятся из соотношений:

(5.11)

Окончательно, вариант структурной схемы выбирают по данным таблицы 5.2.

Таблица 5.2

№	Затраты	1 вариант	2вариант
1.   2.   3.   4.	Расчетные капиталовложения тыс. тг. Отчисление на амортизацию, тыс. тг./год. Стоимость потерь энергии, тыс. тг./год. Приведенные минимальные затраты, тыс. тг.
	Итого:

Выбор варианта должен быть полностью отражен в пояснительной записке курсового проекта.

Дата добавления: 2015-10-28