Umspannwerke in Stromversorgungssystemen

Anwendungsbereiche von Ein- und Zweitransformator-Umspannwerken

In der Regel werden Ein- und Zwei-Transformator-Umspannwerke zur Stromversorgung eingesetzt... Der Einsatz von drei Umspannwerken verursacht zusätzliche Kapitalkosten und erhöht die jährlichen Betriebskosten. Drei Umspannwerke werden selten als Zwangslösung beim Umbau, der Erweiterung eines Umspannwerks, mit separatem Stromversorgungssystem für Strom- und Beleuchtungslasten, bei der Versorgung stark wechselnder Lasten eingesetzt.

Umspannwerke mit einem Transformator 6-10 / 0,4 kV werden bei der Versorgung von Lasten eingesetzt, die eine Unterbrechung der Stromversorgung für einen Zeitraum von höchstens 1 Tag ermöglichen, was für die Reparatur oder den Austausch eines beschädigten Elements (Versorgung von Energieverbrauchern) erforderlich ist der Kategorie III) sowie zur Stromversorgung von Energieverbrauchern der Kategorie II, vorbehaltlich der Reduzierung der Stromversorgung durch Jumper der Sekundärspannung oder bei Vorhandensein einer Vorratsreserve an Transformatoren.

Umspannwerke mit einem Transformator sind auch in dem Sinne nützlich, dass, wenn der Betrieb des Unternehmens mit Perioden geringer Last einhergeht, es aufgrund des Vorhandenseins von Brücken zwischen Umspannwerken möglich ist, dadurch einen Teil des Sekundärspannungstransformators abzuschalten Schaffung einer wirtschaftlich sinnvollen Betriebsweise von Transformatoren.

Unter der wirtschaftlichen Betriebsweise von Transformatoren versteht man eine Betriebsart, die minimale Leistungsverluste in Transformatoren gewährleistet. In diesem Fall ist das Problem der Auswahl der optimalen Anzahl funktionierender Transformatoren gelöst.

Solche Umspannwerke können im Hinblick auf die maximale Konvergenz der Spannung von 6–10 kV an Energieverbraucher wirtschaftlich sein und die Länge der Netze aufgrund der Dezentralisierung der Umwandlung elektrischer Energie auf 1 kV reduzieren. In diesem Fall wird das Problem zugunsten der Verwendung von zwei Einzeltransformatoren anstelle einer Unterstation mit zwei Transformatoren gelöst.

Umspannwerke mit zwei Transformatoren werden überwiegend mit elektrischen Verbrauchern der Kategorien I und II eingesetzt. In diesem Fall wird die Leistung der Transformatoren so gewählt, dass, wenn einer von ihnen den Betrieb verlässt, der andere Transformator mit einer zulässigen Überlast die Last aller Verbraucher übernimmt (in dieser Situation ist es möglich, elektrische Verbraucher der Kategorie vorübergehend abzuschalten). III). Solche Umspannwerke sind unabhängig von der Benutzerkategorie auch dann wünschenswert, wenn ein ungleichmäßiger Tages- oder Jahreslastplan vorliegt.In diesen Fällen ist es vorteilhaft, die Anschlussleistung der Transformatoren zu ändern, beispielsweise wenn bei saisonalen Belastungen eine oder zwei Schichten mit deutlich unterschiedlicher Schichtbelastung betrieben werden.

Stromversorgung Eine Siedlung, ein Stadtteil, eine Werkstatt, eine Werkstättengruppe oder ein ganzer Betrieb kann durch ein oder mehrere Umspannwerke versorgt werden. Die Möglichkeit des Baus von Umspannwerken mit einem oder zwei Transformatoren wird durch einen technischen und wirtschaftlichen Vergleich mehrerer Optionen für das Stromversorgungssystem ermittelt. Das Kriterium für die Auswahl einer Option ist das Minimum an reduzierten Kosten für den Bau des Stromversorgungssystem. Die verglichenen Optionen sollten die erforderliche Zuverlässigkeit der Stromversorgung gewährleisten.

In den Stromversorgungssystemen von Industrieunternehmen werden am häufigsten die folgenden Einheitskapazitäten von Transformatoren verwendet: 630, 1000, 1600 kV × A, in den Stromnetzen von Städten – 400, 630 kV × A. Die Konstruktions- und Betriebspraxis hat gezeigt, dass dies der Fall ist müssen den gleichen Transformatortyp mit der gleichen Leistung verwenden, da ihre Vielfalt zu Unannehmlichkeiten bei der Wartung führt und zusätzliche Reparaturkosten verursacht.

Leistungsauswahl von Transformatoren in Umspannwerken

Im Allgemeinen erfolgt die Auswahl von Leistungstransformatoren auf der Grundlage der folgenden grundlegenden Eingangsdaten: der geschätzten Belastung der Stromversorgungsanlage, der Dauer der maximalen Belastung, der Anstiegsrate der Belastungen, den Stromkosten usw Belastbarkeit der Transformatoren und deren wirtschaftliche Belastung.

Das Hauptkriterium für die Auswahl der Einheitsleistung von TransformatorenUmspannwerk ist wie bei der Auswahl der Anzahl der Transformatoren ein Minimum an reduzierten Kosten, das sich auf der Grundlage eines technischen und wirtschaftlichen Vergleichs der Optionen ergibt.

Die Auswahl der Einheitsleistung von Transformatoren kann ungefähr entsprechend der spezifischen Auslegungslastdichte (kV × A/m2) und der vollen Auslegungslast des Standorts (kV × A) erfolgen.

Bei einer spezifischen Belastungsdichte von bis zu 0,2 kV × A/m2 und einer Gesamtbelastung von bis zu 3000 kV × A wird der Einsatz von 400 Transformatoren empfohlen; 630; 1000 kVA mit Sekundärspannung 0,4 / 0,23 kV. Bei spezifischer Dichte und Gesamtlast über den angegebenen Werten sind Transformatoren mit einer Leistung von 1600 und 2500 kVA wirtschaftlicher.

Diese Empfehlungen sind jedoch aufgrund der sich schnell ändernden Preise für Elektrogeräte und insbesondere für TP nicht ausreichend begründet.

In der Planungspraxis werden die Transformatoren von Umspannwerken häufig entsprechend der Auslegungslast der Anlage und den empfohlenen Koeffizienten der wirtschaftlichen Belastung der Transformatoren Kze = СР / Сн.т. gemäß den Daten in der Tabelle ausgewählt.

Empfohlene Belastungsfaktoren von Transformatoren für Werkstatt-TP

Belastungsfaktor des Transformators Typ der Umspannstation und Art der Last 0,65 ... 0,7 Zwei Umspannstationen mit einer überwiegenden Last der Kategorie I 0,7 ... 0,8 Ein Trafo-Umspannwerk mit einer überwiegenden Last der Kategorie II bei gegenseitiger Redundanz in Brücken mit anderen Umspannwerken mit Sekundärspannung 0,9 … 0,95 Umspannwerke mit einer Last der Kategorie III oder mit einer überwiegenden Last der Kategorie II mit der Möglichkeit, einen Transformatorvorrat zu nutzen

Bei der Auswahl der Leistung von Transformatoren ist es wichtig, deren Belastbarkeit richtig zu berücksichtigen.

Unter der Belastbarkeit des Transformators versteht man die Menge der zulässigen Belastungen, System- und Notüberlastungen aus der Berechnung des thermischen Verschleißes der Isolierung des Transformators. Wenn Sie die Belastbarkeit der Transformatoren nicht berücksichtigen, können Sie deren Nennleistung bei der Auswahl ungerechtfertigt überschätzen, was wirtschaftlich unpraktisch ist.

In den meisten Umspannwerken schwankt die Belastung der Transformatoren und bleibt lange Zeit unter dem Nennwert. Ein erheblicher Teil der Transformatoren wird unter Berücksichtigung des Nach-Notfall-Modus ausgewählt und bleibt daher in der Regel lange Zeit unterbelastet. Darüber hinaus sind Leistungstransformatoren für den Betrieb bei einer zulässigen Umgebungstemperatur von + 40 ° C ausgelegt. Tatsächlich arbeiten sie unter normalen Bedingungen bei Umgebungstemperaturen von bis zu 20 ... 30 ° C. Daher ist ein Leistungstransformator in einem bestimmten Moment kann unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände überlastet werden, ohne dass die festgelegte Lebensdauer (20 ... 25 Jahre) beeinträchtigt wird.

Basierend auf Untersuchungen verschiedener Betriebsarten von Transformatoren wurde GOST 14209-85 entwickelt, das zulässige systematische Belastungen und Notüberlastungen von Allzweck-Öltransformatoren mit einer Kapazität von bis zu 100 mV × A einschließlich der Kühlarten M, D regelt , DC und C unter Berücksichtigung der Temperatur des Mediums.

Um systematische Belastungen und Notüberlastungen gemäß GOST 14209-85 zu ermitteln, ist es außerdem erforderlich, die Anfangslast vor der Überlastung und die Dauer der Überlastung zu kennen. Diese Daten werden aus der tatsächlichen Anfangslastkurve (Scheinleistung oder Strom) ermittelt, die in einer rechteckigen zwei- oder mehrstufigen Kurve in ein thermisches Äquivalent umgewandelt wird.

Aufgrund der Notwendigkeit einer echten Originallastkurve kann für bestehende Umspannwerke eine Berechnung der zulässigen Lasten und Überlastungen gemäß durchgeführt werden, um die Zulässigkeit des bestehenden Lastplans zu überprüfen und die möglichen Optionen für Tagespläne zu ermitteln Maximalwerte der Belastungsfaktoren zum vorherigen Zeitpunkt des Überlastmodus und im Überlastmodus.

In der Planungsphase von Umspannwerken können typische Lastkurven verwendet werden oder gemäß den Empfehlungen, die auch in GOST 14209-85 vorgeschlagen werden, die Transformatorleistung entsprechend den Notfallüberlastbedingungen ausgewählt werden.

Dann gilt für Umspannwerke, in denen eine Notüberlastung von Transformatoren möglich ist (zwei Transformatoren, ein Transformator mit Backup-Anschlüssen auf der Sekundärseite), wenn die berechnete Belastung des Standorts Sp und der Koeffizient der zulässigen Notüberlastung Kz.av bekannt sind Die Nennleistung des Transformators wird bestimmt als

Fachhochschule = Sp / Kz.av

Es ist außerdem zu beachten, dass eine Belastung des Transformators über seine Nennleistung hinaus nur zulässig ist, wenn das Kühlsystem des Transformators in einwandfreiem Zustand und vollständig eingeschaltet ist.

Typische Diagramme sind derzeit für eine begrenzte Anzahl von Lastknoten ausgelegt.

Da die Wahl der Anzahl und Leistung von Transformatoren, insbesondere von Verbraucherumspannwerken 6-10 / 0,4-0,23 kV, oft hauptsächlich von einem wirtschaftlichen Faktor bestimmt wird, ist es wichtig, die Kompensation der Blindleistung in elektrischen Netzen zu berücksichtigen Benutzer.

Durch die Kompensation der Blindleistung in Netzen bis 1 kV ist es möglich, die Anzahl der Umspannwerke, also deren Nennleistung, um 10 / 0,4 zu reduzieren. Dies ist besonders wichtig für industrielle Anwender in Netzen bis 1 kV, die erhebliche Werte an Blindlasten kompensieren müssen. Die bestehende Methodik zur Gestaltung der Blindleistungskompensation in Stromnetzen von Industrieunternehmen beinhaltet die Auswahl der Kapazität von Kompensationsgeräten bei gleichzeitiger Auswahl der Anzahl der Transformatoren des Umspannwerks und ihrer Kapazität.

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten beträgt die Komplexität direkter wirtschaftlicher Berechnungen angesichts der sich schnell ändernden Indikatoren für die Baukosten und Stromkosten von Umspannwerken bei der Planung neuer und beim Umbau bestehender Verbraucherumspannwerke 6-10 / 0, 4 -0,23 Die Auswahl der Leistung des Leistungstransformators in kV kann wie folgt erfolgen:

— in industriellen Netzwerken:

a) Wählen Sie die Einheitsleistung der Transformatoren gemäß den Empfehlungen für die spezifische Dichte der Auslegungslast und die volle Auslegungslast der Anlage aus;

b) Die Anzahl der Umspanntransformatoren und deren Nennleistung müssen gemäß den Konstruktionsrichtlinien ausgewählt werden Blindleistungskompensation in elektrischen Netzen von Industrieunternehmen;

c) die Auswahl der Leistung der Transformatoren muss unter Berücksichtigung der empfohlenen Belastungsfaktoren und der zulässigen Notüberlastungen der Transformatoren erfolgen;

d) Bei Vorliegen typischer Lastpläne muss die Auswahl gemäß GOST 14209-85 unter Berücksichtigung der Blindleistungskompensation in Netzen bis 1 kV erfolgen;

— in städtischen Stromnetzen:

a) Bei verfügbaren typischen Lastkurven des Umspannwerks sollte die Auswahl der Transformatorleistung gemäß GOST 14209-85 erfolgen;

b) Wenn Sie die Art der Belastung des Umspannwerks kennen und keine typischen Zeitpläne haben, ist es ratsam, die Auswahl gemäß den methodischen Anweisungen zu treffen.

Ein Beispiel. Die Auswahl der Anzahl und Leistung der Transformatoren von Werkstatt-Umspannwerken erfolgt nach folgenden Ausgangsdaten: Пр = 250 kW, Qp = 270 kvar; Kategorie der elektrischen Empfänger der Werkstatt nach dem Grad der Zuverlässigkeit der Stromversorgung – 3.

Antworten. Volle Gestaltungskapazität der Werkstatt.

Aus Gestaltungskraft (377 kV × A) Das erforderliche Maß an Stromversorgungszuverlässigkeit (Kategorie 3 der Stromverbraucher) kann als Einzeltransport-Umspannwerk mit einer Transformatorleistung Snt = 400 kV × A angenommen werden.

Der Lastfaktor des Transformators beträgt

welches den entsprechenden Anforderungen entspricht.