Расчет электрической части трансформаторной подстанции. Определение суммарной мощности потребителей подстанции. Выбор и расчет трансформаторов
Трансформаторная подстанция – это подстанция, которая предназначена для преобразования электроэнергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
Процесс расчета трансформаторной подстанции в общем виде состоит из следующих этапов:
- Определение суммарной мощности потребителей электрической подстанции.
- Расчет и выбор трансформаторов.
- Выбор схем основных электрических соединений электрической подстанции.
- Расчет токов короткого замыкания.
Расчет мощности потребителей подстанции осуществляется при помощи использования коэффициента несовпадения максимальных нагрузок потребителей электроэнергии. Суммарная мощность потребителей подстанции на стороне среднего (или низшего) напряжения рассчитывается по формуле:
$Рсн = (nci*Pсni)*kмр$
где nci, Pcni, kмр - параметры потребителей электрической энергии на стороне среднего напряжения подстанции.
Полная мощность на стороне среднего напряжения рассчитывается следующим образом:
$Sсн = Рсн / cosф$
где cosф - коэффициент мощности на стороне среднего напряжения подстанции.
Формула для расчета реактивной мощности на стороне среднего напряжения подстанции выглядит следующим образом:
$Qсн = Sсн*sinф$
Аналогичным способом рассчитывается суммарная мощность на стороне низшего напряжения трансформаторной подстанции.
Суммарная мощность на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции рассчитывается по формуле:
$Рвн = Рсн+Рнн; Qвн = Qсн+Qнн; Sвн = √(Рвн^2 + Qвн^2)$
где: Рвн, Рнн - активные мощности на сторонах высшего и низшего напряжений; Qвн, Qнн - реактивные мощности на сторонах высшего и низшего напряжений.
Расчет и выбор трансформаторов, в большинстве случаев, определяется технико-экономическими сравнением нескольких предложенных вариантов и наличием потребителей энергии повышенных категорий. Например, однотрансформаторные подстанции применяются в сетях напряжение 35 - 110 киловольт. Чаще всего на подстанциях устанавливаются два трансформатора и при корректном выборе их мощности, обеспечивается надежное питание даже в случае аварийного отключения одного из них. Правилами устройства электрической установки разрешается перегрузка трансформаторов более номинальной мощности на 40 % на не более, чем 6 часов в сутки в течении 5 суток подряд по коэффициенте заполнения графика нагрузки не больше, чем 0,75. В данном случае номинальная мощность трансформатора определяется условием:
$Sнт > = (0.65…0.7)*Sвн$
где: Sнт - мощность трансформатора; Sвн - мощность на стороне высшего напряжения.
Выбор оборудования трансформаторной подстанции. Выбор трансформаторов собственных нужд. Выбор реакторов
В общем случае выбор оборудования для трансформаторной подстанции состоит из следующих этапов:
- Выбор трансформаторов собственных нужд.
- Выбор оборудования на сторону низшего напряжения.
- Выбор реакторов.
- Выбор выключателей.
- Выбор короткозамыкателей, разъединителей и отделителей.
- Выбор измерительных трансформаторов.
- Расчет заземляющего устройства.
- Выбор грозозащиты и защиты от перенапряжений.
Трансформатор собственных нужд – это силовое оборудование, которое предназначено для обеспечения подстанции оперативным током 110 вольт.
К потребителям собственных нужд относятся электрические двигатели обдува трансформаторов, обогреватели приводов отделителей, освещение и т.п. Мощность потребителей собственных нужд, как правило, составляет не более 0,1 % от номинальной мощности трансформаторов. Ее выбор производится согласно нагрузкам в разных режимах работы подстанции, но не более 630 киловатт:
$Sтсн = Sнт/1000$
где Sнт - номинальная мощность трансформатора.
Реакторы предназначены для ограничения токов короткого замыкания в мощных электрических установках, также благодаря им поддерживается определенный уровень напряжения на шинах в случае повреждений за ними. В основном их используют в электрических сетях напряжением от 6 до 10 киловольт, устанавливая между трансформатором и шиной низшего напряжения. Выбираются реакторы по номинальному току, напряжению и индуктивному сопротивлению. Номинальный ток реактора не может быть меньше максимального длительного тока нагрузки сети, то есть:
$Iном > = Imax$
Индуктивное сопротивление определяется из условия ограничения тока короткого замыкания до установленного уровня. В подавляющем большинстве случаев он определяется по коммутационной способности выключателей. Обычно, первоначально известно начальное значение периодического тока короткого замыкания, которое уменьшают при помощи реакторов.
