Выбор ответвлений двухобмоточного трансформатора

Лекция № 18
Методы регулирования напряжения.
Устройства регулирования напряжения (продолжение)
План.
1. Выбор ответвлений двухобмоточного трансформатора.
2. Выбор ответвлений трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора.
Выбор ответвлений двухобмоточного трансформатора
В соответствии с методом встречного регулирования напряжения на шинах 6
– 10 кВ районных подстанций меняется в зависимости от режима нагрузки. Добавка (V %) к номинальному напряжению питаемой сети составляет:
 + 5 % при максимальной нагрузке в нормальном режиме работы сети;
 0 % при минимальной нагрузке, которая не превышает 30 % от максимальной нагрузки;
 0 – 5 % в послеаварийном режиме в период максимальной нагрузки.
Если минимальная нагрузка превышает 30 % максимальной, то добавку к
напряжению можно рассчитать по формуле
V %  0,0714  (
P
 100  30)
Pmax
или определить из следующего графика (рис. 19.1).
Желаемый уровень напряжения
% V
на шинах 6 – 10 кВ районных под5
станций в зависимости от режима
нагрузки рассчитывается по форму4
ле:
3
2
U н ж  (1 
1
P
0
30
60
100 %
Рисунок 19.1 – К определению V %
При отсутствии регулирования
фактическое напряжение на шинах
6 – 10 кВ подстанций определяется
с учетом номинального коэффици-
ента трансформации:
U нбезф рег. 
V%
)  U н ном сети .
100
U н*
U н*

,
K т ном U в ном т
U н ном т
где U н*  напряжение на шинах низшего напряжения подстанции, приведенное к напряжению высокой стороны. Определяется при расчете режима сети. Подробный расчет этого напряжения был приведен в лекции 9 в пункте “Расчет сетей разных номинальных напряжений”;
U в ном т , U н ном т  соответственно высшее и низшее номинальные напряжения обмоток трансформатора.
При установке устройства РПН в нейтрали обмотки высшего напряжения
коэффициент трансформации трансформатора можно записать следующим образом:
U отв
.
Kт 
U н ном т
Тогда желаемое напряжение на шинах низшего напряжения подстанций при
его регулировании может быть рассчитано по формуле:
Uн ж
U н*
U н*


.
U отв
Kт
U н ном т
Из этого выражения можно определить необходимое напряжение ответвления устройства РПН:
U отв 
U н*  U н ном т
.
Uн ж
Далее расчет выполняется в следующем порядке:
1. Рассчитывается напряжение ступени регулирования (в кВ)
U ст 
U ст [%]
 U в ном т ,
100
где U ст [%]  ступень регулирования устройства РПН. Принимается по паспортным данным трансформатора.
2. Рассчитывается необходимый номер ответвления
nотв 
U отв  U в ном т
.
U ст [кВ]
3. Принимается ближайший номер стандартного ответвления nотв ст .
4. Рассчитывается напряжение принятого стандартного ответвления
U отв ст  U в ном т  nотв ст  U ст [кВ].
5. Определяется фактическое напряжение на шинах низшего напряжения трансформатора
Uнф  Uн ж 
U отв
.
U отв ст
Расчет выполнен правильно, если выполняется условие
Uн ж  Uн ф
Uн ж
 100 
U ст [%]
.
2
(19.1)
Если устройство РПН установлено на стороне низшего напряжения
трансформатора, то его коэффициент трансформации равен:
Kт 
U в ном т
,
U отв
а желаемое напряжение на шинах низшего напряжения подстанций при его регулировании может быть рассчитано по формуле:
Uн ж 
U н*
U н*

.
K т U в ном т
U отв
Необходимое напряжение ответвления устройства РПН в этом случае равно:
U отв 
U в ном т  U н ж
.
U н*
Далее все расчеты выполняются по пунктам 1 – 4 по низшему номинальному
напряжению трансформатора U н ном т . Фактическое напряжение на шинах низшего
напряжения подстанции будет равно
Uнф  Uн ж 
U отв ст
.
U отв
Проверка правильности расчетов выполняется по формуле (19.1).
Выбор ответвлений трехобмоточного трансформатора и
автотрансформатора
У трехобмоточного трансформатора для регулирования напряжения имеются два устройства:
 устройство РПН для регулирования напряжения на низшей стороне. Установлено в нейтрали высшей обмотки;
 устройство ПБВ (переключение без возбуждения) для регулирования
напряжения на стороне среднего напряжения. Установлено в обмотке
среднего напряжения.
В результате расчета режима работы сети определяются значения напряжений на шинах низшего U н* и среднего U с* напряжений приведенные к напряжению обмотки высшего напряжения. Расчет режима выполняется при заданном
напряжении на источнике питания. Фрагмент, касающийся расчета трансформатора, приведен ниже. Упрощенная схема замещения трансформатора приведена
на рис. 19.2. Количество трансформаторов подстанции учитывается при расчете
сопротивлений обмоток эквивалентного трансформатора.
"
'
SС
SС
UВ
'
SВ
"
SВ
ZВ
 S ХХ
SС
ZС
U0
'
SН
По мощностям в
конце обмоток низшего и
среднего напряжений
S н  S н;
"
"
SН
SН
Sс  Sс
ZН
"
Рисунок 19.2 – К расчету режима трехобмоточного
трансформатора
рассчитываются потери
мощности в этих обмотках:
Pн" 2  Qн" 2
Pн  jQн 
 ( Rн  jX н );
U в2ном т
Pс  jQс 
Pс" 2  Qс" 2
 ( Rс  jX с ).
U в2ном т
Мощности в начале обмоток низшего и среднего напряжения будут равны:
Pн'  jQн'  Pн"  jQн"  Pн  jQн ;
Pс'  jQс'  Pс"  jQс"  Pс  jQс .
Мощность в конце обмотки высшего напряжения определяется по I закону
Кирхгофа
Pв"  jQв"  Pс'  jQс'  Pс'  jQс' .
Определяются потери мощности в обмотке высшего напряжения
Pв" 2  Qв" 2
Pв  jQв 
 ( Rв  jX в )
U в2ном т
и вычисляется мощность в ее начале:
Pв'  jQв'  Pв"  jQв"  Pв  jQв .
По напряжению и мощности в начале обмотки среднего напряжения рассчитываются составляющие падения напряжения в обмотке среднего напряжения:
 продольная
U в 
Pв'  Rв  Qв'  X в
Uв
 и при напряжении 220 кВ и выше поперечная
Pв'  X в  Qв'  Rв
.
U в 
Uв
Определяется напряжение в нулевой точке
2
U 0  (U в  U в ) 2  U в .
Аналогично рассчитываются составляющие падения напряжения в обмотках
низшего и среднего напряжений:
Pн'  Rн  Qн'  X н
U н 
;
U0
Pн'  X н  Qн'  Rн
U н 
;
U0
Pс'  Rс  Qс'  X с
U с 
;
U0
Pс'  X с  Qс'  Rс
U с 
.
U0
Рассчитываются напряжения на стороне низшего и среднего напряжений,
приведенные к напряжению обмотки высшего напряжения:
U н*  (U 0  U н ) 2  U н ;
2
U с*  (U 0  U с ) 2  U с .
2
При регулировании напряжения сначала рассчитывается устройство РПН.
Расчет выполняется аналогично расчету устройства РПН двухобмоточного
трансформатора при установке устройства в нейтрали. В результате расчета определяется напряжение ответвления обмотки высшего напряжения U отв в ст . Далее
выполняется расчет ответвлений устройства ПБВ.
При коэффициенте трансформации между обмотками высшего и среднего
напряжений равным
K т в-с 
U отв в ст
U отв с
желаемое напряжение на шинах среднего напряжения будет равно
U сж
U с*
U с*


.
K т в-с U отв в ст
U отв с
Из этого выражения найдем искомую величину – напряжение ответвления
устройства ПБВ:
U отв с 
U отв в ст  U с ж
.
U с*
Величина желаемого напряжения в сети среднего напряжения выбирается
U с ж независимо от режима нагрузки. Для снижения потерь мощности и электроэнергии в элементах сети целесообразно в любом режиме нагрузок поддерживать
максимально допустимый уровень напряжения. Его величина определяется величиной номинального напряжения оборудования (в основном трансформаторами),
которое установлено в сети среднего напряжения. Согласно ПУЭ на обмотки
высшего напряжения трансформаторов допустимо длительно подавать напряжение на 5 % выше их номинальных напряжений. Так как трансформаторы, которые
питаются от сети среднего напряжения, имеют разную величину номинального
напряжения, то величина желаемого напряжения в сети среднего напряжения рассчитывается следующим образом:
U с ж  1,05  U вmin
ном трансформаторов сети СН .
Далее расчет выполняется по пунктам 1 – 4 с учетом количества ступеней регулирования и величины ступени регулирования устройства ПБВ. Расчет ведется
по номинальному напряжению обмотки среднего напряжения трансформатора
U с ном т . Фактическое напряжение на шинах низшего напряжения подстанции
определяется как и при расчете устройства РПН, когда оно установлено на обмотке низшего напряжения:
Uсф  Uс ж 
U отв с ст
.
U отв с
У автотрансформатора для регулирования напряжения имеется устройство
РПН, установленное в линейном конце обмотки среднего напряжения. Регулируется напряжение только на средней стороне. Расчет выполняется аналогично расчету устройства ПБВ трехобмоточного трансформатора. Поскольку обмотка высшего напряжения автотрансформатора нерегулируема, то на ней есть только одно
ответвление. Оно соответствует номинальному напряжению высшей обмотки
U в ном АТ . Поэтому напряжение ответвления устройства РПН автотрансформатора
рассчитывается так:
U отв с 
U в ном АТ  U с ж
.
U с*
Остальные расчеты выполняются, как для устройства ПБВ трехобмоточного
трансформатора.