ВЫБОР ЧИСЛА ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПОДСТАНЦИИ И РЕЖИМ ИХ РАБОТЫ
Нецелесообразно устанавливать большое число трансформаторов на каждой подстанции, независимо от того, является ли она цеховой или главной подстанцией всего завода. Это всегда вызывает дополнительные капиталовложения, повышает годовые расходы и, в частности, потери энергии, так как к. п. д. мелких трансформаторов ниже, чем крупных*. Увеличивается расход активных материалов в трансформаторах и аппаратах, а также число самих аппаратов, усложняется схема коммутации и, следовательно, усложняется эксплуатация таких подстанций. И в то же время никаких дополнительных преимуществ дробление трансформаторов на одной подстанции не дает. Производство на заводах большого числа мелких трансформаторов также невыгодно и неэкономично по сравнению с более крупными трансформаторами такой же суммарной мощности. Поэтому наиболее часто на промышленных предприятиях применяются одно- и двухтрансформаторные цеховые подстанции, резервируемые при помощи так называемого «складского» или передвижного резерва. Наиболее простым и дешевым решением являются однотрансформа- торные подстанции. При хорошо поставленном складском резерве их можно применять для питания электроприемников не только третьей, но и некоторых групп нагрузок второй категории (см. § 1-2-29 ПУЭ). Их можно применить и при нагрузках первой категории если мощность последних не превышает 15—20% и их резервирование обеспечивается при помощи резервных перемычек на вторичном напряжении. Мощность трансформаторов и сечение резервной перемычки в этих случаях выбираются с расчетом на взаимное резервирование соседних подстанций с учетом допустимой аварийной перегрузки трансформаторов (см. пример 2 выбора трансформаторов). При этом экономично решается вопрос питания -в периоды очень малых нагрузок путем отключения части подстанций и использования перемычек, предназначенных для взаимного резервирования.
Если же преобладают потребители первой и второй категорий, которые не допускают перерыва питания на время доставки и установки складского резерва, то применяются двухтрансформаторные подстанции. Трансформаторы складского резерва предусматриваются в смете и спецификации.
* Примерно на 2% в диапазоне от 10 до 10 000 кВА.
Мощность каждого трансформатора двухтрансформаторных подстанций рассчитывается на питание всех нагрузок первой и основных нагрузок второй категорий, питаемых от данной подстанции для возможности взаимного резервирования. Под основными нагрузками второй категории понимаются такие нагрузки, бесперебойная работа которых необходима для функционирования основных производств предприятия.
При выборе трансформаторов учитываются допустимая их перегрузка при аварии согласно ПУЭ и предшествовавшая недогрузка трансформатора до аварии, определенная по расчету или замеру для работающих трансформаторов.
При двухтрансформаторных подстанциях также предусматривается складской резерв для замени трансформатора, выбившего на длительным срок. Неответственные нагрузки третьей категории при аварии отключаются впредь до установки резервного трансформатора.
В некоторых случаях двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять независимо от требуемой степени бесперебойности питания присоединенных к ней потребителей Это может иметь место, например, в следующих случаях:
если суточный или годовой график нагрузки неравномерны и, следовательно, выгодно изменять подсоединенную мощность трансформаторов при длительных изменениях нагрузок в течение суток или года, в частности, при наличии сезонных нагрузок или при одно- и двухсменной работе со значительной разницей загрузки смен;
в тех сравнительно редких случаях, когда мощность трансформаторов лимитируется условиями их транспорта, высотой помещения и другими соображениями, требующими облегчения веса или уменьшения габаритов установленных единиц;
при расширении подстанции, если почему-либо окажется нецелесообразной замена существующего трансформатора на более мощный.
Цеховые подстанции с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразны и на новых предприятиях применяются редко в виде исключения, например, в следующих случаях:
если имеются мощные электроприемники, сосредоточенные в одном месте;
если нельзя рассредоточить подстанции по условиям технологии или окружающей среды, например на текстильных фабриках, на некоторых (предприятиях химии и в других аналогичных случаях;
при раздельных трансформаторах для силы и света, если установка этих трансформаторов целесообразна я а общей подстанции;
при питании совмещенных территориально цеховых нагрузок различного характера: силовых, электросварочных и др., которые нельзя питать от общих трансформаторов; если эти нагрузки не совмещены, то трансформаторы разного назначения устанавливаются на отдельных подстанциях;
если необходимо выделить питание нагрузок с резкими, часто повторяющимися толчками, например, крупных электросварочных аппаратов и т. д.
На главных понизительных подстанциях (ГПП) и подстанциях глубоких вводов (ПГВ), так же как и на цеховых подстанциях, число трансформаторов обычно принимается не более двух. Это дает возможность применять простейшие схемные и конструктивные решение ГПП и ПГВ. Двухтрансформаторные подстанции почти всегда удовлетворяют требованиям электросетей промышленных предприятии и в большинстве случаев обеспечивают надежное питание потребителей всех категорий.
Однотрансформаторные ГПП применяются при возможности обеспечении аварийного питания, нагрузок Т категории по связи вторичного напряжения с соседними ГПП, с ТЭЦ или другими источниками питания и при обязательном наличии централизованного передвижного резервирования трансформаторов.
При магистральном питании однотраноформаторных ГПП или ПГВ по линиям 35— 220 кВ рекомендуется ближайшие подстанции питать от разных линий для возможности использования связей на вторичном напряжении.
При отсутствии связей с другими источниками применение одной однотрансформаторной ГПП на предприятии недопустимо.
ГПП с числом трансформаторов более двух применяются в тех случаях, когда нельзя обеспечить надежное питание всех разнородных потребителей данного предприятия с учетом особенностей режима их работы.
Это может иметь место:
при необходимости выделения питания крупных, часто повторяющихся толчковых или ударных нагрузок, например, высоковольтные крупные электродвигатели, крупные электропечи к т. и.;
на транзитных ГПП, имеющих несколько питающих и отходящих линий и одну, а иногда и две системы coбирательных шин, так как в этом случае одно или двухтрансформаторная схемы не имеют преимуществ по условиям коммутации;
при очень концентрированных нагрузках, когда двухтрансформаторные ГПП не представляется возможным применить по схемным или конструктивным соображениям.
В этих случаях вопрос о числе трансформаторов решается по эксплуатационным соображениям, но соображениям дальнейшего развития подстанции, ее связи с энергетической системой, а также в зависимости от характера и режима работы главных потребителей и других факторов, но с обязательным условием технико-экономического анализа различных вариантов.
Работа трансформаторов как на цеховых подстанциях, так и на ГПП почти всегда бывает раздельная. Это упрощает релейную защиту и уменьшает токи к. з. в сети вторичного напряжения. Последнее особенно важно для выбора коммутационных аппаратов на стороне напряжения до 1 000 в, которые имеют недостаточную коммутационную способность и динамическую устойчивость при трансформаторах мощностью 1 000 кВА и выше.
При напряжении 380 в существующая аппаратура устойчива против тока короткого замыкания лишь при мощности трансформатора до 1 000 кВА при раздельной работе. При напряжении 660 в по предельным параметрам аппаратов могут быть применены трансформаторы мощностью не более 1 600 кВА.
Вновь осваиваемый автоматический выключатель серии «Электрон» на номинальное напряжение до 660 в и на номинальный ток до 4 000 а имеет большую коммутационную способность. Отключаемый им ток находится в пределах 25—65 кВ эфф при напряжении 380 в и 15—50 кА при напряжении 660 в. Он может быть применен при трансформаторах до 2 500 кВА.
