Реконструкция подстанции 110/6 кВТ

Время, ч	Напряжение 1секции, кВ U	Ток 1секции, А I	Мощность 1секции, ква S	Напряжение 2секции, кВ U	Ток 2секции, А I	Мощность 2секции, ква S
0	6,5	79	892	6,4	15	164
1	6,5	82	919	6,4	15	164
2	6,6	77	878	6,5	15	166
3	6,6	82	933	6,5	15	166
4	6,6	82	933	6,5	15	166
5	6,6	84	960	6,5	15	166
6	6,5	82	919	6,5	15	166
7	6,5	84	946	6,4	15	164
8	6,5	98	1108	6,4	13	139
9	6,3	190	2069	6,3	43	464
10	6,3	166	1807	6,3	17	187
11	6,3	178	1938	6,3	64	698
12	6,4	108	1197	6,4	15	164
13	6,4	158	1756	6,4	15	164
14	6,4	156	1729	6,3	56	607
15	6,4	149	1649	6,3	56	607
16	6,3	125	1362	6,3	15	161
17	6,4	70	772	6,3	16	174

Продолжение таблицы 8.2

Время, ч	Напряжение 1секции, кВ U	Ток 1секции, А I	Мощность 1секции, ква S	Напряжение 2секции, кВ U	Ток 2секции, А I	Мощность 2секции, ква S
18	6,4	70	772	6,4	16	177
19	6,4	70	772	6,4	16	177
20	6,5	70	784	6,4	14	151
21	6,5	65	730	6,4	14	151
22	6,6	65	741	6,5	14	153
23	6,5	60	675	6,4	14	153

 

Таблица 8.3 - Данные летнего режимного дня 21 июня 2006 года

Время, ч	Напряжение 1секции, кВ U	Ток 1секции, А I	Мощность 1секции, ква S	Напряжение 2секции, кВ U	Ток 2секции, АI	Мощность 2секции, ква S
0	6,5	35	392	6,3	11	117
1	6,5	35	392	6,3	11	117
2	6,5	35	392	6,3	11	117
3	6,5	32	364	6,3	11	117
4	6,5	32	364	6,3	11	117
5	6,6	31	350	6,3	11	117
6	6,5	31	345	6,3	11	117
7	6,5	33	371	6,3	2	261
8	6,4	48	536	6,2	8	90
9	6,2	132	1418	6,1	19	202
10	6,1	131	1384	6,1	37	393
11	6,1	154	1629	6,1	82	862
12	6,3	73	801	6,2	6	64
13	6,2	129	1385	6,2	6	64
14	6,2	149	1600	6,1	68	723
15	6,2	126	1355	6,1	6	63
16	6,3	97	1058	6,1	70	735
17	6,4	41	450	6,2	50	541
18	6,4	26	290	6,2	7	77
19	6,5	26	294	6,3	7	78
20	6,5	36	403	6,3	41	445
21	6,5	33	376	6,3	40	432
22	6,5	39	443	6,3	62	681
23	6,5	30	335	6,3	10	105

На основании  данных полученных в ходе режимного  дня строим графики нагрузки на которых  так же в виде прямой показываем мощности установленного и проектируемых трансформаторов (смотри графическую часть лист 3 и 4)

________ Прямая, соответствующая  мощности установленного трансформатора 6300ква

________ Прямая, соответствующая  мощности проектируемого трансформатора 2500ква

________ Прямая, соответствующая  мощности проектируемого трансформатора 1600ква

________ График  нагрузки с перспективой развития

________ Реальный  график нагрузки

 

Рисунок 8.1 Зимний график нагрузки первого трансформатора  

 

Рисунок 8.2 Зимний график нагрузки второго трансформатора

 

Рисунок 8.3 Летний график нагрузки первого трансформатора 

 

Рисунок 8.4 Летний график нагрузки второго трансформатора

 

Сравнив графики  зимнего и летнего периода  можно сделать вывод о том, что трансформаторы на подстанции «Байдарка» больше загружены зимой. Поэтому, в дальнейшем используем для расчетов данные зимнего режимного дня.

Так же из графиков нагрузок видим, что трансформаторы загружены не полностью, а точнее первый трансформатор на 33%, а второй трансформатор на 14%.

Как один из выходов  для более эффективного использования трансформаторов отключение одного из них и перевод всей нагрузки на один трансформатор. Но при этом снижается надежность энергоснабжения, а у нас имеются потребители второй категории.

Кроме того трансформаторы установленные на подстанции «Байдарка» в работе с 1970 года, то есть отработали 36 лет, а нормативный срок службы трансформаторов 25 лет. Поэтому принимаем решение произвести расчет и выбрать трансформаторы необходимой мощности с учетом перспективы развития на 5 лет.

По данным «Центральных электрических сетей» идет тенденция увеличения мощности на 5% в год.

Тогда с учетом роста мощности через пять лет  вводим коэффициент нагрузки К_нагр на который увеличиваем мощность трансформаторов с учетом перспективы развития на 5 лет. Тогда

 

S_{maxпроект}=S_max×К_нагр (8.1)

 

Где S_{maxпроект} – проектируемая мощность через пять лет, ква

S_max – максимальная мощность на самой нагруженной секции шин, ква

К_нагр – коэффициент нагрузки

 

S_{maxпроект}=2069×1,25=2586 ква

 

Результаты расчетов смотри в таблице 8.4

 

Таблица 8.4 Мощности трансформаторов с перспективой развития на пять лет

Время	Мощность первого тр-ра летом	Мощность второго тр-ра летом	Мощность первого тр-ра зимой	Мощность первого тр-ра зимой	Мощность двух тр-ов в  летний период	Мощность двух тр-ов в  зимний период
0	490	146	1115	205	636	1319
1	490	146	1149	205	636	1353
2	490	146	1098	208	636	1305
3	455	146	1166	208	601	1319
4	455	146	1166	208	601	1319
5	443	146	1200	208	584	1408
6	431	146	1149	208	576	1356
7	464	326	1183	208	790	1390
8	670	113	1385	174	783	1558
9	1776	253	2586	580	2025	3166
10	1730	491	2259	233	2221	2493
11	2036	1078	2422	872	3114	3295
12	1001	80	1496	205	1081	1701
13	1731	80	2295	205	1811	2400
14	2000	904	2161	759	2904	2920
15	1694	79	2061	759	1773	2820
16	1323	919	1702	201	2241	1904
17	563	676	965	218	1239	1181
18	363	96	965	221	459	1185
19	368	98	965	221	465	1185
20	504	556	980	188	1060	1168
21	470	540	913	188	1010	1100
22	554	851	926	191	1405	1117
23	419	131	843	191	550	1035

 

 

 Для наглядности графики нагрузки с перспективой развития показываем на реальных графиках нагрузки (смотри летние и зимние графики нагрузки трансформаторов)

Выбираем мощность трансформатора из условия:

 

S_н.т.≥0,5S_расч (8.2)

 

Где 0,5 – коэффициент  учитывающий возможность работы трансформаторов без допустимых систематических перегрузок и максимальном КПД соответствующем минимальным потерям активной энергии в трансформаторе.

S_расч –расчетная нагрузка потребителей подсоединенных к одной секции шин.

 

S_н.т.≥0,5×2586=1293 ква

 

Принимаем к  рассмотрению три варианта:

1) ТМ – 1600/35 номинальная мощность S=1600 ква потери  короткого замыкания Р_к.з.=16,5 кВт потери холостого хода Р_х.х.=2,75 кВт

2) ТМ – 2500/35 S=2500 ква Р_к.з.=23,5 кВт Р_х.х.=3,9 кВт

3) исходный вариант ТМ – 6300 S=63000 ква Р_к.з.=49,1 кВт Р_х.х.=13,3 кВт

Проверяем трансформаторы на систематическую нагрузку.

Режим, в течение  части цикла которого температура  охлаждающей среды может быть более высокой и ток нагрузки превышает номинальный, однако с  точки зрения термического износа (в соответствии с математической моделью) такая нагрузка эквивалентна номинальной нагрузке при номинальной температуре охлаждающей среды. Это достигается за счет понижения температуры охлаждающей среды или тока нагрузки в течение остальной части цикла.[5]

Для проверки трансформаторов  на систематическую нагрузку на исходном графике нагрузки наносим прямую линию соответствующей номинальной  мощности трансформатора. Верхняя часть  графика, отсекаемая указанной прямой, является зоной перегрузки трансформатора.[5] Из графиков нагрузки видим, что нагрузка по секциям распределена не равномерно и даже в нормальном режиме с учетом перспективы развития трансформатор № 1 мощностью 1600 ква будет испытывать систематическую перегрузку на 61%, а допускается перегружать систематически на 50% [5]. Таким образом трансформатор мощностью 1600 ква использоваться не может. Поэтому в дальнейших расчетах используем трансформаторы мощностью 2500 и 6300 ква. Трансформаторы мощностью 2500 и 6300 ква в нормальном режиме как видно из графиков нагрузки перегрузок испытывать не будут.

Проверка трансформатора на аварийную перегрузку:

Режим продолжительных  аварийных перегрузок

Режим нагрузки, возникающий в результате продолжительного выхода из строя некоторых элементов  сети, которые могут быть восстановлены только после достижения постоянного значения превышения температуры трансформатора. Это не обычное рабочее состояние, и предполагается, что оно будет возникать редко, однако может длиться в течение недель или даже месяцев и вызывать значительный термический износ. Тем не менее такая нагрузка не должна быть причиной аварии вследствие термического повреждения или снижения электрической прочности изоляции трансформатора.

Режим кратковременных  аварийных перегрузок

Режим чрезвычайно высокой нагрузки, вызванный непредвиденными воздействиями, которые проводят к значительным нарушениям нормальной работы сети, при этом температура наиболее нагретой точки проводников достигает опасных значений и в некоторых случаях происходит временное снижение электрической прочности изоляции. Однако на короткий период времени этот режим может быть предпочтительнее других. Можно предполагать, что нагрузки такого типа будут возникать редко. Их необходимо по возможности быстрее снизить или на короткое время отключить трансформатор во избежание его повреждения. Допустимая продолжительность такой нагрузки меньше тепловой постоянной времени трансформатора и зависит от достигнутой температуры до перегрузки; обычно продолжительность перегрузки составляет менее получаса.[5]

При проверке на аварийную перегрузку учитываем, что  в аварийном режиме нет возможности  отключать потребителей, так как  у них нет второго питания  и необходимо использовать перегрузочную  способность трансформаторов на определенный период работы.

В аварийном  режиме у нас в работе находится  один трансформатор и соответственно вся нагрузка подстанции находиться на нем. Для этого необходимо построить  другие графики нагрузки. На подстанции «Байдарка», как уже было сказано  выше, зимняя нагрузка больше, поэтому для расчетов используем зимний график нагрузки в аварийном режиме и если нагрузки зимой допустимые, то соответственно и летом трансформатор перегружен не будет.

________ Прямая, соответствующая  мощности установленного трансформатора 6300ква

________ Прямая, соответствующая  мощности проектируемого трансформатора 2500ква

________ График  нагрузки с перспективой развития

________ Реальный  график нагрузки

 

 

 

Рисунок 8.5 Зимний график нагрузки в аварийном режиме

 

Из графика  видим, что проектируемый трансформатор 2500 ква в аварийном режиме будет испытывать перегрузку. Для тог, чтобы определить допустима ли такая перегрузка преобразуем зимний график нагрузки в аварийном режиме в эквивалентный двухступенчатый график. Согласно литературы [5], в аварийном режиме для трансформаторов мощностью 2500 ква допускаются длительные перегрузки на 80%, а кратковременные на100%

Рисунок 8.6 Эквивалентный  двухступенчатый график нагрузки

 

________ Прямая  соответствующая мощности установленного  трансформатора в аварийном режиме

________ Эквивалентный  двухступенчатый график нагрузки  соответствующий мощности проектируемого  трансформатора 2500ква в аварийном  режиме

________ График  нагрузки с перспективой развития