Выбор количества, типа и мощности трансформаторов и структурных схем

 

Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.

Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности. В общем случае условие выбора мощности трансформатора имеет вид:

S_ном = S_расч/k_п,

где S_расч – расчетная мощность, МВА; S_ном – номинальная мощность, МВА; k_п − коэффициент допустимой систематической или аварийной перегрузки трансформатора по [1].

По ГОСТ 14209-97 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора определяется исходя из предшествующего режима работы трансформатора и температуры окружающей среды.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140°С для трансформаторов напряжением выше 110 кВ) и температурой масла в верхних слоях (115°С). Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой, с износом изоляции ниже нормального.

Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 14209-97 в зависимости от коэффициента начальной нагрузки k₁, температуры охлаждающей среды во время возникновения перегрузки t_охл и длительности перегрузки. При выборе трансформаторов по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться таблицами из [1].

 

Для выбора трансформаторов необходимо произвести расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы. Для каждой обмотки трансформатора производится построение графиков активной и реактивной мощности. В качестве расчётной полной мощности принимается мощность, соответствующая максимумам этих графиков.

Для определённости зададимся коэффициентами мощности нагрузок на ГРУ и на РУ 110 кВ, а также средним коэффициентом мощности механизмов собственных нужд. Примем, что на ГРУ cosφ_ГРУ = 0,9, нагрузка промышленного района имеет коэффициент мощности cosφ_РУ-110 = 0,92, а двигатели собственных нужд работают с cosφ_с.н. = 0,8.

В соответствии с этим произведём расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы ТЭЦ.

 

2.4.1 Первый вариант

 

Рисунок 2.5 - Вариант 1 структурной схемы ТЭЦ

 

Осенне-зимний период

 

Вначале произведём расчёт потоков мощности при всех работающих генераторах и трансформаторах без учёта потерь мощности.

Мощность механизмов собственных нужд согласно заданию на проектирование, составляет 9,5% от установленной мощности ТЭЦ:

.

Механизмы собственных нужд питаются через реакторы собственных нужд от шин ГРУ 10 кВ. Таким образом, мощность собственных нужд, приходящаяся на каждый блок. Так как число котлов на ТЭЦ равно 4, то требуется 2 источника питания собственных нужд (2 котла на один источник питания СН):

;

В осеннее-зимний период все агрегаты загружены на 100%. Поэтому мощность, вырабатываемая генераторами будет соответствовать их номинальной мощности.

Вначале произведём расчёт потоков в блочной части ТЭЦ.

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором 63 МВт:

.

Таким образом, поток полной мощности, текущий через трансформатор блока 63 МВт в осенне-зимний период:

;

.

Рассчитаем потоки мощности в неблочной части ТЭЦ.

Реактивная мощность нагрузки на ГРУ:

           

Мощность, подтекающая к ГРУ через трансформаторы связи:

;

.

Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.

Мощность, подтекающая к ГРУ через трансформаторы связи:

;

.

 

Весенне-летний период

 

Вначале так же, как и в предыдущем пункте, произведём расчёт потоков в блочной части ТЭЦ.

Поскольку активная мощность, вырабатываемая генераторами и потребляемая нагрузкой собственных нужд, составляет 5о% мощности в осенне-зимнем периоде, а коэффициенты мощности не менялись, то поток полной мощности, текущий через трансформатор блока 63 МВт составит:

;

.

Этот поток мощности, как и следовало ожидать, меньше, чем в осенне-зимнем периоде.

Реактивная мощность нагрузки на ГРУ в весенне-летний период:

.

Мощность, подтекающая к ГРУ через трансформаторы связи:

.

Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.

Мощность, подтекающая к ГРУ через трансформаторы связи:

.