2.5. Электроснабжение потребителей горных районов отборами мощности от высоковольтных линий

По горным ущельям и перевалам проходят высоковольтные ЛЭП-35- 220 кВ, соединяющие местные сети отдельных долин или питающие отдельных потребителей. В то же время в горной местности вдоль этих линий имеются немало потребителей малой мощности: кошары, посты дорожников, пункты заготовки кормов, гидропосты, различные базы, лагери, небольшие селения и т.д. Централизованное электроснабжение таких потребителей, с применением понизительных подстанций с силовыми трансформаторами от ЛЭП-110 кВ, требует значительных капитальных вложений, так как в настоящее время трансформаторы 110 кВ и выше на вторичное напряжение 0,4 кВ промышленностью не выпускаются, а минимальная мощность трехфазных трансформаторов 110/10 кВ равна 2500 кВА. Очевидно, что, во первых, сооружение подстанций 110/10 кВ обходится очень дорого, а во вторых, трансформаторы во многих случаях практически работают на холостом ходу.

Не решена задача трансформации малых мощностей от ЛЭП-35-10 кВ. На напряжение 35/0,4 кВ выпускаются силовые трансформаторы, начиная с номинальной мощности 100 кВА и выше. Для трансформации мощности от линии 10 кВ выпускают трансформаторы с номинальной мощности 25 кВА и выше.

На практике часто бывает необходимым запитать нагрузки значительно меньшей мощности. Электрификация этих маломощных потребителей с использованием выпускаемых трансформаторов вызывают лишние капиталовложения, кроме того будут иметь место завышение ежегодных издержек за счет больших потерь холостого хода в трансформаторах.

Емкостной отбор мощности. Такой способ отбора производится с помощью конденсаторов, включенных последовательно между фазным проводом и землей. С определенной части конденсаторов снимается более низкое напряжение, которое через реактор подается понижающему трансформатору. Реактор должен быть специальной конструкции, который промышленностью не выпускается. Кроме того, схема емкостного отбора требует установки трансформатора тока, искровых промежутков с вращающейся дугой (ИПВД) и бетэловых резисторов.

На подстанциях емкостного отбора мощности (ПДНЕ) сочетание конденсаторов и реакторов вызывает резонансные явления, что влечет определенные неприятности, связанные неустойчивостью режима их работы. Эта неустойчивость проявляется в резонансных повышениях напряжения на шинах подстанции при переключениях в его схеме, а также в самовозбуждении и электромеханической неустойчивости асинхронных двигателей, питаемых от ПДНЕ. Исследованиями на опытных ПДНЕ было установлено, что для обеспечения их устойчивой работы требуется применение специальных защитных устройств и оборудования, без которых такие подстанции неработоспособны, или имеют неприемлемо ухудшенные экономические показатели. Более широкое применение ПДНЕ тормозится недостаточной изученностью по их применению. Для практического использования этого способа требуется разработка и выпуск специального оборудования, как, например, реакторы.

На кафедре «Электрические станции» ФПИ (ныне КГТУ) предложено использовать так называемый трансформаторный отбор мощности. Предварительные расчеты и некоторые исследования показывают, что такой способ отбора является наиболее простым, дешевым и надежным.

Для отбора очень малой мощности от 0,01 до 5 кВА нами предложено использовать трансформаторы напряжения.

Отбор мощности с помощью трансформаторов напряжения. Как известно, у трансформаторов напряжения для обеспечения механической прочности первичных обмоток, применяются провода большего сечения, чем требуется по расчету. Кроме того, в связи с необходимостью иметь малые погрешности, для трансформаторов допускают пониженные значения индукции в магнитопроводе и плотности тока в обмотках. Индукция в магнитопроводе принята равной 0,4 — 0,8 Тл, в то время как в силовых трансформаторах допускается индукция до 1,5-1,7 Тл. Таким образом, имеется возможность увеличить индукцию в магнитопроводе трансформаторов напряжения.

Плотность тока в обмотках принята значительно меньшей допускаемой плотности тока в обмотках силовых трансформаторов, равной 3-4 А/мм2. Таким образом, имеются определенные запасы как по сечению магнитопровода так и по сечению обмоток.

Для получения вторичного напряжения нужного потребителю в 220 В применены различные способы. Во первых, можно использовать маломощный автотрансформатор, например, ЛАТР. Вторым способом является некоторая реконструкция трансформатора напряжения. Так в трансформаторе напряжения НКФ-110 вторичное напряжение 220 В можно получить последовательным соединением основной и дополнительной обмоток и дополнительной намотки 23 витков.

Нами были проведены лабораторные испытания по определению нагрузочной способности трансформатора напряжения НКФ-110-83У1 при последовательном соединении вторичных обмоток. При таком соединении вторичное напряжение получилось равным 157 В. Реконструкция вторичных обмоток трансформатора напряжения осуществлена на ПРП «Кыргызэнергоремонт» по расчетам и рабочим чертежам, выполненных на кафедре «Электрические станции, сети и системы» под руководством автора. Предельная мощность одной фазы по каталогу составляет 2 кВт. При последовательном соединении, ввиду повышения напряжения, уменьшается сила тока, за счет этого можно допустить большую нагрузку, чем по каталогу. Опыты показали, что одну фазу после реконструкции можно загрузить до 5 кВт /15/.

В трансформаторах типа НОМ обмотка НН расположена непосредственно на стержне и сверху расположена обмотка ВН. Для того, чтобы увеличить вторичное напряжение от 100 до 220 В, надо уменьшить число витков обмотки ВН в 2,3 раза. При этом индукция в магнитопроводе увеличится во столько же раз и составит 0,92-1,84 Тл, средняя величина которой не превысит допустимой индукции в силовых трансформаторах.

При использовании трехфазной группы достаточно уменьшить число витков ВН в 1,33 раза для получения напряжения 133 В. Соединение вторичных обмоток в звезду позволяет получить вторичное линейное напряжение в 230 В.

В трансформаторах НТМИ-10 вообще не требуется реконструкции. Достаточно последовательно соединить вторичную основную и дополнительную обмотки, при этом получается напряжение 133 В. При соединении вторичной обмотки в звезду линейное напряжение получается равным 230 В. Данные предложения требуют экспериментальных исследований.

Таблица 2.5.1.

Типы трансформаторов напряжения 110,35,10 кВ

Тип

Кл.

напряж.

кВ

Напряжение обмоток, В

Предельная

мощность ВА

Схема

соедине-ния

первичн.

основной

вторичн

Дополн

ительной

НКФ-110

3НОМ-35

ЗОМ-1/35

НОМ-35

НОМ-10

НТМИ-10

110

35

35

35

10

10

110000/

3500/

35000/

35000

10000

10000

100/

100/

100/

100

100

100

100

100/

127-100

100/

2000

1200

835

1200

640

1000

1/1/1-0-0

1/1/1-0-0

1/1-0

1/1-0

1/1-0

 

Для питания очень малых потребителей достаточно установки однофазного трансформатора напряжения. Ввиду простоты устройства отбора мощности возможно применения трех однофазных или трехфазного трансформатора напряжения.

Отбор мощности с помощью минитрансформаторов. Для отбора небольших мощностей отЛЭП-10 кВ можно использовать однофазные силовые трансформаторы, применяемые на железных дорогах. Когда достаточна мощность только одной фазы ставится один трансформатор, когда необходимо трехфазное напряжение необходимо устанавливать группу из трех трансформаторов. Однофазные трансформаторы выпускаются мощностью 0,63; 1,25; 4,0; 6,3; 10 кВА (табл. 2.5.2.). При трансформации всех трех фаз мощность групп составит соответственно: 1,89; 3,75; 12,0; 18,9 кВА. Удобно также использовать трансформаторы больших мощностей — 16 и 25 кВА.

Таблица 2.5.2.

Трансформаторы однофазные масляные напряжением 6-10/0,23 кВ

Тип

Мощн

кВА

Uн,

кВ

Потери, Вт

Uк,

%

Iхх,

%

Рхх

Ркз

ОМ-0,63/6

ОМ-0,63/10

ОМ-1,25/6

ОМ-1,25/10

ОМ-2,5/10

ОМ-4,0/10

ОМП-6,3/10

ОМП-10/10

0,63

0,63

1,25

1,25

2,5

4,0

6,3

10,0

6

10

6

10

10

10

10

10

16

116

22

22

80

 

 

56

40

40

58

58

90

140

 

280

6,8

6,8

6,0

6,0

5,0

4,7

 

3,5

27

27

19

19

 

8,0

 

8,0

 

Выпуск однофазных силовых трансформаторов малой мощности на напряжение 10 кВ целесообразен. Устанавливать у каждого отдельного маломощного потребителя выпускаемые промышленностью типовые КТП неэкономично, во первых за счет того, что устанавливается завышенная мощность, во вторых такая КТП будет обходиться дорого.

Отбор мощности от ЛЭП-35 кВ выполнять легче, так как выпускаются трансформаторы 35/0,4 кВ мощностью от 100 до 630 кВА. Для питания потребителей мощностью меньше 100 кВА необходим выпуск трансформаторов 25, 40, 63 кВА.

Отбор мощности от ЛЭП-110 кВ представляет большую сложную задачу, требующую решения ряда технических и экономических проблем. Минитрансформаторы на 110 кВ должны иметь большие изоляционные промежутки и расстояния при изготовлении их аналогично обычным конструкциям трансформаторов. Вышеуказанное вынуждает делать баки больших размеров, использовать обычные вводы, что не позволяет существенно снизить стоимость трансформатора.

Выбор конструкций минитрансформаторов 110 кВ. Нами предложено изготавливать минитрансформаторы 110 кВ по типу измерительных трансформаторов тока и напряжения. Изоляция вводов от заземленного бака в обычных трансформаторах производится путем его заключения в проходной изолятор из фарфора (маслонаполненный ввод), недостатком которых является большие размеры и соответственно высокая стоимость при малых мощностях трансформаторов.

Целью нашего предложения является удешевление и упрощение конструкции трансформатора, что достигается совмещением высоковольтного ввода и бака трансформатора. Для этого необходимо применить корпус (бак) трансформатора из изоляционного материала.

Такие трансформаторы могут выполняться однофазными. В качестве корпуса могут быть использованы фарфоровые покрышки, применяемые для измерительных трансформаторов, для других аппаратов или специального изготовления.

Такие трансформаторы будут иметь небольшие размеры и вес. Трехфазная группа таких трансформаторов будет стоить значительно дешевле, чем силовой трансформатор обычной конструкции.

Минитрансформатор 110/10 кВ с использованием фарфоровой покрышки трансформатора напряжения НКФ-110. Как показали предварительные расчеты габариты фарфорового корпуса (покрышки) трансформатора напряжения типа НКФ-110 позволяет вместить внутри него магнитопровод с обмотками рассчитанными на мощности 8,3 и 13,3 кВА. Трехфазная группа будет иметь мощности 25 и 40 кВА, что соответствует шкале номинальных мощностей трансформаторов. Нами рассчитаны параметры трансформатора 25 кВА. Магнитопровод, диаметром 8 см, имеет ширину 330 мм, высоту — 950 мм, вес стали — 74,3 кг (на фазу). Число витков обмотки ВН — 45170 витков, НН — 7143 витка, провода сечением 0,125 мм2 — ВН и 0,7 мм2 — НН, плотности тока — 1 а/мм2, что значительно ниже чем в силовых трансформаторах. Индукция в стержне 1,55 Тл, в ярме 1,52 Тл, КПД — 97,1%. Расход провода 55 кг. Вводы 10 кВ крепятся к днищу трансформатора. В трансформаторе также как и в ТН не предусмотрено регулирование напряжения. Регулирование напряжения производится на трансформаторе 10/0,4 кВ, производящего вторую ступень трансформации. Другие параметры этого трансформатора ОМФ-25/110 приведены в табл. 2.5.3.

Таблица 2.5.3.

Минитрансформаторы силовые 110/10,5 кВ

в фарфоровой покрышке

Тип

Sн,

КВА

Потери, Вт

Uк,

%

Iхх,

%

Габариты

Рхх

Ркз

длина

высота

Ширина

ОМФ-25/110

ОМФ-63/110

25

 

63

110

 

240

188

 

185

5,2

 

5,75

8,1

 

6,45

790

 

1080

1600

 

2840

710

 

1080

 

Минитрансформатор 110/10 кВ с использованием фарфоровой покрышки трансформатора тока ТФНД-220 (ОМФ-63/110). Нами разработан проект такого трансформатора на мощность трехфазной группы 63 кВА. В качестве корпуса используется фарфоровая покрышка трансформатора тока ТФНД-220. При составлении трехфазной группы из силовых трансформаторов соединение обмоток высокого и низкого напряжений производится снаружи. Мощность однофазного трансформатора составляет 21 кВА. Основные технические данные трансформатора следующие: диаметр стержня 11 см, сечение 80,2 см2, высота магнитопровода 1155 мм, ширина 435 мм, вес стали 173,5 кг, вес обмоток 125,5 кг (на фазу), плотности токов в обмотке ВН 0,77 А/мм2, в обмотке НН 0,97 А/мм2, КПД — 97,8%. Параметры данного трансформатора приведены в табл. 3.22.

В покрышке трансформатора тока ТФНД-220 также можно разместить однофазный силовой трансформатор мощностью 33,3; 53,3; 66,6 кВА, трехфазная группа которых будет иметь мощности соответственно 100, 160, 200 кВА. Параметры последнего согласно наших расчетов приведены в табл. 2.5.4.

 

Таблица 2.5.4.

Sн,

КВА

Потери, Вт

Uк,

%

Iхх,

%

Габариты

длина

Высота

Ширина

200

 

430

535

8,5

3,15

1080

1080

2840

 

Технические параметры однофазного трансформатора 66,6 кВА следующие: В=1,51 Тл, I1=1 A, I2= 6,35 А, диаметр стержня 14 см, W1=14720, W2=2323 витков, вес провода 165,6 кг на фазу, размеры магнитопровода 1205х525, вес — 297 кг.

Для электроснабжения малых потребителей расположенных вдоль ЛЭП-110 кВ целесообразен выпуск силовых трансформаторов обычных конструкций во всем диапазоне мощностей согласно их номинальному ряду.

На первых порах можно было бы выпускать такие малые трансформаторы с большим шагом номинальных мощностей, например, предлагается выпускать трансформаторы 110/10 кВ следующих номинальных мощностей: 63, 160, 400, 1000 кВА. Промышленностью такие трансформаторы до сих пор не выпускаются по той причине, что они имеют относительно большую стоимость единицы мощности (руб/кВа). Чем мощнее трансформатор, тем дешевле получается один кВА мощности. План заводам спускался в млн. кВА. Эти кажущиеся невыгодными, с точки зрения производителей, силовые трансформаторы для строителей подстанций и эксплуатационников являются экономичными. Стоимость трансформатора 110/10кВ, мощностью в 63, 100 кВа намного меньше трансформатора 2500 кВа, (меньшей мощности такие трансформаторы не выпускаются).

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: