Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Справочник по проектированию подстанций

Типы и технические характеристики трансформаторов - Справочник по проектированию подстанций

Оглавление
Справочник по проектированию подстанций
Особенности, технология и принципы проектирования подстанций
Стадии проектирования, состав и объем проектной документации
Исходные данные для проектирования, продолжительность
Техническое задание на разработку ТЭО
Классификация подстанций и присоединение их
Надежность главных схем
Автоматичность, эксплуатационные удобства и экономическая целесообразность схемы
Классификация схем
Синхронные компенсаторы,  конденсаторные батареи и реаторы в схемах
Расчет токов короткого замыкания
Электродинамическое и термическое действия токов короткого замыкания
Ограничение токов короткого замыкания
Токи замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью
Типы и технические характеристики трансформаторов
Выборы мощности и числа устанавливаемых трансформаторов
Выключатели
Разъединители, отделители, короткозамыкатели
Источники реактивной мощности
Характеристики трансформаторов, выключателей
Провода, шины, кабели, изоляция
Механический расчет жесткой ошиновки
Механический расчет проводов гибкой ошиновки ОРУ
Защита от грозовых перенапряжений
Заземление
Собственные нужды переменного тока
Электрическое освещение
Нормы освещенности подстанций
Классификация и принципы выполнения схем управления, сигнализации и автоматизации
Организация управления элементами подстанций
Регулирование напряжения и охлаждение силовых трансформаторов
Автоматическая компенсация емкостного тока замыкания на землю
Организация сигнализации элементами ПС
Питание цепей оперативным током, аппаратура схем, маркировка
Электрические измерения и учет электроэнергии
Фасады и компоновка панелей, ряды зажимов схем управления, автоматики, защиты, сигнализации
Монтажные схемы и кабельные журналы
Оперативный ток, источники постоянного тока
Шкафы КРУ, КРУН, КТП, КТПН
Релейная защита
Релейная защита трансформаторов и автотрансформаторов
Релейная защита шунтирующих и компенсационных реакторов
Защита синхронных компенсаторов
Защита шин
АПВ и АВР
УРОВ
Защита элементов собственных нужд
Принципы компоновок распределительных устройств
Открытая установка маслонаполненного оборудования
Компоновка закрытых распределительных устройств и подстанций
Комплектные распределительные устройства с газовой изоляцией
Эксплуатационные и вспомогательные средства
Рельсовые пути для перекатки трансформаторов и стационарные анкеры
Ограды
Выбор площадки для строительства
Состав комиссии и акт выбора площадки
Особенности выбора и согласования площадки, размещаемой на территории города
Технико-экономическое сравнение вариантов выбора площадки
Генеральный план
Горизонтальная планировка
Внутриплощадочные автомобильные дороги и проезды
Инженерные сети
Вертикальная планировка
Озеленение и благоустройство территории
Технико-экономические показатели генерального плана
Приложение к генеральному плану
Режимы работы строительных конструкций ОРУ
Опоры под ошиновку и оборудование
Кабельные лотки, каналы
Здания и фундаменты синхронных компенсаторов
Отопление и вентиляция зданий
Водоснабжение, канализация, отвод масла
Противопожарные мероприятия
Приложение к здания и фундаменты
Защита окружающей среды
Защита от шума
Устройства связи и сигнализации
Внешняя связь
Требования к помещениям для узлов связи и к размещению оборудования связи
Пожарная сигнализация
Охранная сигнализация и охранное освещение
Основные положения по организации строительства и сметы
Особенности проектирования ПС в северных труднодоступных районах
Рекомендации но усилению стальных конструкций

Раздел четвертый ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

    1. ТИПЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

Существующая шкала номинальных мощностей силовых трансформаторов кВ А, приведена в табл. 4.1.
Классификации трансформаторов по габаритам приведены в табл. 4.2 и 3 (действующие в настоящее время и проект).

Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается максимальной грузоподъемностью транспортеров. Так, в основном предельная грузоподъемность железнодорожных транспортеров составляет 500 т, а транспортеров для перевозки по шоссейным дорогам - 300 т.
На рис. 4.1 приведены массы трехфазных и однофазных трансформаторов. Целесообразность применения трехфазных трансформаторов по сравнению с однофазными объясняется тем, что потери у трехфазных трансформаторов в среднем на 12-15% ниже, чем у однофазных; они дают экономию активных материалов (сталь и медь) около 20%; повреждаемость их значительно ниже, чем группы из трех однофазных трансформаторов.
Для ПС 500 кВ с автотрансформаторами единичной мощностью выше 500 MBA и ПС 750-1150 кВ в настоящее время реальными являются только однофазные трансформаторы.

Основное оборудование.
Таблица 4.1. Шкала номинальных мощностей силовых трансформаторов, кВ-А

Примечания:

  1. Шкала распространяется на трехфазные единицы, трехфазные группы и однофазные единицы.
  2. Мощность однофазной единицы, входящей в трехфазную группу, равна 1/3 мощности группы по шкале. Например, при мощности группы 1250 MB A мощность единицы 417 МВА4 при мощности группы 1600 MB-А мощность единицы 533 MB A
  3. Для трехобмоточных трансформаторов значения по шкале относится к наиболее мощной обмотке; для автотрансформаторов - к номинальной (проходной) мощности между обмотками ВН и СН.

Таблица 4.2. Классификация трансформаторов по габаритам (действующая)


Габариты

Диапазон мощностей, кВА

Класс
напряжения,
кВ

I

До 100

До 35

II

160-630

До 35

III

1000-6300 и ТМН-2500/110

До 35

IV

10 000 и выше

До 35

 

Все трансформаторы 110 кВ, кроме ТМН-2500

110

V

Все мощности

150-330

VI

Все мощности

500 и выше

В тех случаях, когда по условию предельных единичных мощностей автотрансформаторов 500 кВ приходится применять однофазные единицы, необходимо провести технико-экономическое сравнение с вариантом применения спаренных групп трехфазных автотрансформаторов меньшей единичной мощности. Основные технические данные автотрансформаторов 220-1150 кВ приведены в табл. П4.1-П4.7, в которых принято: ик - напряжение КЗ; ∆РК -потери КЗ; ΔΡх - потери холостого хода; I -ток холостого хода.
Основное отличие автотрансформатора от трансформатора заключается в следующем: если в трансформаторе первичная обмотка со вторичной имеет только магнитную связь (рис. 4.2, а), то в автотрансформаторе между обмотками ВН и СН осуществляется электрическая связь, что определяет другое токораспределение (рис. 4.2, б, в).

Таблица4.3. Классификация трансформаторов по габаритам
(проект)


Габариты

Группа

Диапазон мощностей, кВ А

Класс напряжения, кВ

I

1

До 20

 

 

2

25-100

До 10

II

1

160-400

 

2

630-1000

До 10

III

1

До 1 000

 

 

2

1 600-2 500

До 35

 

3

4 000-6 300

 

IV

1

10 000-32 000

 

 

2

Свыше 32 000

До 35

V

1

До 16 000

 

2

25 000-32 000

110

VI

1

40 000-63 000

110

 

2

До 63 000

150

 

3

До 63 000

220 и 330

VII

1

80 000-200 000

110

 

2

80 000-200 000

150

 

3

80 000-200 000

220 и 330

VIII

1

Свыше 200 000

До 330

 

2

Независимо от мощности

Свыше 330

 

3

Для ВЛ постоянного тока независимо от мощности

Независимо от напряжения

Автотрансформатор в каждой фазе имеет три обмотки: обмотка ОА-ВН, состоящая в свою очередь из общей обмотки ОС-СН и последовательной обмотки АС. Эти обмотки соединены между собой по автотрансформаторной схеме, т. е. электрически.
Рис. 4.1. Масса трансформаторов 220—1150 КВ:

1 - трехфазные 275 кВ; 2 - трехфазные 345 кВ; 3 - трехфазные 400 кВ; 4 - трехфазные 500 кВ; 5 - однофазные 750 к; 6 - однофазные 1150 кВ


Рис. 4.2. Электрическая схема (токораспределение) трансформатора и автотрансформатора: а - трансформатор; б - однофазный автотрансформатор; в - трехфазный автотрансформатор
Третья обмотка (третичная) -НН - всегда соединена треугольником и имеет трансформаторную электромагнитную связь с обмоткой ОА, т. е. с общей и последовательной обмотками.
Автотрансформаторы, так же как и трансформаторы, характеризуются номинальными напряжениями и мощностью. Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается предельная проходная мощность, которая может быть передана через автотрансформатор на стороне ВН:

Для характеристики автотрансформатора введено также понятие типовой мощности S, на которую рассчитывается последовательная обмотка АС. Для этой обмотки протекающая по ней мощность определяется из выражения

здесь а - коэффициент выгодности; n-коэффициент трансформации, равный Ub/Uc.
Применение автотрансформаторов на ПС возможно либо в качестве автотрансформаторов связи (для осуществления электронной связи между сетями ВН и СН), либо комбинированное, когда, кроме того, к третичной обмотке присоединены компенсирующие устройства (синхронные компенсаторы, третичные шунтирующие реакторы или шунтовые батареи статических конденсаторов).

Рис. 4.3. Электрическая схема и конструктивное распределение обмоток автотрансформатора: а — понижающего; б - повышающего
В первом случае третичная обмотка, являясь чисто компенсационной, может быть малой мощности и служит только для замыкания в ней токов третьей гармоники, тем самым предотвращая появление третьей гармоники тока в ВЛ.
При использовании третичной обмотки в понижающих автотрансформаторах для питания нагрузки (или при присоединении к ней генератора в повышающих автотрансформаторах) предельная ее мощность равна типовой мощности.
На рис. 4.3 приведены электрические схемы, а также конструктивное расположение обмоток понижающего и повышающего автотрансформаторов. Основное их различие заключается в том, что в общей обмотке первого протекает разность токов Iв +Iс, в то время как во втором - их сумма Iв +Iс. Вследствие этого общая обмотка понижающего автотрансформатора рассчитывается на ток, меньший номинального, и мощность этой обмотки равна его типовой мощности. Таким образом, конструкция автотрансформаторов делает возможной передачу мощности больше той, на которую рассчитываются его обмотки.
Различие технико-экономических характеристик трансформаторов и автотрансформаторов зависит от соотношения между номинальной и типовой мощностями, т. е. от коэффициента выгодности а. Преимущества автотрансформаторов проявляются в большей степени при малых значениях а, т. е., тогда, когда они связывают сети более близких номинальных напряжений.

Таблица 4.4. Коэффициент трансформации и выгодности автотрансформаторов

* Наиболее выгодные сочетания напряжений для автотрансформаторов, устанавливаемых на ПС энергосистемы.
В табл. 4.4 приведены значения коэффициентов трансформации и выгодности автотрансформаторов для различных сочетаний номинальных напряжений. Номинальные (проходные) и типовые мощности автотрансформаторов связаны соотношениями
Для более полного использования проходной мощности автотрансформаторов при высоких экономических показателях выгодно применение автотрансформаторов с малым значением коэффициента выгодности. Однако при этом следует иметь в виду, что типовая мощность таких автотрансформаторов мала и при малых значениях коэффициента трансформации на стороне НН имеют место резкие колебания напряжения. В связи с этим, например, для получения возможности присоединения к третичной обмотке автотрансформатора с сочетанием напряжений 330/220 кВ синхронного компенсатора мощностью 100 MBA минимально допустимая номинальная мощность автотрансформатора должна быть 320 MBA, в то время как при коэффициенте трансформации 330/150 кВ можно было бы ограничиться по этому признаку номинальной мощностью автотрансформатора 200 MB A. Кроме того, следует иметь в виду, что для питания нагрузки на стороне НН автотрансформатора 330/220 кВ требуется включение линейно-регулировочных трансформаторов.
Из табл. 4.4 и П4.5-П4.7 видно, что использование автотрансформаторов с высокими значениями коэффициентов выгодности и большими коэффициентами трансформации не обеспечивает экономичного построения сетей.
Автотрансформаторы, так же как и трехобмоточные трансформаторы, характеризуются потерями и токами холостого хода ∆РхIx и тремя значениями напряжения КЗ. Таблицы параметров автотрансформаторов содержат также три значения потерь КЗ. Обычно ∆Рв-с отнесены к номинальной мощности, а ∆Рв-н и ∆Рс-н-к типовой. Для автотрансформаторов справедлива схема замещения такая же, как и для трехобмоточного трансформатора.
Для вычисления потерь активной и реактивной мощностей в автотрансформаторе пользуются каталожными данными межобмоточных потерь, однако все эти данные должны быть приведены к номинальной мощности.
Если величины ∆Рв-н и ∆Рс-н отнесены к типовой мощности, то их значения, отнесенные к номинальной мощности, определяются из выражений

Как показала практика эксплуатации автотрансформаторов в последние годы, повышающие автотрансформаторы с расположением обмотки НН между обмотками ВН и СН имеют существенные недостатки: при комбинированном режиме, а также в режиме передачи полной проходной мощности из ВН в СН или наоборот в ряде случаев проходная мощность автотрансформаторов не может быть использована и ограничение ее доходит до 75% номинальной вследствие необходимости снижать мощность обмотки СН.
Повышающие автотрансформаторы имеют сравнительно небольшое реактивное сопротивление (10-13%) в режиме НН-ВН, что в общем благоприятно сказывается на работе электропередачи в целом, в которой суммарное реактивное сопротивление должно быть возможно меньше.
Понижающие автотрансформаторы в большинстве случаев не рассчитаны на подключение значительной нагрузки в обмотке НН и имеют, как правило, меньшую мощность обмотки НН и достаточно большое реактивное сопротивление между обмотками ВН-НН (26-30%, иногда до 35%). Это обстоятельство, с одной стороны, благоприятно сказывается на значениях токов КЗ на стороне НН, с другой стороны, неблагоприятно сказывается на регулировании напряжения и потребления реактивной мощности.



 
« Современная система противопожарной защиты кабелей   Сравнение вакуумных и элегазовых выключателей среднего напряжения »
электрические сети