Вибір кількості й потужності автотрансформаторів

Загальні відомості

У сучасних електричних мережах область застосування трьохобмоточних трансформаторів досить обмежена й визначається в основному в мережах напругою 110 кВ і частково 220 кВ з мережами середньої напруги 35 кВ, оскільки ці мережі мають різний режим заземлення нейтралей. При середній напрузі 110 кВ і вище на системних підстанціях в електричних мережах широке поширення одержали автотрансформатори, як найбільш економічні в порівнянні із трьохобмоточними трансформаторами.

Автотрансформатори здійснюють безпосередній електричний зв'язок між мережами вищої й середньої напруги, одночасно із цим вони можуть живити навантаження на стороні нижчої напруги.

Стосовно до системних понижуючих підстанцій найбільш характерним режимом роботи автотрансформаторів є видача потужності для електропостачання цілих районів мереж середньої напруги з магістральних мереж вищої напруги.

Як відомо, основна відмінність автотрансформаторів полягає в наступному:

якщо в трансформаторі первинна обмотка із вторинною має тільки магнітний зв'язок, то в автотрансформаторі завдяки наявності електричного зв'язку між обмотками вищої й середньої напруг, має місце інше токорозподілення;

автотрансформатор має три обмотки в кожній фазі: обмотку вищої напруги (ВН), яка складається у свою чергу із загальної обмотки, або обмотки середньої напруги (СН), і послідовної обмотки. Ці обмотки з'єднані між собою по автотрансформаторній схемі. Третя обмотка, або обмотка нижчої напруги (НН), завжди з'єднана трикутником і має магнітний зв'язок з обмотками вищої напруги, тобто із загальною й послідовною обмотками.

Автотрансформатор встановлюється й застосовується тільки в мережах із глухозаземленною нейтралью при напрузі більше 110 кВ.

Автотрансформатор обов'язково захищається з боку всіх обмоток вентильними розрядниками або обмежниками перенапруги.

Автотрансформатор має наступні переваги в порівнянні із трьохобмоточними трансформаторами:

1. ККД в автотрансформатора вище за рахунок зменшення втрат у міді й сталі;

2. менші габарити й вага в порівнянні із трансформаторами такої ж потужності й сполучення напруг;

3. краще здійснюється регулювання напруги під навантаженням через менший індуктивний опір.

Однак, струм короткого замикання в схемах з автотрансформаторами більше й умови роботи електротехнічного високовольтного встаткування більш важкі.

Умови вибору автотрансформаторів

Кількість автотрансформаторів, установлюваних на ПС всіх категорій, відповідно до " Норм технологічного проектування підстанцій змінного струму з вищою напругою 6-750 кВ" розробленими інститутом " УКРЕНЕРГОМЕРЕЖПРОЕКТ" і затвердженими Міненерго України, приймається, як правило, не менш двох.

Потужність кожного із двох автотрансформаторів, які установлюються на ПС, вибирають рівної 0, 65 - 0, 7 від сумарного максимального навантаження підстанції на розрахунковий період (5 років із часу уведення підстанції) рахуючи з року уведення першого автотрансформатора.

У випадку аварійного виходу одного з автотрансформаторів, другий, що залишився в роботі повинен забезпечувати нормальне навантаження підстанції з урахуванням припустимого перевантаження на 40% на час максимумів загальною добовою тривалістю до 6 годин, але не більше 5 діб, при цьому коефіцієнт заповнення добового графіка трансформатора повинен бути не більше 0, 75.

При поступовому рості навантаження в перший період експлуатації допускається установка одного автотрансформатора за умови, що повне навантаження підстанції буде досягнуто не раніше чим через три роки після уведення першого автотрансформатора. При цьому повинне бути забезпечене резервування електропостачання споживачів по мережах середньої й нижчої напруг. Подальше збільшення потужності підстанції при збільшенні навантаження понад прийнятий розрахунковий рівень виправляється, як правило, заміною трансформаторів на могутніші або установкою, у випадку відсутності могутніших трансформаторів, додаткових трансформаторів.

Вибір кількості автотрансформаторів

Потужність кожного із двох установлюваних автотрансформаторів повинна бути не менш

(1.1)

Як зазначено в розділі 1, навантаження підстанції на розрахунковий період становлять

S_max= 280 МВт

Відповідно, потужність автотрансформаторів повинна бути не менш

Приймаємо до установки автотрансформатори типу АТДЦТН-200000/330/110-83В1

Параметри прийнятих у проекті автотрансформаторів наступні:

У нормальному режимі автотрансформатори 330/110 кВ будуть завантажені на:

; (1.2)

У випадку виходу одного з автотрансформаторів з роботи, другий, що залишився буде завантажений на:

; (1.3)

За розрахунковим періодом, з ростом навантаження до 600 Мва, необхідна установка додаткових автотрансформаторів. Їхня кількість визначається по формулі:

, (1.4)

де n – кількість автотрансформаторів:

звідки

; (1.5)

Таким чином, зі збільшенням навантаження, проектом передбачається установка за розрахунковим періодом ще двох аналогічних автотрансформаторів.