28. Выбор ответвлений у трансформаторов с пбв.

Трансформаторы с ПБВ класса напряжений 6(10)/0,4 кВ предназначены для сезонного регулирования напряжения в сети 380 В, а также для однократного регулирования напряжения у территориально разбросанных потребителей. Поэтому ответвления у трансформаторов с ПБВ выбираются исходя из обеспечения допустимых отклонений в сети 380 В только в одном режиме - режиме максимальных нагрузок. Во всех других режимах, при всех других нагрузках требуемые уровни напряжения обеспечиваются другими средствами и в первую очередь путем РПН в ЦП. Поэтому выбор ответвлений трансформаторов с ПБВ производится одновременно с расчетом допустимых отклонений напряжения в ЦП.

Рассмотрим последовательность выбора ответвлений у трансформаторов с ПБВ на примере схемы магистральной линии 6 (10) кВ с подключенными к ней распределительными трансформаторами РТ (нарисовать схему электроснабжения, рисунок..1, а). Одним штрихом будем обозначать режим наибольших нагрузок и двумя - режим малых нагрузок.

Нарисовать схему.

Для отклонения напряжения V'_шi на шинах 380 В i-го трансформатора в режиме наибольших нагрузок, можно записать

, (1)

где V'_ЦП - отклонение напряжения в ЦП;

U'_i - потеря напряжения от шин ЦП до точки подключения i-го трансформатора РТ;

U'_Ti - потеря напряжения в i-м трансформаторе; отклонение напряжения в ЦП и

E_i - добавка напряжения, вносимая i-м трансформатором.

При выборе ответвлений нужно добиваться, чтобы отклонения напряжений V'_шi на шинах 380 В РТ были возможно ближе к наибольшему длительно допустимому значению, равному +5%, но не превышали его, если часть электроприемников присоединяются к шинам РТ или в непосредственной близости от них.

В выражении (1) два неизвестных: отклонение напряжения в ЦП добавка напряжения, вносимая i-м трансформатором

Если в (1) принять V'_{ш i}= +5%, то для каждого РТ получим уравнение с двумя неизвестными отклонение напряжения в ЦП V'_ЦП и добавка напряжения, вносимая i-м трансформатором E_i. Поэтому нужно задаться V'_ЦП либо E_i.

Для снижения потерь мощности в сети 6 (10) кВ следует отдавать предпочтение тем ответвлениям ПБВ, которым соответствует более высокое напряжение в сети 6 (10) кВ. Следовательно, целесообразнее использовать как можно меньшие значения добавок Е в (1), так как при этом будут большие значения отклонений напряжения в ЦП. Поэтому на шинах РТ, ближайшего к ЦП, устанавливается первое ответвление, для которого добавка напряжения Е = 0. Тогда из (1), заменяя индекс "i" на индекс "б" ближайший, и принимая V_шб = 5%, получаем для отклонения в ЦП

V'_ЦП = U'_Лб + U'_Тб +5% (2)

Отклонение в ЦП принимается по (2), но не более 10%, предельно допустимого, если на шинах ЦП установлены высоковольтные электродвигатели.

Требуемые добавки напряжения, для i-го трансформатора находим из (1) путем решения относительно Е.

Е_i = V'_шi + U_Лi + U'_Ti - V'_ЦП (3)

Если в (3) подставить V'_ЦП из (2) и предположить в первом приближении, что потери напряжения U'_Ti во всех РТ одинаковы, то при V'_шi = 5% получим, что

.

То есть, в первом приближении требуемая добавка напряжения каждого очередного i-го трансформатора определяется падением напряжения на участке линии 6 (10) кВ между ближайшим и i-м трансформаторами. Так как ступень регулирования ПБВ равна 2,5%, то при снижении напряжения в линии на каждые 2,5% по мере удаления от ближайшего РТ, будет устанавливаться второе ответвление ПБВ, третье и т.д. Это позволяет восстановить отклонение напряжения на шинах очередных РТ близким к +5%.

Графически изменение отклонений напряжения вдоль линии 6 (10) кВ (прямая 1) и на шинах РТ (точки К, L, M) в режиме максимальных нагрузок показано на рис. 8.1, б. Из рис. 1, б следует, что в режиме максимальных нагрузок отклонение напряжения V'_шi на шинах каждого РТ находится в диапазоне между

+5% и +2,5%

независимо от расстояния до ЦП. Потеря напряжения в сети компенсируется выбором ответвлений у трансформаторов с ПБВ.

Нарисовать график изменения отклонении напряжения.

В реальных условиях от шин ГПП отходит несколько линий 6 (10) кВ. В этом случае под ближайшим понимается трансформатор, для которого потеря напряжения от шин ЦП до шин РТ наименьшая. Для всех остальных РТ требуемые добавки рассчитываются по (3).

Определение допустимых отклонений напряжения в ЦП.

Верхний предел допустимого отклонения напряжения в ЦП V'_ЦП определяется в режиме максимальных нагрузок по (2). Нижний предел допустимого отклонения в ЦП V''_ЦП определяется в режиме наименьших (минимальных) нагрузок.

В режиме наименьших нагрузок потери напряжения в сети 6 (10) кВ и трансформаторах существенно снижаются, а значения добавок Е_i не изменяются. При этом напряжениях на шинах низкого напряжения всех трансформаторов может существенно повыситься и выйти за пределы допустимых значений. Поэтому во всех режимах, отличающихся от максимального, напряжение на шинах ЦП должно быть снижено с помощью РПН.

График изменения напряжений в сети на рис. 8.1, а в минимальном режиме показан на рис. 8.1, в. Из рис. 8.1, в следует, что для того, чтобы отклонения напряжения в любой точке сети находились в зоне допустимых от V_- до V₊ (на рис. 8.1, в принято V_- = -5% и V₊ =+5%) должны выполняться два условия.

1. Отклонение напряжения у всех приемников, и в первую очередь в точке Х в сети низкого напряжения ближайшего трансформатора, не должно снижаться за пределы низшего допустимого отклонения V_- = -5%. Это условие можно записать в виде

, (4)

где

где U"_Б - суммарные потери напряжения от ЦП до шин ближайшего РТ..

В общем случае расчетное значение V"_ЦП1 по (4) будет при Е_б = 0.

2. Отклонения напряжения на шинах всех РТ и в первую очередь на шинах самого удаленного РТ, имеющего наибольшую добавку напряжением Е_уд (точка М на рис.1, а, в) не должно превышать верхний допустимый предел V₊. Это условие можно записать в виде

, (5)

где

где U"_У - суммарные потери напряжения от ЦП до шин наиболее удаленного (электрически) РТ.

Для одновременного выполнения условий (4) и (5) отклонение напряжения в ЦП должно удовлетворять неравенству

(6)

Из (6) следует, что для одновременного выполнения условий (4) и (5) необходимо выполнение неравенства

(7)

Если условие (7) выполняется, то допустимое отклонение напряжения в ЦП в режиме минимальных нагрузок определяется по (6). В соответствии с ПУЭ [1] напряжение в ЦП в режиме минимальных нагрузок рекомендуется поддерживать вблизи номинального напряжения сети. Поэтому напряжение в центре питания выбирается из диапазона (7) как можно ближе к номинальному значению.

Если неравенство не выполняется, то это означает, что только централизованным регулированием напряжения в ЦП обеспечить требуемые отклонения у всех приемников нельзя и необходимо применение таких местных средств регулирования напряжения, как регулируемые БСК и (или) СД. Поэтому условие (7) называют условием достаточности регулирования напряжения только в ЦП с помощью РПН при правильно выбранных ответвлениях трансформаторов с ПБВ.

Определение допустимых потерь напряжения в распределительных сетях 380 В.

Под допустимой величиной потери напряжения понимают такую, при которой в конкретных условиях работы сети отклонения напряжения у электроприемников не выходят за допустимые пределы. Определяется допустимая потеря напряжения в режиме максимальных нагрузок.

Допустимая потеря напряжения в сети НН определяется как разность между отклонением напряжения на шинах НН V'_Ш и предельно допустимым отклонением V_- у самого удаленного электроприемника в сети НН

U_доп = V'_Ш - V_-. (8).

Отклонение напряжения V'_Ш на шинах НН трансформаторов находится в диапазоне между V₊ и V₊-U_CT=V₊-2,5%, где U_CT - ступень регулирования трансформаторов с ПБВ, равная 2,5%. Следовательно, в общем случае для отклонения напряжения на шинах НН можно записать

V_Ш =V₊ - k₁U_CT, (9)

где k₁ - коэффициент принимающий значения от 0 до 1 и зависящий от места присоединения РТ к сети.

Выражение (9) справедливо для отклонения напряжения на шинах НН только в том случае, если отклонение напряжения в ЦП V'_ЦП поддерживается неизменным и равным его значению по (2). Однако это невозможно, так как РПН переключает напряжение ступенчато. Обозначим U_PПH - ступень регулирования трансформаторов с РПН.

При этом для отклонения напряжения на шинах НН получаем

V'_Ш = V₊ -k₁ U_OT -k₂U_PПH, (10)

где k₂ - коэффициент, принимающий значения от 0 до 1.

Подставляя (10) в (8) получаем

U_доп = V₊ - k₁ U_CT - k₂U_PПH - V_- (11)

В выражении (11) V₊= 5%; V_-= -5%. Трансформаторы с ПБВ имеют ступень регулирования U_CT =2,5%. Значение k₂ расчету не поддается, и поэтому в худшем случае его принимают k₂ = 1. Коэффициент k₁ изменяется от 0 до 1. Для каждого конкретного случая его можно рассчитать. Однако, практически приходится ориентироваться на значение k₁ = 1, так как в процессе эксплуатации распределительной сети возможно изменение рабочего ответвления РТ или РПН.

При этом формулы (11) принимает вид

U_доп = 7,5% - U_PПH .

Трансформаторы с РПН выпускаются со ступенями регулирования U_PПH = 1,0%, 1,5%, 1,8%, 2,0%, 2,5%. При этом допустимая потеря напряжения может быть от 6.5% до 5%. Принимая, например, U_PПH = 2,0%, получаем из (11) U_доп = 5,5%.

Определение допустимой потери напряжения в сети высокого напряжения (ВН) (6 - 10 кВ).

Допустимая потеря напряжения в сети ВН определяется как разность между отклонением напряжения на шинах ЦП V'_ЦП и предельно допустимым отклонением V_ПР в точке подключения самого удаленного РТ в режиме максимальных нагрузок (показать на схеме). При этом с учетом ступенчатого регулирования напряжения с помощью РПН можно записать

U_доп = V'_ЦП - V'_ПР -U_PПH (8.26)

Предельно допустимое отклонение в точке подключения самого удаленного РТ V'_ПР определяется по выражению

V'_ПР = V₊ - E_ПР + U'_T.уд, (8.27)

где Е_ПР = п U_ПБВ - максимально возможная добавка напряжения, вносимая трансформатором с ПБВ при последнем включенном ответвлении; п ступеней регулирования трансформаторов с ПБВ; U'_T.уд - потерями напряжения в наиболее отдаленном РТ.

Так как трансформаторы с ПБВ имеют четыре ступени по U_СТ = 2,5%, то наибольшее возможное значение Е_ПР = 10%. В худшем случае V_M = V₊.=+5%. Значения V'_ЦП = (5-10)%, Подставляя в (8.26) V₊.=+5%. ; Е_ПР = 10%. , из (8.27) получаем V'_ПР = U'_T.уд - 5%.

Подставляя полученное значение V'_ПР в выражение (8.26). получаем следующее выражение, по которому можно рассчитать допустимую потерю напряжения в сети 6 (10) кВ

U_доп = V'_ЦП +5% - U'_T.уд --U_PПH (8.29)

По этому выражению удобно приближенно оценивать допустимые потери напряжения в сетях напряжением 6(10) кВ. Для этого достаточно знать предельно допустимое отклонение напряжения в центре питания. потери напряжения U'_T.уд в наиболее удаленном трансформаторе в режиме максимальных нагрузок и ступень регулирования РПН.

Если, например, V'_ЦП = 5%; U'_T.уд = 2% и U_PПH = 2%, то U_доп = 11%.

27