Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов (стр. 8 )

Рис. 1.10. Компоновка КТП:

а — однотрансформаторной встроенного типа; б — двухтрансформаторной пристроенного типа; в — двухтрансформаторной, отдельно стоящей

Если основную нагрузку (80...85%) составляют электроприемники I и II категорий, на ТП должно быть не менее двух трансформаторов. На ТП устанавливается также не менее двух трансформаторов для приемников любой категории надежности, при следующих условиях:

суточный или годовой график нагрузок очень неравномерный, а работа цеха, предприятия односменная или сезонная, т. е. когда выгодно в ненагруженные часы (сезон) отключать один трансформатор;

лимитированы габаритные размеры ТП и оборудования;

возможен дальнейший рост нагрузок, а установка более мощного трансформатора в будущем невыгодна или невозможна.

Цеховые ТП могут иметь три и более трансформаторов в виде исключения в следующих случаях:

при наличии мощных электроприемников, сосредоточенных в одном месте (прокатные станы, компрессорные и т. п.), для обеспечения питания которых недостаточно мощности двух трансформаторов;

если невозможно рассредоточить ТП по условиям окружающей среды или размещения технологического оборудования (некоторые цеха нефтехимических производств, текстильные фабрики);

при раздельном питании силовой и осветительной нагрузок, если их центры близки;

Рис. 1.11. Встроенная ТП с двухтрансформаторной КТП:

ВУСП — выпрямительное устройство сети постоянного тока; КРУ — комплектное распределительное устройство; ЭПП — электропомещение подстанции; ККУ — коммутационное контрольное устройство

если электроприемники резко различаются по характеру и режиму работы и не могут быть запитаны от общих трансформаторов (например, когда наряду с общей силовой и осветительной нагрузками имеются электросварочные установки значительной мощности).

Мощность трансформатора необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы его загрузка соответствовала наиболее экономичному режиму, который в значительной степени зависит от стоимости потерь электроэнергии. Рекомендуются следующие степени загрузки трансформаторов цеховых ТП:

0,65...0,75 в случае преобладания электроприемников I и II категорий и наличии двух и более трансформаторов;

0,1...1,0 в случае преобладания электроприемников II и III категорий и наличии одного трансформатора;

0,9...0,95 в случае преобладания II и III категорий и наличии двух трансформаторов.

При напряжении 380 В и плотности нагрузки до 0,3 кВ-А/м2 целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 кВ • А, а при плотности нагрузки 0,3...0,5 кВ-А/м2 — трансформаторы мощностью 1000 или 1600 кВ • А. При плотности нагрузки более 0,5 кВ • А/м2 техникоэкономически определяют, какой мощности целесообразно применять трансформатор: 1600 или 2500 кВ • А.

Мощность трансформаторов цеховых ТП выбирается по значениям максимальных нагрузок суточного графика с учетом компенсации их реактивной мощности, резервирования в послеава-рийном режиме потребителей I и II категорий по шинам на 0,4; 0,66 кВ ТП или перемычки на 0,4; 0,66 кВ между соседними подстанциями с пропускной способностью 15...20% от Sp, а также с учетом перегрузочной способности трансформаторов в послеаварийном режиме.

Трансформаторы цеховых ТП с ударной резкопеременной нагрузкой выбираются по максимальной расчетной нагрузке на основании специальных расчетов.

Порядок выбора цеховых трансформаторов следующий:

определяется Sp или Рр любым способом, изложенным ранее, с учетом компенсации реактивной мощности на стороне низкого напряжения;

намечаются стандартные мощности трансформаторов для данной ТП (в основном в диапазоне 400... 1600 кВ • А) и их число в зависимости от общей мощности нагрузки, категории электроприемников и удельной плотности нагрузки;

для двухтрансформаторных и резервированных однотрансформаторных подстанций проверяется коэффициент загрузки трансформаторов и ЛЭП в нормальном и послеаварийном режимах.

В послеаварийном режиме для трансформаторов допускаются перегрузки в зависимости от охлаждения и эквивалентной температуры окружающего воздуха, а также от продолжительности работы с перегрузкой в течение суток. Эти перегрузки определяются по паспорту, а более точно — по суточным графикам нагрузки за характерные сутки (зимние и летние). При проверке загрузки трансформаторов в послеаварийном режиме следует иметь в виду, что на период ликвидации аварии разрешается отключать часть потребителей III категории.

Число трансформаторов NTp связано с расчетной нагрузкой Sp и их номинальной мощностью следующим образом:

где k3.тР — коэффициент загрузки трансформатора; SНОМ. Э — экономически целесообразная номинальная мощность трансформатора.

Реактивная мощность QTp, протекающая через один трансформатор, определяется по условию минимума потерь активной мощности без участия активных сопротивлений кабельных линий с напряжением сети 10 кВ для группы из N^ трансформаторов (например, одного цеха) с одинаковой номинальной мощностью:

где QРАСЧ — расчетная нагрузка для объекта (цеха, производства, предприятия); Q6 — мощность компенсирующих устройств (батарея конденсаторов, синхронных электродвигателей).

В этом случае можно определить число трансформаторов N, необходимое для каждого подразделения (цеха) предприятия:

где Рц — активная (силовая до 1 кВ и осветительная) расчетная нагрузка цеха.

При проверке ΣN = NTp. Ориентируясь на взаимное расположение нагрузок на генплане и значения N, необходимо подобрать нагрузки, для которых ^N дает целое число трансформаторов (причем в первую очередь для потребителей I категории). В практике проектирования и эксплуатации выбор трансформаторов ЗУР чаще производится под естественный коэффициент мощности. Это объясняется меньшей надежностью компенсирующих устройств по сравнению с трансформаторами, а также требованиями по отключению компенсирующих устройств по режимным условиям энергосистемы.

1.5. Преобразовательные подстанции

Преобразовательные подстанции предназначены для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный или трехфазный (однофазный) повышенной или пониженной частоты.

Для преобразования переменного тока в постоянный применяются следующие преобразователи, постепенно сменявшие друг друга по мере развития электротехники: машинные, ртутные и полупроводниковые. В настоящее время электромашинным преобразователям отводится область обеспечения питанием специальных электроприемников, для которых требуется высокое качество выпрямленного напряжения, остальные электроприемники, как правило, получают питание от полупроводниковых выпрямительных установок. В качестве примера на рис. 1.12 приведена принципиальная схема выпрямительного агрегата.

Наиболее распространенными являются выпрямительные агрегаты на полупроводниках (в основном кремниевых), которые отличают следующие достоинства:

высокий КПД (98...99%);

возможность питания преобразовательных установок практически любым, имеющимся на предприятии напряжением в диапазоне 6...35 кВ;

малые габаритные размеры и масса;

высокая надежность, долговечность и постоянная готовность к работе;

устойчивая внешняя характеристика преобразователя;

отсутствие вредных воздействий на окружающую среду (по сравнению с ртутными выпрямителями).

В то же время указанные установки имеют и ряд недостатков:

зависимость напряжения выпрямленного тока от напряжения переменного тока питающей сети;

чувствительность вентилей к перегрузкам по току и напряжению;

генерацию высших гармоник напряжения и тока в питающую сеть.

Несмотря на указанные недостатки, полупроводниковые выпрямители в настоящее время вытеснили практически все другие виды источников постоянного тока для питания электроприемников (кроме специальных установок).

Рис. 1.12. Принципиальная схема выпрямительного агрегата ВАК-2500/450:

ТТ — трансформатор тока; КЗ — короткозамыкатель; ИТТ — измерительный

трансформатор тока; П — предохранитель

Глава 2

КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСФОРМАТОРА

2.1. Основные элементы трансформатора

Известно, что развитие энерговооруженности промышленных предприятий, применение повышенного напряжения основных сетей энергосистемы и систем внутризаводского электроснабжения обусловливает рост парка силовых трансформаторов и их технических показателей.

Трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы обмоток, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства. Конструктивная схема масляного трансформатора представлено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Конструктивная схема масляного трансформатора:

I— выхлопная труба; 2 — газовое реле;
3— ввод НН; 4— ввод ВН; 5— обмотки высшего и низшего напряжений; 6—радиаторы системы охлаждения; 7 —магнитопровод; 8— кран для слива масла; 9 — тележка с катками; 10 — бак;

II— устройство регулирования под на
грузкой (РПН); 12 — термосифонныйфильтр; 13 — воздухоосушитель; 14 —
указатель уровня масла; 15 — расширитель; 16 — соединительная трубка