Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

Скачать 3.31 Mb.

Название	Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов
страница	3/29
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 29

1.3. Трансформаторы главных понижающих подстанций

Проектирование подстанций с высшим напряжением 35 ... 330 кВ, к которым относятся главные понижающие подстанции (ГПП), подстанции глубокого ввода, опорные и др. (рис. 1.2), осуществляется на основе технических условий, определяемых схемами развития электросистемы (возможностями источников питания) и электрических сетей района, а также схемами внешнего электроснабжения предприятия, т. е. присоединения к подстанции энергосистемы (рис. 1.3) или к ВЛ (рис. 1.4), схемами организации их ремонта и применением системной автоматики и релейной защиты.

На схеме электроснабжения крупного металлургического завода (см. рис. 1.2) с максимальной нагрузкой 800 МВт приведены 17 штук-особей ГПП, отличающиеся наименованием, мощностью трансформаторов и схемными решениями. На схеме также указаны:

две ТЭЦ — районная с трансформаторами связи 3х125 MB • А и заводская с блочными трансформаторами 80 MB • А и трансформаторами связи 1x31,5 MB -Аи 1x60 MB -A;

две распределительные подстанции на ПО кВ;

три районные подстанции энергосистемы, имеющие трансформаторы 2x240 MB-А, 2x180 MB-А, 3x200 MB-А.

Схема отражает фактическое разнообразие установленных трансформаторов и объясняемую ценологическими свойствами систем электроснабжения крупных предприятий нумерацию ГПП не по порядку. При проектировании данного предприятия оптимизация по критериям гиперболического Н - распределения произведена небыла.

На рис. 1.3 приведены схемы присоединения потребителей к подстанциям энергосистемы, которая все оперативные переключения производит выключателем Q. Самая простая схема показана на рис. 1.3, а, обычная — на рис. 1.3, б, редкая — на рис. 1.3, г. Наиболее распространена на ответственных районных подстанциях схема с двойной секционированной и обходной системами шин, что обеспечивает высокую надежность и маневренность управления с помощью выключателя QL

Варианты схем присоединения подстанций 5УР...ЗУР к воздушной линии (на практике подключаются более трех, так как это не регламентируется по условиям надежности) изображены на рис. 1.4. Наиболее распространены схемы подключения, показанные на рис. 1.4, 6, г, е. Наименее надежна схема на рис. 1.4, а, наиболее надежна схема на рис. 1.4, ж, но она требует наибольших инвестиций. Схема на рис. 1.4, а при развитии предприятия обычно преобразуется в схемы рис. 1.4, б, г.

В качестве исходных данных при выборе трансформаторов ГПП необходимо знать:

район размещения подстанции и загрязненность в нем атмосферы;

значения и рост нагрузки по годам с указанием ее распределения по напряжениям;

значение питающего напряжения;

уровни и пределы регулирования напряжения на шинах подстанции, необходимость дополнительных регулирующих устройств;

режимы заземления нейтралей трансформаторов, значения емкостных токов в сетях на 10; 6 кВ;

расчетные значения токов короткого замыкания;

требующуюся надежность и технологические особенности потребителей и отдельных электроприемников.

Выбор трансформаторов выполняется на расчетный период (пять лет с момента предполагаемого срока ввода в эксплуатацию). Дальнейшее расширение подстанции, включая резерв территории, производится с учетом возможности ее развития в последующие пять лет.

Рис. 1.2. Схема электроснабжения крупного промышленного предприятия

Площадка подстанции должна размещаться вблизи центра электрических нагрузок, автомобильных дорог (для трансформаторов мощностью 10 MB-А и выше) и существующих инженерных сетей. Учитывается также наличие подъездных железнодорожных путей промышленных предприятий.

На подстанциях устанавливается, как правило, не более двух трансформаторов. Большее их число (см. рис. 1.2) допускается устанавливать на основе соответствующих технико-экономических расчетов и в тех случаях, когда на подстанциях требуются два средних напряжения, а по соотношению нагрузок, например 6 и 10 кВ, 10 и 3 кВ, не удается подобрать трансформатор с расщепленными обмотками.

При наличии крупных сосредоточенных нагрузок и необходимости выделения питания ударных, резкопеременных и других специальных электрических нагрузок для производств, цехов и предприятий преимущественно с электроприемниками I категории и особой группы I категории возможно применение трех и более трансформаторов с проведением соответствующего технико-экономического обоснования. В первый период эксплуатации постепенном росте нагрузки подстанций допускается установка одного трансформатора при условии обеспечения резервирования питания потребителей по сетям среднего и низкого напряжений.

Мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при отключении наиболее мощного из них оставшиеся в работе обеспечивали питание нагрузки во время ремонта или замены этого трансформатора с учетом допустимой перегрузки оставшихся в работе и резерва по сетям среднего и низкого напряжений. При установке двух трансформаторов и отсутствии резервирования по сетям среднего и низкого напряжений мощность каждого из них выбирается с учетом загрузки трансформатора не более чем 70 % от суммарной максимальной нагрузки подстанции на расчетный период. При росте нагрузки сверх расчетного уровня увеличение мощности подстанции производится, как правило, путем замены трансформаторов более мощными.

Трансформаторы должны быть оборудованы устройством регулирования напряжения под нагрузкой. При отсутствии трансформаторов с устройством регулирования напряжения под нагрузкой допускается использование регулировочных трансформаторов.

Предохранители на стороне высокого напряжения подстанций 35; 110 кВ с двухобмоточными трансформаторами могут применяться при условии обеспечения селективности предохранителей и релейной защиты линий высокого и низкого напряжений, а также надежной защиты трансформаторов с учетом режима заземления нейтрали и класса ее изоляции. Для трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ, нейтраль которых в процессе эксплуатации может быть разземлена, установка предохранителей недопустима. Отделители на стороне высшего напряжения могут применяться как с короткозамыкателями, так и с передачей отключающего сигнала. Применение передачи отключающего сигнала должно быть обосновано (удаленностью от питающей подстанции, мощностью трансформатора, ответственностью линии, характером потребителя). При передаче отключающего импульса по высокочастотным каналам (кабелям связи) необходимо выполнять резервирование по другому высокочастотному каналу (кабелю связи) или с помощью короткозамыкателя.

Рис. 1.3. Схема присоединения потребителей к подстанциям энергосистемы:

а...г — соответственно с одной, двумя, тремя и четырьмя системами сборных шин; д — с двойной системой шин

Рис. 1.4. Варианты схем присоединения подстанций 5УР... ЗУР к воздушной линии (ВЛ):

а — к одной радиальной; б — к двойной радиальной; в — к двустороннему питанию по одной линии; г — к двустороннему питанию по двум линиям; д — с заходом на подстанцию с автоматической перемычкой; е — с заходом на подстанцию с неавтоматической перемычкой; ж — в рассечку каждой линии и с заходом обеих линий на подстанцию
Распределительные устройства на 6; 10 кВ на двухтрансформаторных подстанциях выполняются, как правило, с одной секционированной или двумя одиночными секционированными выключателями системами сборных шин с отходящими линиями. На однотрансформаторных подстанциях РУ выполняются, как правило, с одной секцией. На стороне напряжений 6; 10 кВ подстанций должна предусматриваться раздельная работа трансформаторов.

При необходимости ограничения токов короткого замыкания (КЗ) на стороне напряжений 6; 10 кВ могут предусматриваться:

применение трехобмоточных трансформаторов с максимальным сопротивлением между обмотками высшего и низшего напряжений и двухобмоточных трансформаторов с повышенным сопротивлением;

применение трансформаторов с расщепленными обмотками на 6; 10 кВ;

применение токоограничивающих реакторов в цепях вводов от трансформаторов.

Выбор варианта ограничения токов КЗ следует обосновать технико-экономическим сравнением. Степень ограничения токов КЗ распределительных устройств на 6; 10 кВ определяется с учетом применения наиболее легкой аппаратуры, кабелей и проводников и допустимых колебаний напряжения при резкопеременных толчковых нагрузках.

При необходимости компенсации емкостных токов в сетях на 35, 10, 6 кВ на подстанциях должны устанавливаться заземляющие реакторы. При напряжении на 6; 10 кВ заземляющие реакторы подключаются к сборным шинам через выключатели и отдельные трансформаторы. Не допускается подключение заземляющих реакторов к трансформаторам собственных нужд, присоединенным к трансформаторам подстанций до ввода на шины низшего напряжения, а также к трансформаторам, защищенным плавкими предохранителями.

В закрытых распределительных устройствах на все напряжения должны устанавливаться воздушные, малообъемные масляные или элегазовые выключатели. Баковые выключатели устанавливаются, когда отсутствуют малообъемные выключатели с соответствующим током отключения. Могут применяться и другие типы выключателей после начала их серийного производства. В открытых распределительных устройствах на 330 кВ и выше должны устанавливаться воздушные выключатели.

При выборе аппаратов и ошиновки по номинальному току оборудования (синхронных компенсаторов, реакторов, трансформаторов) необходимо учитывать нормальные эксплуатационные, послеаварийные и ремонтные режимы, а также перегрузочную способность оборудования. Аппаратура и ошиновка в цепи трансформатора должны выбираться, как правило, с учетом установки в перспективе трансформаторов следующего габарита.

Выбор местоположения, типа, мощности и других параметров ГПП в основном обусловливается значениями и характером электрических нагрузок и размещением их на генплане, а также производственными, архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями. Важно, чтобы ГПП располагалась возможно ближе к центру питаемых ими нагрузок, что сокращает протяженность питающих и распределительных сетей электроснабжения предприятия, а следовательно, их стоимость и потери в них. Намеченное место расположения уточняется по условиям планировки предприятия, ориентировочным габаритным размерам и типу подстанции (отдельно стоящая, пристроенная, внутренняя, закрытая, комплектная) и возможности подвода высоковольтных линий от энергосистемы (места ввода ЛЭП) к ГПП. Допускается смещение подстанции на некоторое расстояние от геометрического центра питаемых ею нагрузок в сторону подвода линии от энергосистемы.

ГПП выполняется двухтрансформаторной. Мощность трансформаторов определяется активной нагрузкой предприятия и реактивной мощностью, передаваемой от системы в период максимума нагрузок. Мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного из них второй воспринял основную нагрузку подстанции с учетом допускаемой перегрузки в послеава-рийном режиме и возможного временного отключения потребителей третьей категории. В соответствии с существующей практикой проектирования мощность трансформаторов на понижающих подстанциях рекомендуется выбирать из условия допустимой их перегрузки в послеаварийных режимах до 60... 70 % (на время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут), т.е. по условию [сравните (1.6) и (1.7)]

Масляные трансформаторы в большинстве случаев устанавливаются открыто, а РУ на 10 кВ — внутри помещения или пристраиваются к цеху (хотя в последние десятилетия наметилась тенденция закрытой установки трансформаторов).

При разработке схем коммутации ГПП предприятий средней мощности следует стремиться к их максимальному упрощению и применению минимума коммутационных аппаратов. Линии и трансформаторы, как правило, работают раздельно. На высшем напряжении ГПП рекомендуется следующая схема: мостик с выключателем в перемычке и выключателями в цепи ВЛ.

На вторичном напряжении ГПП применяется одна система шин, секционированная выключателем, который в большинстве случаев оборудуется устройством автоматического включения резерва (АВР).

Большинство подстанций промышленных предприятий выполняется без сборных шин на стороне первичного напряжения по блочному принципу, реализуемому в виде схем:

линия — трансформатор;

линия — трансформатор — токопровод (магистраль).

Блочные схемы просты и экономичны. Установка на подстанциях промышленных предприятий, как правило, двух трансформаторов удовлетворяет по надежности электроснабжение потребителей I категории.

На рис. 1.5 показаны схемы блочных ГПП, выполненных без перемычки (мостика) между питающими линиями 35; 110; 220; 330 кВ, с двухобмоточными трансформаторами. При конкретном проектировании могут применяться трансформаторы с расщепленными обмотками, трехобмоточные и др. При напряжении НО кВ в нейтрали трансформаторов устанавливается заземляющий разъединитель-разрядник, при 220 кВ нейтраль заземляется наглухо. При необходимости высокочастотной связи на вводах ВЛ устанавливается аппаратура высокочастотной (ВЧ) обработки линии.

Схема соединений распределительных устройств ГПП со стороны высокого напряжения определяется скорее внешними требованиями субъекта электроэнергетики и реальными сетями энергосистемы, чем мощностью трансформатора. Однако возможность переключений предопределяет предпочтительность различных режимов работы трансформатора, в том числе и-аварийного, влияя тем самым на выбор его мощности. При этом могут применяться следующие схемы соединений:

линия — трансформатор без коммутационной аппаратуры на ГПП;

линия — трансформатор с предохранителем у трансформатора на высокой стороне или с отделителем;

с перемычкой (мостиком) между двумя трансформаторами с ручным (на разъединителях) или автоматическим управлением выключателем. При транзите мощности может быть предусмотрен второй мостик.

Для подстанций, являющихся сетевыми узлами, в которые заходят три и более линий, применяются следующие схемы: двойной мостик с обходным выключателем, квадрат, расширенный квадрат, рабочая и обходная системы шин, две основные и третья обходная системы шин. Рассмотрим простейшие схемы, характерные для ГПП промышленных предприятий.

В качестве заземляющего разъединителя используется аппарат типа ЗОН-НО. Нейтраль трансформатора заземляют через разрядник, рабочее напряжение которого должно быть равным половине рабочего напряжения ввода. Для напряжения ПО кВ можно использовать составную колонку из разрядников РВС-35 и РВС-20, соединенных последовательно фланцами (с проверкой по току проводимости).

Рис. 1.5. Безмостиковые схемы блочных ГПП:

а — глухого присоединения; б — с разъединителем; в — с короткозамыкателем

и разъединителем; г — с отделителем; д — с короткозамыкателем, отделителем

и ремонтным разъединителем; е — с силовыми выключателями
На рис. 1.5, в показана схема для воздушных линий с короткозамыкателями и ремонтными разъединителями. При возникновении повреждения в трансформаторе короткозамыкатель включается под действием релейной защиты (газовой, дифференциальной), к которой не чувствительна защита головного участка линии, и производит искусственное ее короткое замыкание, вызывающее соответственно отключение головного выключателя на этой линии, т. е. головной выключатель защищает не только линию, но и трансформатор.

Схема с отделителями (см. рис. 1.5, г) используется при магистральном питании для отпаечных ГПП. Отделитель в этом случае осуществляет оперативные отключения трансформатора.

На рис. 1.5, д показана схема, получившая наибольшее распространение из-за дешевизны и больших оперативных возможностей: для воздушных линий с короткозамыкателями, отделителями и ремонтными разъединителями. Эта схема применяется при питании от одной ВЛ нескольких подстанций с помощью так называемых отпаек. В отдельных случаях она может быть применена и при радиальном питании, когда имеется реальная вероятность подсоединения в дальнейшем к этой линии других подстанций.

Последовательность работы такой схемы: замыкается короткозамыкатель поврежденного трансформатора и отключается выключатель на головном участке питающей магистрали, снабженный автоматическим повторным включением (АПВ). С помощью вспомогательных контактов короткозамыкателя замыкается цепь привода отделителя поврежденного трансформатора, который должен отключиться при обесточенной питающей линии, т.е. позже отключения головного выключателя, но ранее его АПВ — во время так называемой бестоковой паузы.

Если собственное время отключения отделителя меньше или равно времени действия защиты выключателя головного участка линии, то в схеме отключения отделителя необходимо предусмотреть выдержку времени, иначе отделитель будет не способен отключить ток нагрузки и ток повреждения. Для фиксации отключения головного выключателя питающей линии в схемах с применением отделителей в цепи короткозамыкателя используется трансформатор тока.

После отключения отделителем поврежденного трансформатора АПВ головного участка линии, имеющее необходимую выдержку времени, вновь автоматически включает линию и тем самым восстанавливает питание неповрежденного трансформатора на данной подстанции и на всех других отпаечных подстанциях, подключенных к данной линии.

На рис. 1.5, е приведена схема с силовыми выключателями, которая может быть применена как для отпаечных подстанций, питаемых по магистральным линиям, так и для тупиковых подстанций питаемых по радиальным линиям. Эта схема может оказаться целесообразной для подстанций, расположенных близко к источнику питания (применение короткозамыкателей в этих случаях приводит к значительным падениям напряжения на шинах источника питания).

Схемы с перемычками между питающими линиями следует применять лишь при обоснованной необходимости устройства перемычек. В загрязненных зонах их следует избегать, так как наличие дополнительных элементов, подвергающихся загрязнению, Увеличивает вероятность аварий на подстанции.

Достаточно распространена схема подстанций с отделителями и короткозамыкателями на линиях и с неавтоматизированной перемычкой из двух разъединителей, установленной со стороны питающих линий (рис. 1.6, а). Эта перемычка позволяет:

присоединить оба трансформатора к одной линии (при таком режиме при повреждении одного трансформатора отключаются оба);

сохранить в работе трансформатор при повреждении питающей его линии, переключив его на вторую линию (перекрестное питание);

обеспечить питание подстанции на время ревизии или ремонта трансформатора.

В такой схеме вместо короткозамыкателя может быть использован отключающий импульс.

Схема, показанная на рис. 1.6, б, применяется при питании подстанций по транзитным линиям на 110; 220 кВ или по линиям с двусторонним питанием. Как вариант может быть применена схема со второй (показанной пунктиром) перемычкой со стороны линий, выполненная разъединителями. Этот вариант схемы позволяет не прерывать транзит электроэнергии в периоды ремонта одного из выключателей на ПО; 220 кВ. Если в схеме предусмотреть дополнительную установку отделителей в цепях трансформаторов, то при повреждении трансформатор отключается отделителем (в бестоковую паузу), а транзит мощности автоматически восстанавливается.

Схема с автоматикой в перемычке, приведенная на рис. 1.6, в, может быть применена для тупиковых подстанций, если короткозамыкатель невозможно использовать по техническим причинам, а стоимость оборудования для передачи отключающего импульса соизмерима со стоимостью выключателя.

Эта схема может быть применена также при включении трансформаторов в рассечку транзитных линий или линий с двусторонним питанием при сравнительно небольших расстояниях между отпайками или между головным выключателем питающей подстанции и отпайкой. При этом повреждение трансформатора не нарушает питания всех других подстанций, связанных с этими линиями.

Схемы с выключателями в электроснабжении промышленных предприятий раньше применялись редко, так как капитальные затраты в этом случае выше, чем при использовании схем с отделителями и короткозамыкателями. Однако повышение надежности электроснабжения и оперативности управления в условиях рыночной экономики оказались более важными факторами, что привело к увеличению использования схем с выключателями. Применение выключателей в общем случае определяют следующие факторы:

условия самозапуска электродвигателей, так как время действия автоматики в схемах с отделителями больше, чем в схемах с выключателями, что может оказаться недопустимым для некоторых производств с непрерывным технологическим процессом;

Рис. 1.6. Схемы подстанций с перемычками между питающими линиями:

а — с неавтоматизированной перемычкой со стороны питающих линий; б — для

питания подстанций по транзитным линиям; в — с автоматикой в перемычке

для тупиковых подстанций
усложнение систем защиты и автоматики в схемах с отделителями при подпитке со стороны напряжения 6; 10 кВ места короткого замыкания на линии на 110; 220 кВ или на ответвлении от нее;

недостаточная надежность отделителей и короткозамыкателей, что существенно при работе в загрязненных зонах и районах Крайнего Севера;

дальнейшее развитие проектируемой подстанции, требующее применения сборных шин на 110; 220 кВ;

включение трансформаторов в рассечку транзитных линий или линий с двусторонним питанием;

невозможность по техническим причинам применения короткозамыкателей и большая стоимость устройств и кабелей, используемых для передачи отключающего импульса (с учетом его резервирования), соизмеримая со стоимостью схемы с выключателями.

При отсутствии перечисленных условий, определяющих применение выключателей, рекомендуется использование простейшей блочной схемы ГПП без перемычек. Но в любом случае необходимо учитывать мнение инвестора и требования эксплуатационных служб, предпочитающих схемы, показанные на рис. 1.5, е и 1.6, в, т.е. схемы без короткозамыкателей.

Мощность трансформаторов, присоединяемых по приведенным схемам, должна находиться в пределах коммутационной способности разъединителей и отделителей по отключению тока холостого хода, а при использовании силовых выключателей она определяется их параметрами.

1.4. Цеховые подстанции систем электроснабжения

В цеховых ТП применяются трехфазные силовые трансформаторы с высшим напряжением 6; 10 кВ (реже 20; 35 кВ), с естественным охлаждением, заполненные маслом, негорючей жидкостью (совтолом, что сейчас запрещено) или сухой изоляцией. Трансформаторы могут быть открытого типа (с открытыми изоляторами и расширительным баком), предназначенные для установки в специальной камере или наружной установки; а также закрытого типа для комплектных трансформаторных подстанций (КТП) (с токоведущими частями, закрытыми кожухом, без расширительного бака, с азотной подушкой под небольшим избыточным давлением в корпусе).

Цеховые трансформаторные и преобразовательные подстанции могут быть пристроенными, встроенными или отдельно стоящими. Пристроенной называется подстанция, непосредственно примыкающая к основному зданию, встроенной — вписанная в общий контур здания, внутрицеховой — расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении). Подстанции или их части, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним электроустановкам, а подстанциям, устанавливаемые на открытом воздухе — к наружным.

Для питания однофазной нагрузки применяют трехфазные трансформаторы. При этом необходимо учитывать, что ток в наиболее нагруженной фазе не должен быть более номинального, а нейтраль должна нагружаться:

не более 25 % — при схеме соединения обмоток Y/Y₀—12;

не более 40 % — при схеме соединения обмоток Y/Z—12',

не более 75 % — при схеме соединения обмоток Д/lg—11.

В большинстве случаев для цеховых ТП применяют трансформаторы масляные.

Сухие трансформаторы, элегазовые и трансформаторы с негорючей жидкостью в 2 — 2,5 раза дороже масляных, поэтому их применяют только в тех местах, где нельзя установить масляные:

ниже первого этажа более чем на 1 м или выше второго этажа;

в помещениях категории В по пожароопасности (масляные разрешается устанавливать только в помещениях категорий Г и Д).

Сухие трансформаторы также не устанавливают в административных зданиях из-за чрезмерного шума.

Современные комплектные трансформаторные подстанции внутреннего (КТП) и наружного (КТПН) исполнения состоят из следующих основных узлов:

шкафов ввода высшего напряжения (внутренней установки ВВ-1, ВВ-2, ВВ-3 и наружной установки ВВН-1 и ВВН-2);

трансформаторов;

распределительного устройства низшего напряжения.

Схема включения трансформаторов с шкафами ввода высокого напряжения ВВ-1 глухим присоединением показана на рис. 1.7, а, схема включения с шкафами ВВ-2 (соответственно ВВН-1) приведена на рис. 1.7, б, а схема включения с шкафами ВВ-3 (соответственно ВВН-2) — на рис. 1.7, в.

Каждый из группы трансформаторов ЗУР предприятия (цеха), питаемых от распределительной подстанции 4УР и главной понижающей подстанции 5УР, подключается по одной из схем, показанных на рис. 1.7. Но все они вместе могут подключаться по радиальной (рис. 1.8) или магистральной (рис. 1.9) схемам питания.

При радиальной схеме распределения электроэнергии напряжением 6; 10 кВ рекомендуется глухое присоединение трансформатора (блок линия — трансформатор), за исключением следующих случаев:

питание ТП осуществляется от пункта, находящегося в ведении другой организации;

установка отключающего аппарата необходима по условиям защиты (например, газовой или от однофазных коротких замыканий).

Рис. 1.7. Схемы включения трансформаторов КТП (КТПН) в электрическую сеть:

а — с шкафами ВВ-1; б — с шкафами ВВ-2 (ВВН-1); в — с шкафами ВВ-3 (ВВН-2)

Рис. 1.8. Радиальная схема питания трансформаторов ЗУР

Рис. 1.9. Магистральная схема питания трансформаторов ЗУР

При магистральной схеме распределения электроэнергии напряжением 6; 10 кВ установка отключающего аппарата обязательна, за исключением следующих случаев:

магистраль представляет собой воздушную линию и обеспечена достаточная чувствительность ее защиты на головном участке к повреждениям в трансформаторе;

обеспечена необходимая степень резервирования электроприемников (применены схемы двойной магистрали и резервирования на стороне низкого напряжения ТП, т. е. если на двухтрансформаторной подстанции мощность одного трансформатора достаточна для питания электроприемников I и II категорий и установлена отключающая аппаратура со стороны низшего напряжения, а секции шин ТП оборудованы автоматом включения резерва АВР).

На стороне напряжения трансформаторов 6; 10 кВ при необходимости в качестве отключающих аппаратов, как правило, устанавливают шкафы с выключателями нагрузки и предохранителями, а для трансформаторов небольшой мощности (до 250 кВ • А) иногда устанавливают только разъединители.

К одной магистрали обычно подключают 3—4 трансформатора единичной мощностью до 1000 кВ-А, 2 — 3 трансформатора единичной мощностью 1000 или 1600 кВ • А. Трансформаторы мощностью 2500 кВ • А, как правило, запитывают но радиальным линиям.

Обычно на двухтрансформаторных цеховых подстанциях трансформаторы работают раздельно и применяется одиночная секционированная система шин. АВР на стороне низшего напряжения цеховых ТП, как правило, используется при наличии электроприемников I категории и значительной длине питающих линий от источника питания до ТП.

В ряде случаев трансформаторы на цеховых ТП включаются на параллельную работу для обеспечения пуска и самозапуска крупных электродвигателей, а также для снижения колебаний напряжения при питании электроприемников с резкопеременной или ударной нагрузкой, например в сварочных цехах и т. п. В настоящее время в качестве вновь сооружаемых цеховых подстанций чаще всего используются комплектные ТП с закрытыми трансформаторами (КТП). В зависимости от условий производства КТП располагаются либо в отдельном специальном помещении, либо открыто в цехе с легким ограждением (например, сетчатым), если позволяет окружающая среда.

В связи с ростом удельных нагрузок все большее применение находят КТП с трансформаторами мощностью 1600 и 2500 кВ • А вместо трансформаторов мощностью 1000 кВ-А, что сокращает число трансформаторов с системах электроснабжения, упрощает схему электроснабжения (особенно при напряжении 660 В) и дает значительный экономический эффект.

Суммарная мощность трансформаторов с масляным охлаждением, установленных на каждой цеховой подстанции, не должна превышать 6500 кВ • А (допускается установка не более трех КТП), на втором этаже — 1000 кВ • А, на наружной — 3200 кВ • А. При необходимости большей мощности на цеховых ТП устанавливают трансформаторы с охлаждением негорючей жидкостью (но не совтол!), что упрощает и удешевляет строительную часть и повышает надежность ТП при эксплуатации. На действующих предприятиях имеется много цеховых подстанций старого типа с открытыми трансформаторами, которые установлены в специальных камерах или на открытом воздухе.

Внутрицеховые ТП могут сооружаться только в помещениях с производством категорий Г и Д по пожароопасности, а в помещениях с производством категории В — по специальному разрешению пожарного надзора. Нельзя устанавливать КТП под помещениями с мокрым технологическим процессом (мойками, душевыми и т. п.), без принятия специальных мер против попадания влаги на электрооборудование, например выполнения гидроизоляции потолка КТП, а также под и над помещениями ограниченных размеров (менее помещения подстанции), в которых может длительно (более 1 ч) находиться значительное число людей (более 50 чел.). В качестве цеховых подстанций, как правило, используют КТП, обеспечивающие возможность производства индустриального монтажа независимо от готовности строительно-монтажных работ в целом по цеху. В последнее время стали выпускать объемные КТП.

Цеховые ТП могут быть встроенными, пристроенными и отдельно стоящими. На рис. 1.10 показана компоновка КТП, а на рис. 1.11 габаритные размеры встроенной трансформаторной подстанции на 10 кВ с двухтрансформаторной КТП. Отдельно стоящие ТП нерациональны и применяются вынужденно для электроснабжения некоторых цехов со взрывоопасной или агрессивной средой, а также на мелких предприятиях с небольшими разбросанными по территории объектами. Для пристроенных и встроенных ТП, если позволяют производственные условия, окружающая среда, условия пожарной безопасности и архитектуры, необходимо размещать трансформаторы снаружи цеха. Внутрицеховые ТП устанавливаются около колонн, в «мертвой» зоне перемещения кранов и специальных пролетах (в современных крупных совмещенных цехах) с учетом возможной реконструкции и замены технологического оборудования.

В основном число и мощность трансформаторов на ТП зависит от значения и графика суммарной нагрузки, но с учетом компенсации реактивной мощности, плотности нагрузки и категории надежности электроприемников. Цеховые ТП, если позволяет нагрузка и категория электроприемников, рекомендуется выполнять однотрансформаторными и в крайнем случае — двухтрансформаторными.

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 S_p, 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 S_p или Р_р 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 N_Tp связано с расчетной нагрузкой S_p и их номинальной мощностью следующим образом:

где k₃.т_Р — коэффициент загрузки трансформатора; S_НОМ._Э — экономически целесообразная номинальная мощность трансформатора.

Реактивная мощность Q_Tp, 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 Q_РАСЧ — 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 Р_ц — активная (силовая до 1 кВ и осветительная) расчетная нагрузка цеха.

При проверке ΣN = N_Tp. 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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 29

	Учебного курса, содержание лекции Проверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов		Типовая технологическая карта монтаж силовых трансформаторов с естественным... Елены инструкцией "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно...
	Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г с. 12		1. Прибор для измерения параметров силовых трансформаторов "Коэффициент" Предмет закупки Прибор для измерения параметров силовых трансформаторов Коэффициент
	Техническое задание на ремонт силовых трансформаторов 110/35кВ со... Капитальный ремонт трансформаторов тдн-16000/110/6 с приобретением нового привода мз-2 и его монтажом, тмт-6300/110/35/10, тмн-2500/110/35/,...		Техническое описание и инструкция по эксплуатации -1 Установка типа им-65 (в дальнейшем по тексту- установка) предназначена для испытания выпрямленным напряжением изоляции силовых кабелей,...
	«Техническое обследование состояния силовых трансформаторов 35-110... Участники подавать свои предложения на право заключения договора возмездного оказания услуг: «Техническое обследование состояния...		Техническое задание на проведение конкурентной процедуры по поставке... Один прибор «виток-омметр» (с комбинированным питанием), один измеритель параметров изоляции «Тангенс-2000», один прибор для измерения...
	1. Общие положения Запрос предложений на право заключения договора на поставку трансформаторов силовых масляных		Исследование силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах Прогнозирование удельных норм расхода электроэнергии на нефтехимических предприятиях
	Обслуживание силовых трансформаторов Предисловие Силовые трансформаторы широко распространены и используются в различных отраслях народного хозяйства		А. А. Даутов Начальник отдела по экономической безопасности Восстановление работоспособности силовых трансформаторов тдн-10000/110-У1 нпс-21 "Сковородино"
	Методические указания по проведению испытаний силовых трансформаторов Парижское управление Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору		Общие сведения Полное наименование – техническое задание на поставку силовых трансформаторов тмг12 (этз им. Козлова) или эквивалент
	1. Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций Автоматизированная система измерения температурой зависимости тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла		Укажите правильный порядок включения на параллельную работу силового трансформатора напряжения? Какое количество силовых трансформаторов должно применяться в составе судовой электроэнергетической системе?

Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

1.3. Трансформаторы главных понижающих подстанций

1.4. Цеховые подстанции систем электроснабжения

1.5. Преобразовательные подстанции

Похожие: