Выбор типа и мощности трансформаторов

Количество трансформаторов на подстанции. На подстанциях всех напряжений, как правило, применяется не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности. В большинстве случаев это обеспечивает надежное питание потребителей и в то же время дает возможность применять простейшие блочные схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении, что резко упрощает их конструктивные решения и уменьшает стоимость. Резервирование осуществляется при помощи складского и передвижного резерва.

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6... 10 кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надежности, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15...20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении. Эти перемычки могут быть применены также для питания в периоды минимальных режимов при отключении части подстанций.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприемников относится к первой или второй категориям, которые не допускают перерыва в питании во время доставки и установки резервного трансформатора со склада, на что требуется не менее 3...4 ч. Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также независимо от категории питаемых потребителей при неравномерном графике нагрузки, когда выгодно уменьшать число включенных трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течение суток или года.

Применение цеховых подстанций с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразно. Более двух трансформаторов на одной цеховой подстанции применяется в следующих случаях:

при наличии крупных сосредоточенных нагрузок;

при отсутствии места в цехе для рассредоточенного расположения подстанций по производственным условиям;

при раздельных трансформаторах для «силы» и «света», если установка этих трансформаторов целесообразна на одной подстанции;

при питании территориально совмещенных силовых нагрузок на различных напряжениях;

при необходимости выделения питания нагрузок с резкими, часто повторяющимися толчками, например крупных сварочных аппаратов и т. п.

Исполнение трансформаторов. На напряжении 35... 220 кВ применяются масляные трансформаторы. В ряде случаев целесообразно применение трансформаторов с расщепленными обмотками вторичного напряжения 6... 10 кВ, так как благодаря их повышенному индуктивному сопротивлению это иногда позволяет отказаться от реактирования.

На очень крупных ГПП напряжением 110... 330 кВ применяются силовые автотрансформаторы. Это снижает стоимость подстанций и уменьшает потери электроэнергии на трансформацию по сравнению с трансформаторами, так как автотрансформаторы рассчитываются по так называемой типовой мощности S_типАТ которая меньше номинальной мощности:

S_типАТ=S_номАТ (1-U_c/U_В)=α S_номАТ

где U_C/U_B - коэффициент трансформации между средним и высшим напряжениями; α -коэффициент выгодности применения автотрансформатора по сравнению с трансформатором.

Следовательно, автотрансформаторы наиболее выгодны для связи в сетях с близкими напряжениями, например, 110 и 220 кВ, так как при этом UC/UB невелик.

Автотрансформаторы напряжением 220/110/10 кВ имеют примерно наполовину меньшую массу, чем трансформаторы той же номинальной мощности. Они дают экономию материалов: меди на 15...25% и стали на 50...60%. Потери энергии в автотрансформаторах меньше на 30...35%.

К недостаткам автотрансформаторов относят следующие:

автотрансформаторы не могут применяться в сетях с незаземленной нейтралью;

ввиду непосредственного электрического соединения среднего и высшего напряжений возможен переход перенапряжений из одной сети в другую;

при разных режимах работы автотрансформаторов пропускная способность отдельных обмоток ограничена;

повышаются токи КЗ во вторичной сети, так как автотрансформаторы имеют меньшую реактивность, чем трансформаторы.

На напряжении 6... 10 кВ применяются масляные, совтоловые и сухиетрансформаторы. Но преимущественное применение находят масляные трансформаторы.

Применение совтоловых (совтол - негорючий диэлектрик) трансформаторов мощностью до 1000... 1600 кВ·А целесообразно в тех случаях, когда по условиям среды нельзя устанавливать масляные трансформаторы и недопустима установка сухих негерметизированных трансформаторов. При выборе этих трансформаторов необходимо учитывать их токсичность при наличии течи совтола, так как при этом выделяются вредные пары, длительное вдыхание которых вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и носа.

Сухие трансформаторы имеют ограниченное применение, так как они дороже масляных и имеют следующие недостатки:

боятся грозовых перенапряжений;

создают при работе повышенный шум по сравнению с масляными;

требуют установки в сухих непыльных помещениях с относительной влажностью не более 65 %.

Применение сухих трансформаторов целесообразно при их мощности от 10 до 400 кВ-А.

В основном они применяются там, где недопустима установка масляных трансформаторов из-за пожарной опасности, а трансформаторов с негорючей жидкостью из-за их токсичности.

Номинальная мощность трансформатора. Наивыгоднейшая мощность трансформатора зависит от многих факторов:

величины и характера графика электрической нагрузки;

длительности нарастания нагрузки по годам;

числа часов работы объекта электроснабжения;

стоимости энергии и др.

Указанные факторы сочетаются различным образом и изменяются во времени.

 

Однако при окончательном выборе мощности и числа работающих трансформаторов должны быть учтены экономические факторы: работа их с наименьшими потерями энергии, т. е. с наибольшим КПД.

Соответствующая этому условию «экономическая» нагрузка трансформатора

 

 

где Кэ — экономический эквивалент реактивной мощности, кВт/квар.

Практически для трансформаторов подстанций в нефтяной и газовой промышленности S_ЭК=(0,6—0,7) S_Н.