И автотрансформаторов связи ТЭЦ

Как указывалось выше, в качестве элементов связи между распределительными устройствами различных напряжений применяются трансформаторы и автотрансформаторы. Область применения трансформаторов ограничивается напряжением 220 кВ.

Обычно соотношение напряжений на обмотках трансформаторов 220/35/10,5; 220/35/6,3; 110/35/10,5; 110/35/6,3.

Автотрансформаторы применяются для более высокого уровня напряжений. Их обмотки высокого и среднего напряжений могут связывать лишь электрические сети, работающие с эффективно-заземленными нейтралями, то есть сети с напряжением 110 кВ и выше.

При выборе мощности трехобмоточных трансформаторов связи сначала составляется баланс активных и реактивных мощностей на шинах НН и определяются перетоки мощностей через обмотки НН трансформаторов в различных режимах в соответствии с пунктами а), б) и в). Затем составляется баланс мощностей на шинах СН в нормальном и аварийном режимах работы при максимальной нагрузке на шинах СН. За аварийный режим на шинах СН принимается отключение самого мощного блока, присоединенного к шинам СН.

Режим минимальной нагрузки рассматривается только на шинах НН, в этом режиме нагрузка на шинах СН принимается максимальной. С учетом всего изложенного определяются перетоки мощностей через обмотки СН трансформаторов связи. Если на шинах СН отсутствуют блоки (рис. 2.3, блока G3–Т3 нет), то перетоки мощностей через обмотки СН трансформаторов связи (Т1 и Т2) во всех режимах будут соответствовать максимальной нагрузке на шинах СН ( ). Загрузка обмоток ВН определится как сумма (или разность, в зависимости от принятого положительного направления мощности) перетока мощностей через обмотки НН и СН. Например, переток активной мощности через обмотки ВН трансформаторов связи (АТ)

. (2.18)

Мощность трехобмоточного трансформатора связи также выбирается по наибольшему значению перетока мощности через какую-либо из обмоток НН, СН или ВН по (2.16).

Расчет перетоков мощностей удобно свести к таблице, содержащей необходимые цифровые данные, условные обозначения и формулы.

В качестве примера произведен выбор автотрансформаторов (АТ) связи (Т3 и Т4) в схеме ТЭЦ, рис. 2.10 (таблица 2.1).

Рис. 2.10. Схема ТЭЦ с автотрансформаторами связи

Для данного примера приняты следующие обозначения:

– нагрузка на шинах низшего напряжения (ГРУ) с учетом системного коэффициента (2.2);

– нагрузка на шинах среднего напряжения с учетом системного коэффициента (2.3);

– расход электроэнергии на собственные нужды генераторов G3 и G4, подключенных на шины генераторного напряжения;

– расход электроэнергии на собственные нужды блоков 1 и 2.

Коэффициент мощности нагрузок на шинах НН принят – 0,92, на шинах СН – 0,85. Номинальные мощности генераторов равны:

P_G3= P_G4 = 60 МВт; P_G1= P_G2 =P_G5 = 100 МВт.

Таблица 2.1

	Расчетные режимы	Параметры режима P [МВт]; Q [Мвар]; S [МВA]	Нормальный режим	Аварийный режим
	Макси- мальная нагрузка	Мини- мальная нагрузка	Отключ. G3 от шин ГРУ	Оключ. бл.1 от шин СН
	1.Суммарная мощность генераторов на шинах ГРУ
	2.Нагрузка на шинах ГРУ		59,8   25,46	44,85   19,1	59,8   25,46	59,8   25,46
	3.Расход эл. энергии на собственные нужды				8,4   6,3
	4.Переток мощности через обмотки НН АТ связи Т3 и Т4		48,2   55,54	63,15   61,9	-8,2   13,24	48,2   55,54
	5.Нагрузка на шинах СН		91, 76	91, 76	91, 76	91, 76
	6.Расход эл. энергии на собств. нужды СН					10,5
	7.Переток мощности через обмотки СН АТ связи Т3 и Т4		43,24	43,24	43,24	-62   -27,26
	8.Переток мощности через обмотки ВН АТ связи Т3 и Т4		80,2   98,78	95,15   105,14	23,8   56,48	-13,8   28,28
	9. Расчетные перетоки полной мощности через обмотки:   НН   СН   ВН АТ связи Т3 и Т4		73,5   53,79   127,24	88,4   53,79   141,8	15,57   53,79	73,5   67,72   31,46
ПРИМЕЧАНИЕ. Баланс мощности на шинах ВН на выбор мощности АТ– связи не влияет, поэтому блок, присоединенный к шинам ВН, в таблицу 2.1 не вносим.

Величины перетоков активной мощности в МВт, полученные в столбцах (3 – 6) табл. 2.1, для лучшей наглядности можно разнести по обмоткам автотрансформаторов (рис. 2.11).

При выборе автотрансформаторов необходимо учесть особенности их конструкции и режимы работы [2 – 4]. Следует учесть, что обмотка низшего напряжения может быть загружена мощностью, равной:

, (2.19)

где и – соответственно, типовая и номинальная мощности АТ;

– коэффициент выгодности;

– коэффициент трансформации автотрансформатора.

Наибольшее распространение получили автотрансформаторы с . Это соответствует отношениям напряжений U_В / U_C:

220/110; 330/150; 500/220; 750/330.

Переток мощности через обмотку низшего напряжения должен быть равен или меньше типовой мощности автотрансформатора:

(2.20)

а	б
в	г

Рис. 2.11

а – нормальный режим, максимальная нагрузка на шинах ГРУ,

б – нормальный режим, минимальная нагрузка на шинах ГРУ,

в – аварийный режим, отключение генератора G3 от шин ГРУ,

г – аварийный режим, отключение блока от шин СН

Далее следует выяснить, в каком режиме работает автотрансформатор: трансформаторном, автотрансформаторном или комбинированном [3, 4].

Перегрузка обмоток АТ возможна в комбинированных режимах при передаче мощности за счет трансформаторной и автотрансформаторной связей (рис. 2.12, а, б).

В случае, показанном на рис. 2.12, а перегруженной может оказаться последовательная обмотка. Этот режим ограничивается ее загрузкой, определяемой выражением

. (2.21)

а

б

Рис. 2.12. Работа автотрансформатора в комбинированных режимах

Комбинированный режим допустим при .

В случае рис. 2.12, б перегруженной может оказаться общая обмотка АТ. Допустимый переток S₀ определяется по выражению

. (2.22)

Этот комбинированный режим допустим при .

Определение допустимых перетоков мощности по обмоткам АТ дано в [3, 4].

С учетом изложенного выше произведем выбор АТ – связи для ТЭЦ (рис. 2.10) по полученным данным (табл. 2.1). Сначала определяем мощность автотрансформаторов связи по максимальному перетоку через обмотки НН ( МВА) в нормальном режиме при минимальной нагрузке на шинах НН, согласно (2.20) и (2.16):

, (2.23)

где n_АТ – число автотрансформаторов связи.

Подставив в (2.23) числовые значения, получим

МВА.

.

Затем определяем наибольший переток в других режимах работы (табл. 2.1, 141,8 МВА – нормальный режим при минимальной нагрузке на шинах НН. На рис. 2.11, б показаны перетоки активной мощности).

Этот режим соответствует комбинированному режиму работы автотрансформатора (рис. 2.12, а).

, (2.24)

где МВА.

Тогда МВА.

Следовательно, расчетной мощностью для выбора автотрансформатора связи является мощность, определяемая из условия загрузки обмотки НН (S_АТ ³126,2 МВА). По [5] выбираем автотрансформаторы связи 2 ´АТДЦТН – 125 000/230/121/10,5.

В аварийном режиме при отключении блока 100 МВт от шин СН (рис. 2.11, г) получается комбинированный режим в соответствии с рис.2.12, б. Проверим загрузку общей обмотки по выражению (2.22)

.

< , следовательно режим допустим.

Мощность трансформаторов блоков определим без учёта отбора мощности на собственные нужды.

МВА.

По [5] выбираем трансформатор ТДЦ – 125 000/121/10,5.

МВА.

По [5] выбираем трансформатор ТДЦ – 125 000/242/10,5.

В случае выполнения связи между распредустройствами высшего, среднего и низшего (генераторного) напряжения при помощи трехобмоточных трансформаторов, их мощность следует подсчитывать по выражению

, (2.25)

где – наибольший переток мощности через какую-либо из обмоток трансформаторов связи;

– коэффициент перегрузки трансформатора;

n – число трансформаторов связи.