Выбор силовых трансформаторов на понижающих подстанциях

Трансформаторы выбираются по условию:

где S ₅ – максимальная нагрузка подстанции в нормальном режиме для зимнего и летнего графиков нагрузки на пятый год эксплуатации;

k _пер. – допустимый коэффициент перегрузки трансформаторов, соответственно для зимнего и летнего графиков;

n – число трансформаторов на подстанции. Выбирается номинальная мощность трансформатора по большей рассчитанной величине. [2, 3]

4.1 Выбор трансформаторов на понижающей подстанции ПС-1

Выберем трансформаторы на понижающей подстанции (ПС-1) 110/10 кВ с

максимальной мощностью нагрузки на 5-ый год эксплуатации подстанции:

P _max= 44 МВт, Q _max = 32 Мвар.

Рисунок 8 – Графики активной и реактивной мощностей характерного

зимнего дня на ПС-1

Рисунок 9 – График полной мощности среднего значения зимней нагрузки на
ПС-1

Рисунок 10 - Графики активной и реактивной мощностей характерного

летнего дня на ПС-1

Рисунок 11- График полной мощности среднего значения летней нагрузки на ПС-1

Приведем графики полной мощности к двухступенчатому виду. Зимние и летние графики представляют собой графики нагрузки с последовательными максимумами.

Рисунок 12 – Двухступенчатый график для зимних суток

Значение большей ступени K₂ =54,4 МВА, её продолжительность равна 13 часов. Значение  определяется как среднеквадратичное значение, и оно равно 33,92 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=40,28 МВА, с+d=42.74 МВА.

На рисунке 13 значение большей ступени K₂ =43,71 МВА, её продолжительность равна 11 часов. Значение K₁ определяется как среднеквадратичное значение и оно равно 28,48 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=57,35 МВА, с+d=58,18 МВА.

 

Рисунок 13 – Двухступенчатый график для летних суток

По таблице 16 для эквивалентных температур зимнего –20 °С и летнего +20 °С периодов и вида охлаждения трансформаторов:

Таблица 16 – Допустимые аварийные перегрузки без учета предшествующей нагрузки

Продолжение таблицы 16

Д (ON) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,5 и 1,3;

ДЦ (OF) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,5 и 1,2.

По формуле для двух трансформаторов . При максимуме нагрузки зимой S ₅ = 54,4  МВА и летом S ₅ = 43,71 МВА определяем ориентировочную мощность трансформатора для зимнего и летнего дней. Имеем значения:

Наименьшая подходящая номинальная мощность трансформатора 40 МВА. Следовательно, остановим свой выбор на трансформаторах ТРДН-40000/110.

4.2 Выбор трансформаторов на понижающей подстанции ПС-2

Выберем трансформаторы на понижающей подстанции (ПС-2) 110/10 кВ с

максимальной мощностью нагрузки на 5-ый год эксплуатации подстанции:

P _max= 53 МВт, Q _max = 39 Мвар. Построим графики активной и реактивной мощности характерных суток зимнего и летнего дней. Используем формулу

Рисунок 14 – Графики активной и реактивной мощностей характерного

зимнего дня на ПС-2

Рисунок 15 – График полной мощности среднего значения зимней нагрузки на
ПС-2

Рисунок 16 - Графики активной и реактивной мощностей характерного

летнего дня на ПС-2

Рисунок 17 – График полной мощности среднего значения летней нагрузки на
ПС-2

Рисунок 18 – Двухступенчатый график для зимних суток

На рисунке 18 видно, значение большей ступени K₂ = 65,8 МВА, её продолжительность равна 5 часов. Значение  определяется как среднеквадратичное значение, и оно равно 42,48 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=41,87 МВА, с+d=41.24 МВА.

Рисунок 19 – Двухступенчатый график для летних суток

На рисунке 19 видно, значение большей ступени K₂ = 49,12 МВА, её продолжительность равна 4 часа. Значение  определяется как среднеквадратичное значение, и оно равно 31,98 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=24,14 МВА, с+d=24,44 МВА. По таблице 16 для эквивалентных температур зимнего –20 °С и летнего +20 °С и вида охлаждения трансформаторов:

Д (ON) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,6 и 1,3;

ДЦ (OF) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,5 и 1,2.

При максимуме нагрузки зимой S ₅ = 65,8 МВА и летом S ₅ = 49,12 МВА определяем ориентировочную мощность трансформатора для зимнего и летнего дней. Имеем значения: S_тр.ном = 41,12 МВА, S_тр.ном = 43,86 МВА, S_тр.ном = 37,78 МВА, S_тр.ном = 41,5 МВА.

Наименьшая подходящая номинальная мощность трансформатора 63 МВА. Следовательно, остановим свой выбор на трансформаторах ТРДЦН-63000/110.

4.3 Выбор трансформаторов на понижающей подстанции ПС-3

Выберем трансформаторы на понижающей подстанции (ПС-3) 110/10 кВ с

максимальной мощностью нагрузки на 5-ый год эксплуатации подстанции:

P _max= 18 МВт, Q _max = 13 Мвар. Построим графики активной и реактивной мощности характерных суток зимнего и летнего дней.

Используем формулу

Рисунок 20 – Графики активной и реактивной мощностей характерного

зимнего дня на ПС-3

Рисунок 21 – График полной мощности среднего значения зимней нагрузки на ПС-3

Рисунок 22 – Графики активной и реактивной мощностей характерного

летнего дня на ПС-3

Рисунок 23 – График полной мощности среднего значения летней нагрузки на ПС-3

Приведем графики полной мощности к двухступенчатому виду. Зимние и летние графики представляют собой графики нагрузки с последовательными максимумами.

Рисунок 24 – Двухступенчатый график для зимних суток

Значение большей ступени K₂ = 22,2 МВА, её продолжительность равна 4 часа. Значение  определяется как среднеквадратичное значение, и оно равно 14,76 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=4,58 МВА, с+d=4,15 МВА.

Рисунок 25 – Двухступенчатый график для летних суток

На рисунке 25 видно, значение большей ступени K₂ = 14,43 МВА, её продолжительность равна 4 часа. Значение K₁ определяется как среднеквадратичное значение, и оно равно 9,74 МВА. Соотношение a+b=c+d:  a+b=2,94 МВА, с+d=2,34 МВА.

По таблице 16 для эквивалентных температур зимнего –20 °С и летнего +20 °С и вида охлаждения трансформаторов:

Д (ON) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,6 и 1,3;

ДЦ (OF) коэффициенты перегрузки, соответственно 1,5 и 1,2.

При максимуме нагрузки зимой S ₅ =22,29 МВА и летом S ₅ = 14,43 МВА определяем ориентировочную мощность трансформатора для зимнего и летнего дней. Имеем значения: S_тр.ном = 13,93 МВА, S_тр.ном = 14,86 МВА, S_тр.ном = 11,1 МВА, S_тр.ном = 12,02 МВА.

Наименьшая подходящая номинальная мощность трансформатора 16 МВА. Выбираем два трансформатора ТДН-16000/110.

5. Составление принципиальных и расчетных схем вариантов

Таблица 17 – Параметры проводов ЛЭП для варианта радиально-магистральной сети

ВЛ	Марка провода	r 0,Ом/км	x 0,Ом/км	b 0, мкСм/км	Число цепей	Длина, км
Г-1	АС-150/24	0,198	0,420	2,699	2	19,8
Г-2	АС-240/32	0,121	0,405	2,800	2	27,6
Б-3	АС-120/19	0,249	0,427	2,651	2	44,4

Таблица 18 – Параметры проводов ЛЭП для варианта замкнутой сети

ВЛ	Марка провода	r 0,Ом/км	x 0,Ом/км	b 0, мкСм/км	Число цепей	Длина, км
Г-1	АС-185/29	0,162	0,414	2,739	2	19,8
1-2	АС-70/11	0,429	0,444	2,547	1	29,81
Г-2	АС-240/32	0,121	0,405	2,800	2	27,6
Б-3	АС-120/19	0,249	0,427	2,651	2	44,4

Таблица 19 – Параметры трансформаторов для новых подстанций электрической сети

Подстан- ция	Тип трансформа- тора	Sном, МВА	UBH, кВ	UHH кВ	РПН	R, Ом	X, Ом	ΔPx, кВт	ΔQx, квар
ПС-1	ТРДН-40000/110	40	115	10,5	±9×1,78 %	1,3	34,7	42	260
ПС-2	ТРДЦН- 63000/110	63	115	10,5	±9×1,78 %	0,8	22,0	59	410
ПС-3	ТДН-16000/110	16	115	11	±9×1,78 %	4,4	86,8	21	112

На всех подстанциях установлено по два трансформатора.

Таблица 20 – Параметры узлов расчетной схемы существующей сети

Номер узла	P, МВт	Q, Мвар
201	0	0
202	0	0
203	80,4	60,4
204	0	0
112	110,6	93

Продолжение таблицы 20

Номер узла	P, МВт	Q, Мвар
114	90,4	75,8
115	0	0
31	25,4	18,3

Таблица 21 – Параметры ветвей расчетной схемы существующей сети

Имя ветви		R, Ом	X, Ом	B, мкСм
201	202	3,1	13,5	333
201	203	2,2	12,2	313
202	203	7,4	32,2	198
203	204	2,1	12	308
112	115	4,4	11,2	300

Продолжение таблицы 21

Имя ветви		R, Ом	X, Ом	B, мкСм
112	114	8,1	20,7	138
112	202	0,5	29,6	-
114	204	0,5	29,6	-
31	115	0,4	17,8	-

 

На шинах высокого напряжения новых подстанций в качестве нагрузки приведены потери холостого хода трансформаторов.

 

Рисунок 26 – Принципиальная схема радиального варианта электрической сети

Рисунок 27 – Расчётная схема радиального варианта электрической сети (нагрузки в МВА, МВт, Мвар, сопротивления в Ом, проводимость в мкСм)

Рисунок 28 – Принципиальная схема кольцевого варианта электрической сети

Рисунок 29 – Расчётная схема радиального варианта электрической сети (нагрузки в МВА, МВт, Мвар, сопротивления в Ом, проводимость в мкСм)