Сколько трансформаторов необходимо для обеспечения надежного электроснабжения

Обновлено: 30.06.2024

Попробуем разобраться, что необходимо принимать во внимание при выборе трансформатора, и какие основные факторы могут играть решающее значение в деле обеспечения качественного и надежного энергоснабжения объекта.

Силовой трансформатор: тип и конструктивные особенности, влияющие на выбор

При этом необходимо принимать во внимание, что неправильный выбор силового трансформатора обязательно повлечет за собой более высокие эксплуатационные расходы, а в целом может значительно снизить срок службы, как самой трансформаторной группы, так и сложного и дорогостоящего оборудования, от нее питающегося.

Приобретая тот или иной трансформатор, необходимо проводить комплексную оценку выбора по трем основным критериям: качество оборудования, его цена и прогнозируемые эксплуатационные расходы. При этом заказчики чаще всего учитывают первые два фактора, забывая, что в ряде случаев эксплуатационные расходы за период работы оборудования, могут составить более половины стоимости самого трансформатора, а иногда и больше. Тогда как более вдумчивый подход к выбору может значительно снизить подобные издержки, и в долгосрочной перспективе окажется более выгодным решением.

но избавить себя от скорого выхода трансформатора из строя ввиду его изначальной неработоспособности.

Теперь в отношении конструктивных особенностей. Сегодня на рынке предлагается два типа силовых трансформаторов: с обычным и более современным гофробаком. При этом каждый из этих типов имеет как свои плюсы, так и минусы.

Герметичные трансформаторы с гофробаком представляются потребителю как более современное решение. Благодаря развитию технологий и появлению новых материалов, производители получили возможность изготавливать гофрированные тонкостенные конструкции. Данное решение позволяет компенсировать расширение трансформаторного масла вследствие его нагрева и, как следствие, изготавливать трансформаторы с меньшими габаритами, так как вместо массивных радиаторов охлаждения здесь устанавливаются гораздо более компактные решения. Однако подобная гофрированная конструкция не может обеспечить достаточную механическую прочность, из-за чего в разы увеличивается риск повреждения оборудования и необходимости его последующего дорогостоящего ремонта. Поэтому в том случае, если размер трансформаторной группы не имеет решающего значения, лучше выбирать оборудование с обычным баком.

Однако, силовые трансформаторы ТМ требуют более серьезного подхода к обеспечению их эксплуатации. Необходимо проводить дополнительные испытания трансформаторного масла на всех стадиях его хранения и использования, а так же контролировать степень насыщения влагой сорбента воздухо-осушителя, и при достижении максимально допустимых значений влажности, своевременно производить его замену. Поэтому суммарные эксплуатационные расходы в течение всего срока службы трансформатора в среднем составляют 40-60% от его стоимости.

При этом, при выборе трансформатора типа ТМГ достаточно часто заказчики приобретают оборудование с гофробаком. Однако здесь, как уже говорилось выше, необходимо принимать во внимание конкретные условия эксплуатации: минимизация возможных механических повреждений, жесткие требования к размеру оборудования и т.д. И в том случае, если заказчик не будет уверен в строгом соблюдении данных требований, более оптимальным вариантом будет выбор силового трансформатора с обычным баком.

Тема 3.3 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях

Характеристика электрических нагрузок. Выбор количества трансформаторов на подстанции по условиям надежности электроснабжения (ПУЭ п.1.2.17 – 1.2.21.) при наличии графика электрических нагрузок и при его отсутствии.

Условия включения трансформаторов на параллельную работу.

Коэффициент загрузки трансформаторов в рабочем и аварийном режимах в зависимости от продолжительности перегрузки и системы охлаждения трансформатора.

Расчет мощности трансформаторов.

Рекомендуемая литература: [8, 15]

Методические указания

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения.

Весьма важными показателями при выборе числа и мощности трансформаторов являются также надежность питания, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность.

Для внутрицехового электроснабжения могут использоваться одно-, двух- и трехтрансформаторные подстанции.

Выбор числа трансформаторов связан с режимом работы подстанции. График нагрузок может быть таким, при котором по экономическим соображениям необходимо установить не один, а два трансформатора. Такие случаи, как правило, имеют место при плохом коэффициенте заполнения графика нагрузок (0,5 и ниже).

Более подробно материал данной темы изложен в [15, п.3.2.4]. Обратите внимание на условия выбора трансформаторов по мощности, взаимного резервирования трансформаторов и их включения на параллельную работу.

Вопросы для самоконтроля

1. В каких случаях рекомендуется применять одно- или двухтрансформаторные подстанции?

2. Возможно ли питание потребителей II категории от однотрансформаторной подстанции?

3. Перечислите коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном режиме для каждой категории электроприемников по надежности электроснабжения.

4. Каковы требования ПУЭ к количеству трансформаторов для различных категорий электроприемников по надежности электроснабжения[8, п.1.2.17 – 1.2.21.].

5. В каком случае целесообразно применять на цеховых подстанциях трансформаторы мощностью более 1000 к ВА?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление

· об основных характеристиках электрических нагрузок;

· требования к количеству трансформаторов на подстанции в зависимости от категории надежности электроснабжения;

· рассчитывать электрические нагрузки цеха;

· рассчитывать мощность трансформаторов цеховой подстанции;

· определять количество трансформаторов на подстанции с учетом категории по надежности электроснабжения.

Тема 3.4 Главные понизительные подстанции

Назначение главных понизительных подстанций (ГПП) и их конструктивное исполнение; основные схемы присоединения трансформаторов к питающим линиям. Схемы ГПП и их основное электрооборудование. Назначение и основное электрооборудование комплектных распределительных устройств типа КСО, КРУ, КРУН.

Рекомендуемая литература: [24, 25, 29]

Методические указания

Главная понизительная подстанция (ГПП) — подстанция, получающая питание напряжением 35-220кВ непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая электроэнергию на более низком напряжении 6-35 кВ по всему объекту или его району, т.е. по ТП предприятия, включая и питание крупных электроприемников на 6, 10, и 35 кВ.

Основные схемы присоединения трансформаторов к питающим линиям представлены в [29, §11.3]

Рассмотрите для каждого элемента ГПП (силовых трансформаторов, масляных выключателей, выключателей нагрузки, разъединителей, приводов высоковольтных выключателей, трансформаторов тока и напряжения, разрядников, ограничителей перенапряжений) назначение, конструкцию и принцип действия по [24, §4.5]. Определите, в каких случаях на стороне высшего напряжения ГПП устанавливаются выключатели, в каких — отделители и короткозамыкатели.

Аналогично рассмотрите схемы подстанций электротермических установок и преобразовательных подстанций [29, § 11.4, 11.5].

Поскольку электроснабжение современных промышленных предприятий базируется в основном на применении комплектных крупноблочных устройств ознакомьтесь с ними по [24, §12.2] и [25, §7.3].

Обратите внимание на конструктивные особенности комплектных распределительных устройств, предназначенные для обеспечения безопасности эксплуатации.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется главной понизительной подстанцией?

2. Какова роль отделителей и выключателей, используемых в схемах ГПП?

3. Какое оборудование устанавливается на открытом РУ понизительных подстанций?

4. Каковы назначение и область применения выключателей нагрузки?

5. Назовите типы выключателей устанавливаемых в шкафах комплектных распределительных устройств. Какие приводы используются для этих выключателей?

6. Какое оборудование устанавливается на ГПП для ограничения токов короткого замыкания?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление

· о назначении главных понизительных подстанций (ГПП);

· о назначении комплектных распределительных устройств;

· конструктивное исполнение главных понизительных подстанций;

· основное электрооборудование главных понизительных подстанций и комплектных распределительных устройств

· читать схемы главных понизительных подстанций.

Силовой трансформатор: сухой или маслонаполненный

Основное преимущество масляных трансформаторов — более надежная защита обмотки от любых внешних воздействий. Во-первых, это серьезно повышает надежность работы оборудования и уменьшает необходимость осуществления постоянного эксплуатационного мониторинга. Во-вторых, в маслонаполненных трансформаторах очень низкое реактивное сопротивление, по сравнению с сухими аналогами с воздушной изоляцией.

Как известно специалистам, подавляющее большинство случаев выхода трансформаторов из строя происходят вследствие ослабления шинных соединений на выводных наружных контактах. При этом контакты всегда требуют серьезного контроля, вне зависимости от типа трансформатора. Между тем в случае масляного трансформатора, перегрев контакта вызовет только лишь разгерметизацию уплотнения или разрушение изолятора, ремонт которых не представляет особенной проблемы. Тогда как перегрев наружных контактов в случае сухого трансформатора повлечет за собой разрушение литой изоляции в зоне выводов из обмотки, ремонт которой, из-за необходимости замены всего блока обмоток, будет стоить гораздо дороже.

Помимо этого в сухих трансформаторах достаточно часто встречаются явления микроразрушения в блоках обмоток, происходящих из-за большого различия коэффициентов теплового расширения изоляции и проводника. В результате таких микроразрушений появляются частичные разряды, повышающие напряженность электрического поля и вызывающие непрерывные пробои в каждой микротрещине. Такие скрытые пробои без специального оборудования практически невозможно обнаружить. Они могут проистекать неделями и месяцами, проявляясь лишь в своей финальной стадии разрушения: межслоевом или межвитковом коротком замыкании и, как следствие, выгорании обмотки.

В масляных трансформаторах, в силу особенностей их конструкции, этой проблемы не существует вовсе. Теоретически частичные разряды могут возникнуть при появлении пузырьков воздухе, однако в современных условиях производства такая вероятность практически полностью исключена.

ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП И ЦЕХОВЫХ ТП

ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ГПП

Найти величину рационального напряжения для системы электроснабжения предприятия означает определить тот уровень стандартного напряжения, при котором система электроснабжения имеет минимально возможные годовые затраты. Этим минимальным годовым затратам одновременно должны соответствовать и минимально возможные затраты материальных ценностей: количество цветного металла, электроэнергии, потерь электроэнергии и т.п.

Опыт проектирования позволяет интуитивно оценивать ожидаемую величину рационального напряжения.

Рис 2. Схема электроснабжения завода.

Однако, как показывает практика расчетов, при таком способе решения вопроса ошибки весьма часты. В то же время трудоемкие расчеты по определению затрат для всей шкалы напряжений требуют большой дополнительной работы. Для экономии затрат по определению величины рационального напряжения были выполнены расчеты и построены номограммы и составлены таблицы [3,6]

КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ПОДСТАНЦИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ

Главная понизительная подстанция (ГПП) увязывает энергосистему с сетями промышленных предприятий. Часть оборудования ГПП, как правило, высшего напряжения находится на открытом воздухе, а часть оборудования (6 – 10 кВ) – в закрытом помещении.

На открытом воздухе обычно располагают силовые трансформаторы, разъединители, отделители, короткозамыкатели, измерительные трансформаторы тока и напряжения. Силовые трансформаторы закатываются на место постоянной установки по рельсам. Под трансформаторами находится яма, заполненная материалом, поглощающим масло, вытекающее из микротрещин бака. Яма сообщается трубопроводом с ямой для аварийного слива масла, которая сооружается с краю ГПП. Провода открытой части ГПП крепятся через изоляторы к порталам, на крайних частях которых устанавливаются стержни молниезащиты.

В закрытой части ГПП располагается оборудование 6 – 10 кВ: масляные выключатели, трансформаторы тока и напряжения, ячейки шкафов отходящих линий. В закрытой части обычно дежурный и диспетчерский персонал.

Территория ГПП ограждена забором высотой 2м. Двери снабжены электрическим замком. У входа установлено переговорное устройство.

Цеховые трансформаторные подстанции обеспечивает связь ГПП с потребителями электроэнергии цеха. В настоящее время широкое применение получили цеховые комплектные трансформаторные подстанции(КТП). КТП полностью монтируются на заводе-изготовителе и устанавливаются в цехе.

КТП могут устанавливаться в разных местах цеха, имеют сетчатое ограждение и не имеют постоянного дежурного персонала. Различают следующие места установки КТП (рис.2).

Рис.3.Места установки комплектных трансформаторных подстанций КТП.

1.Пристроенная КТП. Требует отдельного помещения. Сооружается, если в цехе нет места или воздушная среда взрывоопасна.

2.Внутрицеховая КТП. Отдельного помещения не требуется. Ограждена простой сеткой.

3.Встроенная КТП. Отдельного помещения не требуется. Ограждена простой сеткой.

4.Отдельностоящая КТП. Сооружается, когда от одной КТП питается несколько цехов.

Правильный, технически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов и ГПП и ТП имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения. ГПП и ТП желательно выполнять с числом трансформаторов не более 2. Во всех случаях, где это возможно, следует рассматривать вариант с установкой одного трансформатора и осуществлением резервного питания от соседней ТП.

При питании потребителей 1 категории от одной подстанции для обеспечения надежность необходимо иметь минимум по одному трансформатору на каждой секции шин; при этом мощность трансформаторов должна быть выбрана так, чтобы при выходе из строя одного из них второй с учетом допустимой перегрузки обеспечивал питание потребителей 1 категории. Одновременно следует отметить, что на цеховых ТП с двумя трансформаторами рабочие секции шин низшего напряжения целесообразно держать в работе раздельно. При этом ток короткого замыкания. уменьшается вдвое и облегчаются условия работы аппаратов напряжением до 1000В. При отключении одного из работающих трансформаторов второй принимает на себя нагрузку отключившегося в результате включения секционного автомата. Ввод резервного питания для потребителей 1 категории должен осуществляться автоматически.

В зависимости от исходных данных различают два метода выбора номинальной мощности трансформаторов:

1. по заданному суточному графику нагрузки цеха за характерные сутки года для нормальных и аварийных режимов работы.;

2. по расчетной мощности для тех же режимов. Здесь выбор мощности трансформаторов производится исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в послеаварийном режиме. При этом номинальная мощность трансформаторов определяется по средней нагрузке за максимально загруженную смену

Требования к надежности электроснабжения прописаны в п.1.2.18 ПУЭ 7 (Правила устройства электроустановок в седьмой редакции) и разделяются на три категории в зависимости от важности объекта и технологического процесса. Категория определяется на этапе проектирования электроснабжения объекта - за основу принимается технологическая часть проекта и нормативная документация.

Первая категория надежности электроснабжения потребителей

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

химическая, горнодобывающая промышленности, кусты добывающих скважин нефтегазовых месторождений;
литейные цеха, буровые установки;
реанимационные отделения, роддома и родильные отделения, фельдшерско-акушерские пункты, крупные диспансеры;
котельные или центральные тепловые пункты, насосные станции первой категории, работа которых связана с жизнеобеспечением городских систем, водозаборных станций насосных станций водоснабжения;
тяговые подстанции городского электротранспорта, РЖД;
устройства связи, вышек сотовой связи и серверные помещения;
диспетчерские пункты важных городских систем оповещения;
системы пожарной сигнализации и противопожарные устройства;
охранная сигнализация объектов с большим количеством людей;
системы аварийного освещения и аварийной вентиляции;
лифты.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания — двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Важные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, ИБП или дизельная электростанция.

К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,
секции шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отличающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций шин.

Время перерыва электроснабжения минимально и обусловлено временем срабатывания автоматической системой переключения, и не должно превышать норматив 0,5-0,7 сек.

Особая группа категории электроснабжения — выделяется из состава электроприемников первой категории, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), ИБП или дизельная электростанция.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Поможем составить проект, поставим ДГУ и проведем пуско-наладочные работы (ПНР) с запуском дизельной электростанции.

Выполненные проекты ООО "Техэкспо":

Комплекс ДГУ 3600 кВт (3 шт. по 1200 кВт) для ЦОДа крупнейшей в России компании межоператорского обмена интернет-трафиком ММТС-9

Февраль 2019 года

ТО дизельных электростанций в комплексе зданий Смольного для Администрации Губернатора Санкт-Петербурга

Декабрь 2017 года

ДГУ 1200 кВт в контейнере для Кабардино-Балкарского перинатального центра

Декабрь 2016 года

В декабре 2016 года ООО "Техэкспо" поставило дизельную электростанцию мощностью 1200 кВт для ГБУЗ "Перинатальный центр" Министерства здравоохранения КБР в город Нальчик. Итальянский дизель-генератор Green Power GP1650A/MI построен на базе двигателя Mitsubishi S12R-PTAA2 (Япония) и генератора .

Монтаж ДГУ, ПНР и подключение АВР для Покровской больницы в Санкт-Петербурге

Июнь 2018 года

Сентябрь 2019 года

"Техэкспо" поставило третью ДГУ мощностью 75 кВт для Ленинградской атомной электростанции-2 (ЛАЭС-2, АО "КОНЦЕРН ТИТАН-2") в Сосновом Бору в 2019 году. Поставка отличается тем, что ДЭС обязательно должны иметь российские комплектующие (система импортозамещения) и двухконтурную систему охлаждения.

ДГУ мощностью 280 кВт в контейнере на шасси и ИБП 60 кВт для здания Администрации Мурманска

Октябрь 2018 года

Вторая категория надежности электроснабжения потребителей

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

Детские учреждения, школы и детские сады (как обычных, так и в сельской местности), ясли.
Различные медицинские организации, больницы, аптеки и аптечные пункты.
Городские учреждения.
Крупные торговые комплексы и спортивные сооружения с большим скоплением людей, например, ледового дворца.
Объекты в результате отключения электроэнергии могут привести к аварийной ситуации или подвергать жизнь людей. К ним относится уличное освещение, наружное освещение переездов на железной дороге, заградительных огней при выполнении ремонтных работ, освещение опасных участков автомобильных дорог, автостоянок, аэропорта и т.п.
Газовые котельные, узлы учета газа, насосные и перекачивающие станции, которые не относятся в первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. Отличие от первой заключается в том, что перерыв в подаче электроэнергии допускается по ПУЭ-7 до двух часов. Это время обусловлено работой ремонтной бригады. Она должна оперативно выехать и произвести переключение с одного источника на другой.

Все работы выполняются вручную. Таким образом, время переключения электроэнергии зависит от действия оперативного дежурного или выездной аварийной бригады. В качестве резервного питания применяют дизельные электростанции. Их целесообразно использовать там, где имеется большое количество людей. Например, для детского сада, храма, для школы, театра, гостиницы.

Для 2 категории мы рекомендуем использовать 1 сетевой ввод и дизельную электростанцию.

Мы поможем бесплатно определить мощность и составим смету на дизель-генератор с ИБП:

Третья категория электроснабжения потребителей

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Это населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы. Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток — на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для III категории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

5.2 В зданиях, относящихся к III категории по надежности электроснабжения, питающихся по одной линии, резервное питание устройств охранной и пожарной сигнализации следует осуществлять от автономных источников.

5.3 Питание силовых электроприемников и освещения рекомендуется осуществлять от общих трансформаторов.

5.4 В общественных зданиях разрешается размещать встроенные и пристроенные трансформаторные подстанции (ТП), в том числе комплектные трансформаторные подстанции (КТП), при условии соблюдения требований ПУЭ , соответствующих санитарных и противопожарных норм, требований настоящего Свода правил.

В жилых зданиях размещение встроенных и пристроенных подстанций разрешается только с использованием сухих или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов и при условии соблюдения требований санитарных норм по уровням звукового давления, вибрации, воздействию электрических и магнитных полей вне помещений подстанции.

В спальных корпусах различных учреждений, в школьных и других учебных заведениях сооружение встроенных и пристроенных подстанций не допускается.

5.5 Главные распределительные щиты (ГРЩ) при применении встроенных ТП должны размещаться, как правило, в смежном с трансформаторами помещении.

5.6 Для встроенных ТП, КТП и закрытых распределительных устройств (ЗРУ) напряжением до 10 кВ в дополнение к требованиям 4.2 ПУЭ необходимо предусматривать следующее:

не размещать их под помещениями с мокрыми технологическими процессами, под душевыми, ванными и уборными;

выполнять надежную гидроизоляцию над помещениями ТП, КТП и ЗРУ, исключающую возможность проникания влаги в случае аварии систем отопления, водоснабжения и канализации;

полы камер трансформаторов и ЗРУ напряжением до и выше 1000 В со стороны входов должны быть выше полов примыкающих помещений не менее чем на 10 см. Если вход в ТП предусмотрен снаружи здания, отметка пола помещения ТП должна быть выше отметки земли не менее чем на 30 см. При расстоянии от пола подстанции до пола примыкающих помещений или земли более 40 см для входа следует предусматривать ступени;

устраивать дороги для подъезда автотранспорта к месту расположения подстанции.

5.7 Компоновка и размещение ТП должны предусматривать возможность круглосуточного беспрепятственного доступа в нее персонала эксплуатирующей организации.

5.8 На встроенных ТП и КТП следует устанавливать не более двух масляных или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов мощностью до 1000 кВ·А каждый. Число сухих трансформаторов не ограничивается, а мощность каждого из них св. 1000 кВ·А не рекомендуется.

5.9 Подстанции с масляными трансформаторами, как правило, должны размещаться на первом этаже или в цокольной части здания (выше уровня планировочной отметки земли). Двери камер трансформаторов должны располагаться на одном из фасадов здания.

5.10 Подстанции с сухими трансформаторами допускается размещать в подвалах при условии:

соблюдения требований 5.9 настоящего Свода правил;

исключения возможности их затопления грунтовыми и паводковыми водами, а также при авариях систем водоснабжения, отопления и канализации;

обеспечения подъема трансформаторов на поверхность земли с помощью передвижных или стационарных механизмов и устройств;

что расстояние между наружными стенами и стенами подстанции должно быть, как правило, не менее 800 мм. Допускается уменьшение этого расстояния до 200 мм, если обеспечивается требуемая вентиляция пространства между стенами.

При наличии технико-экономических обоснований допускается установка подстанций на верхних этажах здания, если обеспечивается возможность транспортировки трансформаторов. В этом случае отделения помещения подстанции от наружных стен не требуется.

5.11 В ТП, как правило, следует устанавливать силовые трансформаторы с глухозаземленной нейтралью со схемами соединения обмоток "звезда-зигзаг" при мощности до 250 кВ·А и "треугольник-звезда" при мощности 400 кВ·А и более.

5.12 Для включения и отключения намагничивающего тока силовых трансформаторов допускается использовать трехполюсные разъединители.

5.13 Место установки устройства АВР (централизованно на вводах в здание или децентрализованно у электроприемников I категории по надежности электроснабжения) выбирается в проекте в зависимости от их взаимного расположения, условий эксплуатации и способов прокладки питающих линий до удаленных электроприемников.

При наличии АВР на стороне низшего напряжения встроенной ТП установка его на ГРЩ, расположенном в смежном с ТП помещении, не требуется.

В случае, когда электроприемники 1-й категории не могут быть запитаны от двух независимых источников, должно быть осуществлено технологическое резервирование, включаемое автоматически.

Как выбрать ДГУ

Часто производители хитрят и мощность указывают в кВА, и притом не номинальную, а резервную (на ней ДГУ может работать не более не более 500 часов в год). Все дизель-генераторные установки имеет два значения мощности: PRP, Prime Power (основная мощность) и LTP, Limited Time Power (резервная мощность, ограниченная по времени). Важно учитывать: ДГУ должна работать в постоянном режиме с нагрузкой не менее 40% и не более 80% своей номинальной мощности. Если ДГУ нужна вам на объектах, где есть насосы, роторы, лебедки – то надо заложить высокие пусковые токи (в 5-7 раз выше потребляемой мощности).

Число трансформаторов на ГПП и ЦТП определяется требованиями надёжности электроснабжения. Надёжность электроснабжения потребителей I-ой категории обеспечивается за счёт наличия двух независимых источников питания, при этом необходимо осуществлять резервирование питания и иметь на одном вводе минимум один трансформатор (желательно два, т.к. при этом не производят отключенияII-ой категории потребителей, если возможна замена вышедшего из строя трансформатора в течение нескольких часов).

При проектировании цеховых трансформаторных подстанций желательно использовать КТП. Правильное определение мощности КТП и их числа производят на основании технико-экономических расчётов (ТЭР) с учётом компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ. Выбор количества трансформаторов определяют из диапазона:

(6.2)

где - минимальное число цеховых трансформаторов (при полной компенсации реактивных нагрузок);- максимальное число цеховых трансформаторов (при отсутствии компенсирующих устройств);- расчётная нагрузка цеха;- средний коэффициент загрузки для всех ТП;- номинальная мощность цехового трансформатора.

На рис. 1приведена схема электроснабжения с установкой одного и двух трансформаторов, а на рис. 2даны схемы их замещения. В схеме на рис. 2изображены элементы цепи (с одним и двумя трансформаторами), соединенные последовательно: шинный разъединитель, выключатель на стороне высшего напряжения, трансформатор, выключатель на стороне низшего напряжения или автоматический выключатель и разъединитель или штепсельный разъём на стороне низшего напряжения.

Рис. 1. Схема электроснабжения:

а) с одним трансформатором; б) с двумя трансформаторами.

Рис. 2. Схема замещения для расчёта схемы электроснабжения: а) с одним трансформатором; б) с двумя трансформаторами.

Задача заключается в том, чтобы из двух намеченных вариантов схем (рис. 1,аи б) выбрать одну с лучшими технико-экономическими показателями. Оптимальный вариант схемы выбирается на основе сравнения приведенных годовых затрат по каждому варианту:

(6.3)

где -эксплуатационные расходы i-говарианта; -капитальные затраты i-говарианта;- убытки потребителя электроэнергии от перерывов электроснабжения.

По схеме на рис. 1,анаступает полный перерыв питания, а по схеме на рис. 1, боставшийся в работе трансформатор с перегрузкой обеспечивает питание всех потребителей. Для схемы на рис. 1,а питание со стороны низшего напряжения трансформатора по резервной кабельной линии от соседней трансформаторной подстанции осуществлять нецелесообразно, так как такая схема аналогична схеме подстанции с двумя трансформаторами, но имеет худшие показатели за счёт длинной кабельной линии между системами шин двух удалённых друг от друга подстанций.

Объективная оценка при выборе числа трансформаторов должна быть произведена с учётом фактора надёжности.

Под надёжностью системы электроснабжения понимается свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования.

Показатели надёжности -это количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надёжность. Одним из основных показателей надежности является вероятность безотказной работы. Это вероятность того, что в пределах заданного времени отказа не возникнет.

Формула вероятности безотказной работы системы с нагруженным резервом:

(6.4)

где n– количество элементов в цепи;m– количество резервных цепей.

При решении практических задач, задаваясь значениями и , получают количество резервных цепей.

С помощью (6.4) можно получить выражение, при известной вероятности безотказной работы каждого элемента цепи (), для практических расчётов определения требуемого количества резервных цепей:

(6.5)

Надёжность системы с точки зрения продолжительности работы до отказа оценивается наработкой на отказ или средним временем безотказной работы.

Связь между вероятностью безотказной работы и наработкой на отказ выражается уравнением:

. (6.6)

равно площади, ограниченной функцией вероятности безотказной работыи координатными осями, или математическому ожиданию времени безотказной работы(по оси абсцисс).

Принимая допущение, что интенсивность отказов элементов постоянна во времени, можно использовать показательный (экспоненциальный) закон распределения вероятности безотказной работы:

(6.7)

где - интенсивность отказов цепи;t– заданное время.

Период работы, для которого справедлива данная формула, называют периодом нормальной эксплуатации устройства.

Вероятность безотказной работы системы в течение заданного времени tне зависит от того, сколько времени система проработала до этого.

В общем случае время безотказной работы запишется в виде выражения:

(6.8)

Несколько преобразовав выражение (6), с помощью ввода дополнительной переменной, уравнение безотказного времени работы системы можно записать в более удобном для расчётов виде:

(6.9)

Интенсивность отказов в работе берётся из справочной литературы по расчёту надёжности.

Зависимость вероятности безотказной работы резервируемой системы от среднего времени безотказной работы исходной системы электроснабжения, получается на основании вышеприведённых выражений ((6.6) - (6.8)):

(6.10)

Сооружение однотрансформаторных подстанций не всегда обеспечивает наименьшие затраты. Если же по условиям резервирования питания потребителей необходима установка более одного трансформатора, то нужно стремиться к тому, чтобы их было не более 2.

При использовании двухтрансформаторных подстанций, выход из строя одного из трансформаторов, обеспечивается 100%-ная надёжность питания в течение времени, необходимого для ремонта поврежденного трансформатора или его замены.

Выбор числа трансформаторов связан также с режимом работы подстанции. График нагрузки может быть таким, при котором по экономическим соображениям необходимо установить не один, а два трансформатора. Это имеет место, как правило, при низком коэффициенте заполнения графика нагрузки (0,5и ниже). В этом случае необходима установка отключающих аппаратов для оперативных действий (производящихся дежурным персоналом или происходящих автоматически) с силовыми трансформаторами при соблюдении экономически целесообразного режима их работы.

С учётом вышесказанного использование двухтрансформаторных подстанций экономически более целесообразно, чем подстанций с одним или большим числом трансформаторов. Схемы электрических соединений на стороне высшего напряжения подстанций представлены на рис. 3.

Рис. 3. Однолинейные схемы электрических соединений главных понизительных подстанций с двумя трансформаторами: а, б – без выключателей на стороне высшего напряжения; в – с выключателем на стороне высшего напряжения.

Схему рис. 3, а (два блока линия -трансформатор с отделителями и автоматически действующей перемычкой) применяют для ответвительных или тупиковых подстанций, когда необходимо автоматическое восстановление питания трансформатора после аварийного отключения его линии. Схему рис. 3,б (блок линия -трансформатор с отделителем) рекомендуют для подстанций, присоединяемых к линии, питающей несколько подстанций. Применение короткозамыкателей на линиях длиной10—12 км не рекомендуется из-за возможности появления километрического эффекта. Тогда вместо короткозамыкателя используют телепередачу отключающего импульса по каналам связи. Схему рис. 3,в (мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепи трансформаторов) применяют при двустороннем питании или транзите мощности по одной линии при отсутствии АПВ. Применение простых схем (рис. 3)особенно выгодно, когда стоимость выключателя на стороне высшего напряжения соизмерима со стоимостью установки трансформатора. Для снижения токов КЗ и облегчения работы аппаратов напряжением до 1 кВ в нормальном режиме обычно применяют раздельную работу трансформаторов. Для резервирования части нагрузки при отключении одного из работающих трансформаторов второй включается с помощью секционного автоматического выключателя, обеспечивает электроснабжение потребителей и работает с перегрузкой до восстановления схемы нормального режима работы. Ввод резервного питания для потребителей первой категории должен осуществляться автоматически.

Номинальные мощности трансформаторов до 1000 кВА:

100; 160; 250; 400; 630; 1000 кВА

U_{ном.выс.напр.}= 6; 10; 110; 220 кВ

ТМ-630-10 – номинальное напряжение, кВ

номинальная мощность, кВА

Рекомендованные коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном режиме не должен превышать 0,75%

Кз= (5.1)

На время ликвидации аварии допускается перегрузка до 40%.Как правило, для обеспечения надежности электроснабжения отдается предпочтение подстанции с двумя трансформаторами. Необходимо учитывать перспективы развития электрической установки, т.е. иметь резервные мощности, так как рекомендованное число трансформаторов подстанции 2, а при выводе из строя одного вся нагрузка первой категории потребителей будет обеспечиваться одним трансформатором, то трансформаторы должны также проверяться и по аварийной мощности.

Расчет ведется аналогично практической работе №4

1. Определяем полную номинальную мощность:

(4.1)

где n – количество трансформаторов.

;

2.По справочнику[5] табл.27.6 стр 47 или см.приложение таблица43 выбираем два варианта трансформаторов и заносим данные в таблицу17 2.1 Smax, кВА

2.2 Sн.т1, Sн.т2; кВА

2.3 n – количество трансформаторов

2.5 αа %, αр% - амортизационные и ремонтные отчисления [4] табл.4.1 стр.52 или см.приложение таблица35

3. Определяем полную аварийную мощность Sав:

Sав=1,4 Sн (n- 1),кВА (4.2)

Sав1= 1,4 160 1= 224 кВА

Sав2= 1,4 250 1= 350 кВА

4. Определяем коэффициент загрузки β:

(4.3)

5. Определяем по справочнику [5] табл.27.6 стр47 или см.приложение таблица43 потери активной мощности х.х. и к.з. ( Рхх, Ркз):

Таблица 16- Потери

Uн	160кВА	250кВА
i0	2,4%	2,3%
Uкз	4,5%	4,5%
Рхх	510Вт	740Вт
Ркз	2650Вт	3700Вт
Uвн	6кВ	6кВ
Кспр	550руб.	750руб.
Y/Yн-0	Y/Yн-0

6. Определяем потери активной мощности трансформатора:

(4.4)

7. Определяем потери реактивной мощности х.х. и к.з. Qхх, Qкз)

(4.5)

(4.6)

8. Определяем потери реактивной мощности в трансформаторах:

(4.7)

9. Определяем время максимальных потерь :

(4.8)

где Tmax – время использования максимальной нагрузки в год.

Время использования максимума нагрузки Тmax определяется характером нагрузки потребителей отдельных отраслей промышленности и принимается:

для металлургической промышленности-до 6500 ч;

для химической – до6000 ч;

для горнорудной – до 5000 ч;

для машиностроительной – до 4000 ч. [1] стр. 63

10. Определяем активные потери электроэнергии:

(4.9)

11.Определяем реактивные потери электроэнергии:

(4.10)

12. Определяем потери электрической энергии:

(4.11)

где K_п – коэффициент приведения потерь, K_п=0,06.

13. Определяем издержки на потерю электроэнергии:

(4.12)

где C – стоимость 1 кВт×час (по указанию преподавателя)

14. Определяем капитальные затраты :

(4.13)

К_инф- коэффициент инфляции

К_{спр –}стоимость трансформатора в руб. ( по справочнику [5] табл.27.6 стр47 или см.приложение таблица43 )

15. Определяем амортизационные издержки и издержки на ремонт:

(4.14)

где – норма амортизационных отчислений; – норма ремонтных отчислений.

16. Определяем ущерб от недовыдачи продукции (эл.энергии) Рн:

(4.15)

(4.16)

Р_см- среднесменная мощность

-ущерб есть,

- ущерба нет

, (4.17)

где t_р =100 час – время ремонта одного тр-ра,

ω=0,1 – коэффициент потока отказов

(4.18)

где У₀ = 5руб –удельный убыток энергии(или принимать по указанию преподавателя)

17. Определяем приведённые годовые затраты:

, (4.19)

где Е_н=0,12¸0,15 – нормативный коэффициент эффективности,

Данные расчета заносим в таблицу 17

Таблица 17 - Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов

№	Обозначение	Единицы измерения	I вариант	II вариант
S_рmax	кВА
S_нт	кВА
n	шт.
β	0,63	0,4
S_ав	кВА
i₀	%	2,4	2,3
U_кз	%	4,5	4,5
ΔP_т	кВт	1,6	1,8
ΔQ_т	кВАр	12,5
T_max	ч
τ	4341,6	4341,6
ΔW_а	кВт×ч	6946,6
ΔW_р	кВАр×ч	39074,4
ΔW	кВт×ч	9291,1
K	руб.
И₁	руб.	1319,3
αа+αр	%	10,3	10,3
И_2,3	руб.
У	руб.	206,8	―
Затраты	руб.	82974,8

Принимаем I вариант с трансформатором ТМ-630/6-10/0,4, т.к. он более выгоден.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Читайте также: