 |
Выбор трансформаторов и автотрансформаторов
|
|
|
|
1) Выбор блочных трансформаторов.
Условие выбора мощности блочного трансформатора имеет вид:
,
где - SРАСЧ – расчетная мощность, МВА; SНОМ – номинальная мощность, МВА.
КП – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, нормируемый ГОСТом.
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 tохл и длительности перегрузки. При выборе трансформаторов по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться таблицами.
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.
При блочной схеме соединения генератора с трансформатором последний должен обеспечивать выдачу мощности генератора в сеть повышенного напряжения за вычетом мощности нагрузки, подключенной на ответвлении от генератора (СН).
|
|
|
Для блока с генератором на 
, подключенного через блочный трансформатор к РУ 
:
;
Выбираем по [1], стр. 157. ТДЦ-400000/220.
Для блока с генератором на , подключенного через блочный трансформатор к РУ 
:
;
Выбираем по [1], стр. 157. ТДЦ-400000/500.
Для блока с генератором на 
, подключенного через блочный трансформатор к РУ 
:
;
Выбираем по [1], стр. 157. ТДЦ-250000/500.
Для блока с генератором на , подключенного через блочный трансформатор к РУ :
;
Выбираем по [1], стр. 157. ТДЦ-250000/220.
Выбор автотрансформаторов (АТБ).
Расчетная мощность блочного автотрансформатора определяется максимальной нагрузкой третичной обмотки. После выбора номинальной мощности автотрансформатора проверяют возможность передачи через него максимальной мощности между РУ-220 и РУ-500. Если такой режим нагрузки оказывается недопустимым, то изменяют или число АТБ, или реже мощность АТБ.
Схема №1
Нормальный режим (зима)
Расчетная мощность АТБ:
,
где
- активная мощность на обмотке низкого напряжения;
- коэффициент выгодности.
.
Так как на данный класс напряжения нет подходящего для нашей схемы АТ, то принимаем 3 АТ типа АОДЦТН 167000/500/220 на каждый генератор 200МВт
Проверим обеспечивает ли выдачу мощности от генератора мощностью 200МВт в систему по условию:
.
Типовая мощность:
.
Мощность, протекающая в каждой из обмоток АТ в комбинированном режиме не должна превышать типовую.
Рассчитаем потоки мощности в автотрансформаторе и проверим на перегрузочную способность общую или последовательную обмотки автотрансформатора в зависимости от того, в каком комбинированном режиме он будет работать. Все перетоки мощности будем вести для одного блока, т.е. так, как если бы это был один АТ, а не два. Если бы переток мощности находился для каждого из АТ в отдельности (что неудобно), то выше найденную типовую мощность надо было бы разделить на два. Однако на соотношениях между мощностями и условиях выбора это никак не отразится.
|
|
|
Активная мощность на стороне СН:
Активная мощность на стороне НН:
.
Следовательно, в сторону ВН потечет активная мощность:
Реактивная мощность на стороне СН:
Реактивная мощность на стороне НН:
.
Следовательно, поток реактивной мощности в сторону ВН будет суммарным из мощностей, текущих со сторон НН и СН:
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
Рисунок 6. Переток мощностей через АТБ зимой в нормальном режиме.
Так как со стороны ВН мощность в обмотку СН не передается, имеем комбинированный режим 
, который ограничивается перегрузкой последовательной обмотки.
Для нормального режима нагрузка на последовательную обмотку зимой:
,
где
и 
- активная и реактивная мощности на стороне СН;
и 
- активная и реактивная мощности на стороне НН.
.
Лето
Активная мощность на стороне СН:
Активная мощность на стороне НН
.
При этом активная мощность, передаваемая со стороны ВН равна:
Реактивная мощность на стороне СН:
Реактивная мощность на стороне НН, отдаваемая в сторону СН:
.
Следовательно, поток реактивной мощности в сторону ВН будет равен:
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
Рисунок7. Переток мощностей через АТБ летом в нормальном режиме.
Имеем комбинированный режим , который ограничивается перегрузкой последовательной обмотки.
Для нормального режима нагрузка на общую обмотку летом:
.
В итоге имеем:
.
Условие 
выполняется, то принятый ранее к установке блок АТ подходит для работы в нормальном режиме.
Выход из строя одного из генераторов на РУ-220
Зима
Выполним проверку в аварийном режиме, когда один из генераторов (G3 или G4) выходит из строя. При этом собственные нужды генератора остаются в работе, так как схема с генераторными выключателями.
Рассчитаем перетоки мощностей через автотрансформатор:
.
.
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
|
|
|
Рисунок8. Переток мощностей через АТБ зимой при выходе из строя генератора на РУ-220.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН. При таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Лето
Активная мощность на стороне СН:
Активная мощность на стороне НН
.
При этом активная мощность, передаваемая со стороны ВН равна:
Реактивная мощность на стороне СН:
Реактивная мощность на стороне НН, отдаваемая в сторону СН:
.
Следовательно, поток реактивной мощности в сторону ВН будет равен:
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
Рисунок 9 Переток мощностей через АТБ летом при выходе из строя генератора на РУ-220.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН. При таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Выход из строя одного из АТБ.
Значит, в качестве расчетных условий принимаем, что в работе остался только один блок.
Зима
Потоки мощности текущие на сторонах ВН и СН оставшегося в работе автотрансформатора увеличатся вдвое по сравнению с нормальным режимом работы, т.е. трансформатор возьмет на себя нагрузку второго. Следовательно, изменится и картина перетока мощностей.
.
.
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
Имеем комбинированный режим , который ограничивается перегрузкой последовательной обмотки.
Нагрузка на последовательную обмотку зимой:
.
Лето
.
.
Изобразим на рисунке рассчитанные потоки мощности через автотрансформатор.
Рисунок 9. Переток мощностей через АТБ летом при отказе другого АТБ.
Имеем комбинированный режим , который ограничивается перегрузкой последовательной обмотки.
Нагрузка на последовательную обмотку летом:
.
В итоге имеем:
;
.
Условие 
выполняется, то принятая ранее к установке группа однофазных АТ подходит для работы в рассмотренном аварийном режиме.
|
|
|
Для схемы №2
.
Принимаем 3 АТ типа АОДЦТН 267000/500/220 на каждый генератор 300МВт
Проверим обеспечивает ли выдачу мощности от генератора мощностью 300МВт в систему по условию:
3х 
.
Типовая мощность:
.
Мощность, протекающая в каждой из обмоток АТ в комбинированном режиме не должна превышать типовую.
Проверим их перегрузочную способность аналогично схеме №1.
Нормальный режим (зима)
.
.
Принцип определения режима передачи энергии через АТ понятен из первого варианта, поэтому, в дальнейшем, рисовать перетоки мощности, не будем.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Лето
.
.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Условие 
выполняется, то принятый ранее к установке блок из трех АТ подходит для работы в нормальном режиме.
Выход из строя одного из генераторов на РУ-220
Зима
Выполним проверку в аварийном режиме, когда один из генераторов (G3 или G4) выходит из строя. При этом собственные нужды генератора остаются в работе, так как схема с генераторными выключателями.
Рассчитаем перетоки мощностей через автотрансформатор:
.
.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Лето
.
.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Условие 
выполняется, то принятая ранее к установке группа АТ подходит для работы в аварийном режиме при выходе из строя генератора на стороне 220 кВ.
Выход из строя одного АТБ.
Зима
Потоки мощности текущие на сторонах ВН и СН оставшегося в работе автотрансформатора увеличатся вдвое по сравнению с нормальным режимом работы, т.е. трансформатор возьмет на себя нагрузку второго. Следовательно, изменится и картина перетока мощностей.
Активная мощность на стороне СН:
.
.
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Лето
.
.
|
|
|
Как видим, мощность передается трансформаторным путем из обмотки НН в стороны ВН и СН, при таком режиме мощность, протекающая во всех обмотках не больше типовой, что допустимо.
Таким образом, к установке принимаем две группы из трех автотрансформаторов типа АОТДЦТН-267000/500/220
Для схемы №3
Нормальные режимы
Переток мощности в нормальном режиме зимой:
;
Переток мощности в нормальном режиме летом:
;
.
Тогда для АТС:
где 
- максимальный переток мощности в нормальном режиме.
Примем 3 АТ типа АОДЦТН 167000/500/220 и один резервный (всего 4)
Аварийные режимы
Аварийный режим наступит при выходе из строя одного АТ. В таком случае оставшийся АТ должен обеспечить передачу мощности.
МВА
Переток мощности при выходе из строя одного из генераторов 
на РУ 220кВ зимой:
Переток мощности при выходе из строя одного из генераторов на РУ 220кВ летом:
,
где
- максимальный переток мощности в аварийном режиме.
.
выбранная группа АТС проходит по условиям перегрузочной способности в нормальных и аварийных режимах.
|
|
|
