Sottostazioni di trasformazione nei sistemi di alimentazione
Campi di applicazione delle sottostazioni a uno e due trasformatori
Di norma vengono utilizzati sistemi di alimentazione di sottostazioni a uno e due trasformatori... L'uso di tre sottostazioni di trasformazione comporta costi di capitale aggiuntivi e aumenta i costi operativi annuali. Tre sottostazioni di trasformazione sono raramente utilizzate come soluzione forzata durante la ricostruzione, l'ampliamento di una sottostazione, con un sistema di alimentazione separato per carichi elettrici e di illuminazione, quando si alimentano carichi bruscamente alternati.
Le sottostazioni di trasformazione con un trasformatore 6-10 / 0,4 kV vengono utilizzate quando si alimentano carichi che consentono l'interruzione dell'alimentazione per un periodo non superiore a 1 giorno, necessario per la riparazione o la sostituzione di un elemento danneggiato (fornitura di consumatori di energia di categoria III), nonché per alimentare utenze di energia di categoria II, previa riduzione dell'alimentazione mediante ponticelli della tensione secondaria o in presenza di una riserva di scorta di trasformatori.
Anche le sottostazioni di trasformazione con un trasformatore sono utili nel senso che se il funzionamento dell'impresa è accompagnato da periodi di basso carico, è possibile, a causa della presenza di ponticelli tra le sottostazioni di trasformazione, disattivare parte del trasformatore di tensione secondario, quindi creando una modalità di funzionamento economicamente vantaggiosa dei trasformatori .
La modalità economica di funzionamento dei trasformatori è intesa come una modalità che garantisce minime perdite di potenza nei trasformatori. In questo caso, viene risolto il problema della scelta del numero ottimale di trasformatori funzionanti.
Tali sottostazioni di trasformazione possono essere economiche in termini di massima convergenza della tensione di 6-10 kV ai consumatori di energia, riducendo la lunghezza delle reti a 1 kV a causa del decentramento della trasformazione dell'energia elettrica. In questo caso, il problema è risolto a favore dell'utilizzo di due sottostazioni a trasformatore singolo rispetto a una sottostazione a due trasformatori.
Le sottostazioni di trasformazione con due trasformatori sono utilizzate con una predominanza di consumatori elettrici delle categorie I e II. In questo caso, la potenza dei trasformatori viene selezionata in modo tale che quando uno di essi lascia il lavoro, l'altro trasformatore con un sovraccarico consentito prenderà il carico di tutti i consumatori (in questa situazione, è possibile spegnere temporaneamente i consumatori elettrici della categoria III). Tali sottostazioni sono anche auspicabili, indipendentemente dalla categoria di utenti, in presenza di un programma di carico giornaliero o annuale irregolare.In questi casi, è vantaggioso modificare la potenza collegata dei trasformatori, ad esempio, in presenza di carichi stagionali, uno o due turni operano con un carico di turno significativamente diverso.
Alimentazione elettrica un insediamento, un quartiere di una città, un'officina, un gruppo di officine o un'intera impresa possono essere forniti da una o più cabine di trasformazione. La possibilità di costruire sottostazioni a uno o due trasformatori è determinata a seguito di un confronto tecnico ed economico di diverse opzioni per il sistema di alimentazione... Il criterio per la scelta di un'opzione è il minimo di costi ridotti per la costruzione del sistema di alimentazione. Le opzioni confrontate dovrebbero garantire il livello richiesto di affidabilità dell'alimentazione.
Nei sistemi di alimentazione delle imprese industriali, vengono spesso utilizzate le seguenti capacità unitarie dei trasformatori: 630, 1000, 1600 kV × A, nelle reti elettriche delle città - 400, 630 kV × A. La pratica di progettazione e funzionamento ha dimostrato il necessità di utilizzare lo stesso tipo di trasformatori con la stessa potenza, poiché la loro diversità crea disagi nella manutenzione e comporta costi di riparazione aggiuntivi.
Selezione dell'alimentazione dei trasformatori nelle sottostazioni di trasformazione
In generale, la scelta dei trasformatori di potenza viene effettuata sulla base dei seguenti dati fondamentali di input: il carico stimato dell'impianto di alimentazione, la durata del carico massimo, il tasso di incremento dei carichi, il costo dell'energia elettrica, il portata dei trasformatori e loro carico economico.
Il criterio principale per la scelta della potenza unitaria dei trasformatorisottostazione elettrica è, come nella scelta del numero di trasformatori, un minimo di riduzione dei costi ottenuto sulla base di un confronto tecnico ed economico delle opzioni.
Approssimativamente, la selezione della potenza unitaria dei trasformatori può essere effettuata in base alla densità di carico di progetto specifica (kV × A / m2) e al carico di progetto completo del sito (kV × A).
Con una densità di carico specifica fino a 0,2 kV × A / m2 e un carico totale fino a 3000 kV × A, si consiglia di utilizzare 400 trasformatori; 630; 1000 kVA con tensione secondaria 0,4 / 0,23 kV. A densità specifica e carico totale superiore ai valori specificati, i trasformatori con una capacità di 1600 e 2500 kVA sono più economici.
Tuttavia, queste raccomandazioni non sono sufficientemente comprovate a causa della rapida evoluzione dei prezzi delle apparecchiature elettriche e in particolare del TP.
Nella pratica di progettazione, i trasformatori delle sottostazioni di trasformazione sono spesso selezionati in base al carico di progetto dell'impianto e ai coefficienti raccomandati del carico economico dei trasformatori Kze = СР / Сн.т., in conformità con i dati nella tabella.
Fattori di carico consigliati dei trasformatori per officina TP
Fattore di carico del trasformatore Tipo di cabina di trasformazione e natura del carico 0,65 ... 0,7 Due cabine di trasformazione di trasformazione con carico predominante di categoria I 0,7 ... 0,8 Cabine di trasformazione a singola trasformazione con carico predominante di categoria II in presenza di ridondanza reciproca in ponticello con altre cabine a tensione secondaria 0,9 … 0,95 cabine di trasformazione con carico di categoria III o con carico predominante di categoria II con possibilità di utilizzo di una riserva di magazzino di trasformatori
Quando si sceglie la potenza dei trasformatori, è importante considerare adeguatamente la loro capacità di carico.
Sotto la capacità di carico del trasformatore, l'insieme dei carichi ammissibili, dei sovraccarichi sistematici e di emergenza è compreso dal calcolo dell'usura termica dell'isolamento del trasformatore. Se non si tiene conto della capacità di carico dei trasformatori, è possibile sopravvalutare ingiustificatamente la loro potenza nominale durante la scelta, il che è economicamente poco pratico.
Nella maggior parte delle cabine il carico sui trasformatori varia e rimane a lungo al di sotto del nominale. Una parte significativa dei trasformatori viene selezionata tenendo conto della modalità di post-emergenza e quindi di solito rimangono sotto carico per lungo tempo. Inoltre, i trasformatori di potenza sono progettati per funzionare a una temperatura ambiente consentita di + 40 ° C. Infatti, funzionano in condizioni normali a temperature ambiente fino a 20 ... 30 ° C. Pertanto, un trasformatore di potenza in un determinato momento può essere sovraccaricato , tenendo conto delle circostanze sopra discusse, senza danneggiare la durata di servizio stabilita (20 ... 25 anni).
Sulla base di studi sulle diverse modalità di funzionamento dei trasformatori, è stato sviluppato GOST 14209-85, che regola i carichi sistematici consentiti e i sovraccarichi di emergenza dei trasformatori di potenza generici in olio con una capacità fino a 100 mV × A compresi i tipi di raffreddamento M, D , DC e C , tenendo conto della temperatura del mezzo.
Per determinare i carichi sistematici e i sovraccarichi di emergenza secondo GOST 14209-85, è inoltre necessario conoscere il carico iniziale che precede il sovraccarico e la durata del sovraccarico. Questi dati sono determinati dalla curva di carico iniziale effettiva (potenza o corrente apparente) convertita in equivalente termico in una curva rettangolare a due o più stadi.
A causa della necessità di disporre di una curva di carico originale reale, è possibile eseguire un calcolo dei carichi e dei sovraccarichi ammissibili in conformità con per le sottostazioni esistenti per verificare l'ammissibilità del programma di carico esistente, nonché per determinare le possibili opzioni per i programmi giornalieri con valori massimi dei fattori di carico al momento precedente della modalità di sovraccarico e nella modalità di sovraccarico.
Nelle fasi di progettazione della sottostazione, è possibile utilizzare curve di carico tipiche o, in conformità con le raccomandazioni proposte anche in GOST 14209-85, selezionare la potenza del trasformatore in base alle condizioni di sovraccarico di emergenza.
Quindi, per le sottostazioni in cui è possibile il sovraccarico di emergenza dei trasformatori (due trasformatori, un trasformatore con connessioni di backup sul lato secondario), se il carico calcolato del sito Sp e il coefficiente di sovraccarico di emergenza ammissibile Kz.av sono noti, il la potenza nominale del trasformatore è determinata come
Università delle scienze applicate = Sp / Kz.av
Va inoltre notato che caricare il trasformatore in eccesso rispetto alla sua potenza nominale è consentito solo quando il sistema di raffreddamento del trasformatore è in buone condizioni e completamente inserito.
Per quanto riguarda i grafici tipici, attualmente sono progettati per un numero limitato di nodi di carico.
Poiché la scelta del numero e della potenza dei trasformatori, in particolare delle cabine di consumo 6-10 / 0,4-0,23 kV, è spesso determinata principalmente da un fattore economico, è fondamentale tenere conto della compensazione della potenza reattiva nelle reti elettriche del utente.
Compensando la potenza reattiva nelle reti fino a 1 kV, è possibile ridurre il numero di 10 / 0,4 cabine di trasformazione, la loro potenza nominale. Ciò è particolarmente importante per utenze industriali, in reti fino a 1 kV, che devono compensare valori significativi di carichi reattivi. La metodologia esistente per la progettazione della compensazione della potenza reattiva nelle reti elettriche delle imprese industriali e implica la selezione della capacità dei dispositivi di compensazione con la selezione simultanea del numero di trasformatori della sottostazione e della loro capacità.
Pertanto, tenendo conto di quanto sopra, la complessità dei calcoli economici diretti, in considerazione degli indicatori in rapida evoluzione dei costi di costruzione delle sottostazioni e dei costi dell'elettricità, nella progettazione di nuove e ricostruzione delle sottostazioni di consumo esistenti 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, la selezione della potenza del trasformatore di potenza può essere effettuata come segue:
— nelle reti industriali:
a) selezionare la potenza unitaria dei trasformatori in conformità con le raccomandazioni per la densità specifica del carico di progetto e il carico di progetto completo dell'impianto;
b) il numero di trasformatori di sottostazione e la loro potenza nominale devono essere selezionati in conformità con le linee guida di progettazione compensazione della potenza reattiva nelle reti elettriche delle imprese industriali;
c) la scelta della potenza dei trasformatori deve essere effettuata tenendo conto dei fattori di carico consigliati e dei sovraccarichi di emergenza ammissibili dei trasformatori;
d) in presenza di programmi di carico tipici, la selezione deve essere effettuata secondo GOST 14209-85, tenendo conto della compensazione della potenza reattiva nelle reti fino a 1 kV;
— nelle reti elettriche urbane:
a) con le curve di carico tipiche disponibili della sottostazione, la scelta della potenza del trasformatore dovrebbe essere effettuata in conformità con GOST 14209-85;
b) conoscendo la tipologia di carico della cabina, in assenza di sue programmazioni tipiche, è opportuno effettuare la scelta secondo le indicazioni metodologiche.
Un esempio. La selezione del numero e della capacità dei trasformatori delle sottostazioni di trasformazione dell'officina in base ai seguenti dati iniziali: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; categoria di ricevitori elettrici dell'officina in base al grado di affidabilità dell'alimentazione - 3.
Risposta. Piena capacità progettuale dell'officina.
Da potere progettuale (377 kV × A) il livello richiesto di affidabilità dell'alimentazione elettrica (categoria 3 dei consumatori di elettricità) può essere considerato come una sottostazione di trasporto singolo con una potenza del trasformatore Snt = 400 kV × A.
Il fattore di carico del trasformatore sarà
che soddisfa i relativi requisiti.