Trạm biến áp trong hệ thống cung cấp điện

Các lĩnh vực ứng dụng của trạm biến áp một và hai máy biến áp

Theo quy định, hệ thống cấp điện trạm biến áp một và hai máy biến áp được sử dụng... Việc sử dụng ba trạm biến áp gây thêm chi phí vốn và tăng chi phí vận hành hàng năm. Ba trạm biến áp hiếm khi được sử dụng như một giải pháp bắt buộc trong quá trình xây dựng lại, mở rộng trạm biến áp, với hệ thống cung cấp điện riêng cho các phụ tải điện và chiếu sáng, khi cung cấp các phụ tải xoay chiều mạnh.

Các trạm biến áp có một máy biến áp 6-10 / 0,4 kV được sử dụng khi cung cấp các phụ tải cho phép gián đoạn cung cấp điện trong thời gian không quá 1 ngày cần thiết để sửa chữa hoặc thay thế phần tử bị hư hỏng (cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng loại III), cũng như để cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng năng lượng loại II, tùy thuộc vào việc giảm nguồn cung cấp điện bằng các bộ nhảy của điện áp thứ cấp hoặc khi có dự trữ máy biến áp.

Các trạm biến áp với một máy biến áp cũng hữu ích theo nghĩa là nếu hoạt động của doanh nghiệp đi kèm với các khoảng thời gian tải thấp, thì có thể do sự hiện diện của các cầu nhảy giữa các trạm biến áp để tắt một phần của máy biến áp thứ cấp, do đó tạo ra một phương thức vận hành hợp lý về mặt kinh tế của máy biến áp.

Chế độ vận hành kinh tế của máy biến áp được hiểu là chế độ đảm bảo tổn thất điện năng trong máy biến áp là nhỏ nhất. Trong trường hợp này, vấn đề chọn số lượng máy biến áp làm việc tối ưu được giải quyết.

Các trạm biến áp như vậy có thể kinh tế về khả năng hội tụ tối đa điện áp 6-10 kV cho người tiêu dùng năng lượng, giảm chiều dài mạng xuống 1 kV do phân cấp chuyển đổi năng lượng điện. Trong trường hợp này, vấn đề được giải quyết bằng cách sử dụng hai trạm biến áp một máy biến áp so với một trạm biến áp hai máy biến áp.

Các trạm biến áp có hai máy biến áp được sử dụng chủ yếu bởi những người tiêu dùng điện loại I và II. Trong trường hợp này, công suất của các máy biến áp được chọn sao cho khi một trong số chúng ngừng hoạt động, máy biến áp còn lại với mức quá tải cho phép sẽ đảm nhận tải của tất cả người tiêu dùng (trong tình huống này, có thể tạm thời tắt các loại máy tiêu thụ điện III). Các trạm biến áp như vậy cũng được mong muốn, bất kể loại người dùng nào, với lịch trình phụ tải hàng ngày hoặc hàng năm không đồng đều.Trong những trường hợp này, việc thay đổi công suất kết nối của máy biến áp là thuận lợi, ví dụ, khi có tải theo mùa, một hoặc hai ca hoạt động với tải ca khác nhau đáng kể.

Nguồn cấp một khu định cư, một quận của thành phố, một xưởng, một nhóm xưởng hoặc toàn bộ xí nghiệp có thể được cung cấp bởi một hoặc nhiều trạm biến áp. Khả năng xây dựng các trạm biến áp một hoặc hai máy biến áp được xác định là kết quả của việc so sánh kinh tế và kỹ thuật của một số phương án cho hệ thống cung cấp điện... Tiêu chí để lựa chọn một phương án là giảm thiểu chi phí xây dựng trạm biến áp. hệ thống cung cấp điện. Các phương án so sánh phải đảm bảo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện.

Trong hệ thống cung cấp điện của các doanh nghiệp công nghiệp, công suất máy biến áp đơn vị sau đây thường được sử dụng nhất: 630, 1000, 1600 kV × A, trong mạng điện của các thành phố - 400, 630 kV × A. Thực tiễn thiết kế và vận hành đã chỉ ra cần sử dụng cùng loại máy biến áp có cùng công suất, vì sự đa dạng của chúng tạo ra sự bất tiện trong việc bảo trì và gây thêm chi phí sửa chữa.

Lựa chọn công suất máy biến áp tại trạm biến áp

Nói chung, việc lựa chọn máy biến áp điện được thực hiện trên cơ sở các dữ liệu đầu vào cơ bản sau: phụ tải ước tính của cơ sở cung cấp điện, thời gian tải tối đa, tốc độ tăng phụ tải, chi phí điện, khả năng mang của máy biến áp và tải kinh tế của chúng.

Tiêu chí chính để chọn công suất đơn vị của máy biến áptrạm biến áp điện giống như trong việc lựa chọn số lượng máy biến áp, chi phí giảm tối thiểu đạt được trên cơ sở so sánh kỹ thuật và kinh tế của các phương án.

Gần như việc lựa chọn công suất đơn vị của máy biến áp có thể được thực hiện theo mật độ tải thiết kế cụ thể (kV × A / m2) và tải thiết kế đầy đủ của địa điểm (kV × A).

Với mật độ tải riêng lên đến 0,2 kV × A/m2 và tổng tải lên đến 3000 kV × A, nên sử dụng 400 máy biến áp; 630; 1000 kVA với điện áp thứ cấp 0,4/0,23 kV. Ở mật độ cụ thể và tổng tải trên các giá trị được chỉ định, máy biến áp có công suất 1600 và 2500 kVA sẽ tiết kiệm hơn.

Tuy nhiên, những khuyến nghị này chưa đủ cơ sở do giá thiết bị điện thay đổi nhanh chóng và đặc biệt TP.

Trong thực tế thiết kế, máy biến áp của trạm biến áp thường được chọn theo tải thiết kế của công trình và hệ số khuyến nghị về tải kinh tế của máy biến áp Kze = СР / Сн.т., theo dữ liệu trong bảng.

Hệ số tải khuyến nghị của máy biến áp cho xưởng TP

Hệ số phụ tải máy biến áp Loại trạm biến áp và tính chất của phụ tải 0,65 ... 0,7 Trạm biến áp hai máy biến áp có phụ tải chủ yếu cấp I 0,7 ... 0,8 Trạm biến áp một máy biến áp có phụ tải chủ yếu cấp II có dự phòng lẫn nhau trong các cầu nối với các trạm biến áp khác ở điện áp thứ cấp 0,9 … 0,95 trạm biến áp có phụ tải loại III hoặc có phụ tải vượt trội loại II với khả năng sử dụng kho dự trữ máy biến áp

Khi chọn công suất của máy biến áp, điều quan trọng là phải xem xét đúng khả năng tải của chúng.

Dưới khả năng chịu tải của máy biến áp, tập hợp các tải cho phép, quá tải hệ thống và khẩn cấp được hiểu từ việc tính toán hao mòn nhiệt của lớp cách điện của máy biến áp. Nếu bạn không tính đến khả năng mang của máy biến áp, thì bạn có thể đánh giá quá cao công suất định mức của chúng một cách vô lý khi lựa chọn, điều này là không thực tế về mặt kinh tế.

Trong phần lớn các trạm biến áp, phụ tải trên các máy biến áp thay đổi và duy trì dưới mức định mức trong một thời gian dài. Một phần đáng kể của máy biến áp được chọn có tính đến chế độ sau khẩn cấp và do đó chúng thường ở trạng thái quá tải trong một thời gian dài. Ngoài ra, máy biến áp nguồn được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ môi trường cho phép + 40 ° C. Trên thực tế, chúng hoạt động trong điều kiện bình thường ở nhiệt độ môi trường lên đến 20 ... 30 ° C. Do đó, máy biến áp nguồn tại một thời điểm nhất định có thể bị quá tải , có tính đến các trường hợp đã thảo luận ở trên mà không làm hỏng tuổi thọ đã thiết lập (20 ... 25 năm).

Dựa trên các nghiên cứu về các chế độ vận hành khác nhau của máy biến áp, GOST 14209-85 đã được phát triển, quy định tải trọng hệ thống cho phép và quá tải khẩn cấp của máy biến áp dầu điện đa năng có công suất lên tới 100 mV × A, bao gồm các loại làm mát M, D , DC và C , có tính đến nhiệt độ của môi trường.

Để xác định tải hệ thống và quá tải khẩn cấp theo GOST 14209-85, cũng cần biết tải ban đầu trước khi quá tải và thời gian quá tải. Những dữ liệu này được xác định từ đường cong tải ban đầu thực tế (công suất biểu kiến ​​hoặc dòng điện) được chuyển đổi thành nhiệt tương đương trong đường cong hai hoặc nhiều giai đoạn hình chữ nhật.

Do nhu cầu có đường cong phụ tải gốc thực, việc tính toán tải trọng cho phép và quá tải theo quy định có thể được thực hiện cho các trạm biến áp hiện có để kiểm tra khả năng chấp nhận của lịch trình phụ tải hiện có, cũng như để xác định các tùy chọn khả thi cho lịch trình hàng ngày với giá trị lớn nhất của các hệ số tải tại thời điểm trước đó của chế độ quá tải và ở chế độ quá tải.

Ở các giai đoạn thiết kế trạm biến áp, có thể sử dụng các đường cong tải điển hình hoặc theo các khuyến nghị cũng được đề xuất trong GOST 14209-85, chọn công suất máy biến áp theo các điều kiện quá tải khẩn cấp.

Sau đó, đối với các trạm biến áp có thể xảy ra quá tải khẩn cấp máy biến áp (hai máy biến áp, một máy biến áp có đấu nối dự phòng ở phía thứ cấp), nếu biết phụ tải tính toán của vị trí Sp và hệ số quá tải khẩn cấp cho phép Kz.av, công suất định mức của máy biến áp được xác định là

Đại học Khoa học Ứng dụng = Sp / Kz.av

Cũng cần lưu ý rằng việc tải máy biến áp vượt quá công suất định mức chỉ được phép khi hệ thống làm mát máy biến áp hoạt động tốt và hoạt động hoàn toàn.

Đối với các biểu đồ điển hình, chúng hiện được thiết kế cho một số lượng hạn chế các nút tải.

Do việc lựa chọn số lượng và công suất máy biến áp, đặc biệt là của các trạm biến áp tiêu dùng 6-10 / 0,4-0,23 kV, thường được xác định chủ yếu bởi yếu tố kinh tế, nên cần phải tính đến việc bù công suất phản kháng trong lưới điện của các người dùng.

Bằng cách bù công suất phản kháng trong các mạng lên đến 1 kV, có thể giảm số lượng 10 / 0,4 trạm biến áp, công suất định mức của chúng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với người dùng công nghiệp, trong các mạng lên đến 1 kV, phải bù các giá trị đáng kể của tải phản kháng. Phương pháp hiện có để thiết kế bù công suất phản kháng trong mạng điện của các doanh nghiệp công nghiệp và ngụ ý việc lựa chọn công suất của các thiết bị bù với việc lựa chọn đồng thời số lượng máy biến áp của trạm biến áp và công suất của chúng.

Do đó, có tính đến những điều trên, sự phức tạp của các tính toán kinh tế trực tiếp, xét đến các chỉ số thay đổi nhanh chóng về chi phí xây dựng trạm biến áp và chi phí điện, trong thiết kế mới và tái thiết các trạm biến áp tiêu dùng hiện có 6-10 / 0, 4 -0,23 kV, việc lựa chọn công suất máy biến áp có thể được thực hiện như sau:

- trong các mạng công nghiệp:

a) chọn công suất đơn vị của máy biến áp theo các khuyến nghị về mật độ cụ thể của phụ tải thiết kế và toàn bộ phụ tải thiết kế của cơ sở;

b) số lượng máy biến áp và công suất định mức của chúng phải được lựa chọn theo hướng dẫn thiết kế bù công suất phản kháng trong mạng điện của các xí nghiệp công nghiệp;

c) việc lựa chọn công suất của máy biến áp phải được thực hiện có tính đến các hệ số tải được khuyến nghị và quá tải khẩn cấp cho phép của máy biến áp;

d) khi có lịch trình tải điển hình, việc lựa chọn phải được thực hiện theo GOST 14209-85, có tính đến việc bù công suất phản kháng trong mạng lên đến 1 kV;

- trong mạng lưới điện đô thị:

a) với các đường cong tải điển hình có sẵn của trạm biến áp, việc lựa chọn công suất máy biến áp phải được thực hiện theo GOST 14209-85;

b) biết loại tải của trạm biến áp, trong trường hợp không có lịch trình điển hình của nó, nên đưa ra lựa chọn theo hướng dẫn phương pháp luận.

Một ví dụ. Việc lựa chọn số lượng và công suất máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng theo số liệu ban đầu như sau: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; loại máy thu điện của xưởng theo mức độ tin cậy của nguồn điện — 3.

Trả lời. Công suất thiết kế đầy đủ của xưởng.

Từ sức mạnh thiết kế (377 kV × A) mức độ tin cậy cung cấp điện cần thiết (loại 3 của người tiêu dùng điện) có thể được coi là một trạm biến áp vận chuyển đơn với công suất máy biến áp Snt = 400 kV × A.

Hệ số tải của máy biến áp sẽ là

mà đáp ứng các yêu cầu có liên quan.