Оптимизация работы подстанции с трансформаторами одинаковой и различной мощности

Понижающие подстанции с трансформаторами оди­наковой мощности.В числе подстанций с трехобмоточными трансформаторами, работающих в системах электроснабжения, преобладают подстанции стрехобмоточными трансформаторами одинаковой мощ­ности.

Рассмотрим понизительную подстанцию с двумя трехобмоточными трансформаторами одинаковой мощ­ности. Сравниваем суммарные потери мощности в трансформаторах, соответствующие режиму а (ра­ботает один трансформатор) и режиму б (работают два трансформатора)

                       (6.1)

Преобразовав уравнение (6.1), получим

                             (6.2)

– приведенные потери КЗ обмоток трансформатора высшего, среднего и низшего на­пряжения соответственно, кВт; – приведенные по­тери XX трансформатора, кВт; – номинальные мощности обмоток высшего, среднего и низшего напряжения трансформатора соответст­венно, кВ • А.

Для практических целей выбора экономичного режима работы подстанции удобно находить зоны экономичной работы в ко­ординатах двух вторичных нагрузок.

Для подстанций с трехобмоточными транс­форматорами одинаковой мощности границы этих зон будут определяться линиями критического соче­тания вторичных нагрузок, при которых суммарные приведенные потери мощности в трансформаторах одинаковы для двух сравниваемых режимов, т. е. при работе одного и двух трансформаторов или двух и трех трансформа­торов. На рис. 6.3 показана диаграмма выбора эконо­мичного режима работы понизительной подстанции 110/35/10 кВ стремя трехобмоточными трансфор­маторами мощностью 10 MBА каждый. Кривые критического сочетания вторичных нагрузок (сплош­ные линии) разделяют зоны экономичной работы од­ного (І), двух (ІІ) и трех (ІІІ) трансформаторов. На осях откладываются суммарные вторичные на­грузки подстанции в абсолютных единицах.

Понижающие подстанции с трансформаторами раз­личной мощности.В результате роста электрических нагрузок установленная мощность трансформаторных подстанций оказывается недостаточной и мощность увеличи­вают установкой дополнительных трансформаторов и часто другой мощности нежели работающие транс­форматоры.

Рис. 6.3 Диаграмма выбора эко­номичного режима работы пони­зительной подстанции 110/35/10 кВ с тремя трансформаторами по 10 MBА:

1 – γ = 0,20 кВт/кВАр; 2 –  γ = 0,08 кВт/кВАр; 3 – γ = 0,02 кВт/ кВАр; 1 – зона экономичного режи­ма работы одного трансформатора; ІІ – двух трансформаторов; ІІІ –  трех трансформаторов.

Для таких подстанций, где установлены два трехобмоточных трансформатора неодинаковой мощности при выборе экономичного режима работы оказывается необходимым находить два критических сочетания вторичных нагрузок: S_к.м–б, определяющее целесообразность включения трансформатора боль­шей мощности вместо трансформатора меньшей мощ­ности (при устойчивом возрастании нагрузки), и S_к.б–S_кΣ, определяющее целесообразность включения трансформатора меньшей мощности параллельно суже работающим трансформатором большей мощно­сти. Следовательно, необходимо иметь две зависимости для построения на диаграмме двух кривых критиче­ского сочетания вторичных нагрузок, разделяющих зоны экономичных режимов работы трансформатора меньшей мощности (М), большей мощности (Б) и па­раллельной работы двух трансформаторов  (рис. 24). В общем виде сравниваем суммарные при­веденные потери мощности в трансформаторах в двух режимах а и б, предполагая, что в данном слу­чае этими индексами определяется число и мощность трансформаторов, включенных под нагрузку:

После ряда преобразований получим уравнение, ана­логичное уравнению (6.2):

(6.3)

Решив уравнение (6.3) относительно переменной (суммарной нагрузки шин среднего напряжения), получим уравнение:

              (6.4)

где

                      (6.5)

  P_vва.б, P_vса.б, P_vна.б – суммарные приведенные по­тери КЗ обмоток высшего, среднего и низшего напря­жения трансформатора в режиме а или б соответствен­но, кВт; – суммарные приведенные потери XX трансформатора в режиме а или б соответствен­но, кВт; – суммарные номинальные мощности обмоток высшего, среднего и низшего напряжения трансформаторов в режиме а или б соответственно.

На рис. 6.4, а показана диаграмма выбора эконо­мичного режима работы понизительной подстанции напряжением 110/35/10 кВ с трансформаторами мощностью 10 и 16 MB • А. Построенные по уравне­нию (6.4), кривые критического сочетания вторичных нагрузок (линии М,Б и Б,М + Б) разделяют зоны экономичной работы подстанции. При построении кривых М,Б сравниваем суммарные потери в ре­жимах а – работа трансформатора меньшей мощности и б – работа трансформатора большей мощности и в уравнения (6.5) параметры с индексами а и б подстав­ляем соответственно этим режимам. При построении кривых Б, М+ Б сравниваем суммарные приведенные потери при работе трансформатора большей мощ­ности и параллельной работе двух трансформаторов, а в уравнениях (87) этим режимам соответствуют параметры с индексами а и б соответственно.

Рис. 6.4. Диаграмма выбора экономичного режима работы понизительной подстанции 110/35/10 кВ с трансформаторами 10 и 16 MB · А:

1 – = 0.20 кВт/кВАр; 2 –   = 0,08 кВт/кВАр; 3 –  = 0,02 кВт/кВАр; а – = 10,75 %,  = 0,  = 6,25 %; б –  = 10,75 %,  = 6,25 %, = 0.

При выводе указанных выше зависимостей пред­полагалось, что выполняются все условия парал­лельной работы трансформаторов, которые в отно­шении трехобмоточных трансформаторов можно сфор­мулировать следующим образом:

1. Номинальные напряжения обмоток ВН, СН и НН должны быть соответственно равны.

2. Напряжения КЗ каждой пары обмоток (ВН – НН; ВН – СН; СН – НН) параллельно  работаю­щих трансформаторов должны быть соответственно равны.

3. Группы соединения соответствующих обмоток должны быть тождественны.

Отношения номинальных мощностей соответ­ствующих обмоток ВН, СН, НН параллельно рабо­тающих трансформаторов не должны быть более 3. При соблюдении условий параллельной работы трансформаторов, нагрузки распределяются пропор­ционально номинальной мощности обмоток, в против­ном случае появляются уравнительные токи, которые вызывают дополнительную перегрузку транс­форматоров и дополнительные потери мощности в них.