Реконструкция подстанции "Сорокино" 110/10/10 (стр. 3 из 13)
кВ, (3.1.1)Где L=10 км – длина отпаек в виде питающих ВЛ. PMAX.Г = 0,85· (SMAX.Г =69.8 МВа) = 59,33 МВа – ориентировочная суммарная активная мощность нагрузки.
По формуле (3.1.1) видно, что самое оптимальное напряжение из шкалы стандартных значений UОПТИМ.СТАНД = UНОМ.С = 110 кВ.
Значение допустимой аварийной перегрузки для двухтрансформаторной ПС равно 40% относительно номинальной мощности трансформатора, поэтому загрузка каждого из двух трансформаторов в нормальном режиме их раздельной работы выбирается приблизительно KЗАГР= 0,7 от максимума нагрузки ПС (SMAX.Ч =69.8 МВа).
Проверю на нагрузочную способность трансформаторы с действующей номинальной мощностью в 40 МВа по условию:
SНОМ.Т ≥ КЗАГР · SMAX.Ч; (3.1.2)
40 МВа ≤ 0,7·69,8 МВа=48,86 МВа; (3.1.3)
Условие не выполняется, а значит через 5–10 лет при отказе одного из двух трансформаторов будет наблюдаться аварийная перегрузка оставшегося в работе трансформатора более чем 40%, что запрещено [7]. Для дальнейших расчетов выбираю номинальную мощность трансформаторов на ступень выше, то есть в SНОМ.Т = 63 МВа каждый.
Тогда условие (3.1.2) выполниться: 63 МВа ≥ 0,7·69,8 МВа=48,86 МВа;
Проверка нагрузочной способности при систематической перегрузки:
При мощности двух трансформаторов в 63 МВа, а значит, суммарной мощности ПС SΣ.ПС =126 МВа никаких систематических перегрузок в течение года не будет, так 126 МВа> SMAX.Г = 69,8 МВа.
Проверка нагрузочной способности при аварийных перегрузках:
В данном случае в работе находиться один трансформатор мощностью 63 МВа, который (см. рисунок 3.1.1) в некоторые часы зимнего расчетного дня будет работать с некоторой перегрузкой, хоть и менее максимально допустимой в 40%, однако следует проверить будут ли превышать при этом температуры масла и обмоток допустимые значения, установленные [6]. Для дальнейшего расчета буду использовать лишь зимний график нагрузок.
Преобразовываю многоступенчатый график зимней нагрузки (рисунок 3.1.1) в эквивалентный двухступенчатый по износу изоляции. При этом к первой ступени эквивалентного графика S1.ЭКВ относятся все те ступени нагрузок, когда загрузка трансформатора KЗАГР£1, а ко второй ступени эквивалентного графикаS2.ЭКВ – ступени нагрузок с KЗАГР>1.
Время аварийной перегрузки будет с 10 до 12 часов и с 14 до 22 часов зимнего дня, однако для упрощения расчетов беру ступень максимальной перегрузки – с 14 до 22 часов, то есть ровно 8 часов.
МВа; (3.1.4) 
МВа; (3.1.5)Нахожу: K1 - коэффициент начальной нагрузки, К’2 – коэффициент максимальной нагрузки, KMAX– коэффициент максимума графика нагрузки:
;(3.1.6) 
;(3.1.7) 
;(3.1.8)В итоге получаю выражение (0.9 · KMAX< К’2), из которого следует что расчетный коэффициент перегрузки будет равен К2.РАСЧ = К’2 = 1,13.
Найду табличное значение допустимый коэффициент аварийной перегрузки К2.ДОП с исходными параметрами:
1. Эквивалентная температура окружающей среды Московской области
υ0=-10°С.
2. Ориентировочно выбран трансформатор с системой охлаждения «Д». 3. Время аварийной перегрузки h=8 часов.
4. Коэффициент начальной перегрузки К1 = 0,853.
В итоге получаю: К2.ДОП = 1,6.
Условия сравнения К2.РАСЧ и К2.ДОП:
Если К2.РАСЧ £ К2.ДОП, то оставшийся в работе трансформатор обеспечивает заданную нагрузку, при этом температуры масла и обмоток не превысят допустимые.
Если К2.РАСЧ > К2.ДОП, то следует выбрать трансформаторы большей мощности или отключить часть потребителей 3 категории, если они имеются.
В нашем случае К2.РАСЧ =1,13£ К2.ДОП=1, 6, а значит оставшийся в работе трансформатор обеспечивает заданную нагрузку, при этом температуры масла и обмоток не превысят допустимые.
Выбираю ориентировочно для дальнейших расчетов трансформатор типа ТРДН-63000/110/10.
2.2 Расчет температур масла и обмотки трансформатора при аварийных перегрузках
Для дальнейших расчетов необходима таблица предельных значений температур масла и обмоток, взятая из [6].
Значения предельно допустимых температур масла и обмоток трансформатора средней мощности в зависимости от режима перегрузок
| Режим систематических перегрузок | Режим аварийных перегрузок | |
| Температура масла в верхних слоях | 105 0С | 115 0С |
| Температура наиболее нагретой точки обмотки | 1400С | 1400С |
Расчет температуры масла и обмотки трансформатора при аварийной перегрузки начинается с определения превышения температуры масла над температурой окружающей среды в установившемся режиме при загрузке K1 и К’2 по выражению:
, (3.2.1)Где
- номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды. =55 0С для системы охлаждения М и Д (наш рассматриваемый случай).b = 4.9 – отношение потерь короткого замыкания (245 кВт) к потерям холостого хода (50 кВт) в выбранном трансформаторе.
X = 0.9 – показатель степени для системы охлаждения М и Д.
В итоге получаю для K1=0.88 и T1=15 часов:
;(3.2.2)Для К’2=1.066 и T2=9 часов:
;(3.2.3)Далее рассчитываю превышение температуры масла над температурой окружающей среды в переходном режиме по выражению:
, (3.2.4)Где
– начальное для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды. 
– установившееся для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды.Т – расчетный период нагрева.
=3 часа – постоянная времени нагрева трансформатора с системой охлаждения М и Д.Расчет для эквивалентной ступени (смотри рис 3.1.2 –S2.ЭКВ=67.1 МВа).
= 
= 
; = 
;Для Т=14,5 часов:
;Для T=20 часов:
; Для Т=23 часов: 
;В момент времени 23:00 вторая загруженная ступень кончается, и из расчетов очевидно, что после 9 часов длительности ступени температура масла достигает своего максимального значения:
;(3.2.5)Расчет для ненагруженной эквивалентной ступени (смотри рис 3.1.2 – S1.ЭКВ=55.5 МВа).
= 
= 
; = = ;Для T=24 часа (0 часов):
;Для Т=5 часов:
;Для Т=10 часов:
;