Трансформатор собственных нужд для подстанции 110 кв

ТСН‌ (трансформатор‌ собственных‌ нужд)‌ как‌ средство‌ жизнеобеспечения‌ электроустановки‌

Трансформаторы собственных нужд или ТСН предназначены для питания нагрузки подстанций, КРУН, КРУ для обеспечения своих потребностей.

ТСН обеспечивает работу электроустановки и функциональность подключенных потребителей нагрузки.

Количественный состав и тип нагрузки собственных нужд электроустановки зависят от вида, мощности силовых тр-ров, предусмотрены или нет синхронные компенсаторы и от класса подключенного электрооборудования.

Рис. №1. Размещение и внешний вид трансформаторов собственных нужд на ПС

Потребители, которые питаются от собственных нужд электроустановки

К нагрузке ТСН относятся: обогреватели релейных шкафов, ячеек приводов силовых выключателей нагрузки, а при использовании постоянного тока зарядных устройств аварийного и действующего освещения.

ТСН обеспечивает действие релейных защит, систем пожаротушения, средств оперативной связи и телемеханики.

К ТСН ПС класса напряжения до 220 кВ с трансформаторами с возможностью к повышенной нагрузке подключена форсированная система охлаждения высоковольтных трансформаторов и потребителей, отвечающих за жизнеспособность электроустановки.

Перечень нагрузки для собственных нужд электроустановок:

Электродвигатели для системы обдува и охлаждения трансформатора.

Обогрев ячеек масляных вакуумных выключателей и шкафов управления с электрическими аппаратами и приборами контроля и измерения.

Сеть освещения электроустановки.

Электропитание приводов коммутирующих устройств.

Таб. №1. Классификация электроприемников СН в зависимости от ответственности и продолжительности работы

Выбор трансформатора собственных нужд

Для выборе трансформаторов, от которых питаются потребители учитывают наличие различных режимов нагрузки подстанции и способность к перегрузке. ТСН выбирается с резервным запасом мощности.

Для повышения надежности все двухтрансформаторные ПС35/750 кВ должны иметь два ТСН, по одному на каждую секцию. Один трансформатор СН возможен только на подстанциях 35/220 кВ с постоянным оперативным током в период монтажа и начала работы. Второй трансформатор присоединяется в процессе работы электроустановки.

При выборе ТСН руководствуются нормами «Технического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 – 750 кВ», Пункт № 6. 1. Собственные нужды.

Условия расчета мощности ТСН

Мощность ТСН для питания внутренних потребителей рассчитывают в зависимости от подключенной нагрузки с учетом коэффициентов одновременности максимумов нагрузки и коэффициента загрузки по активной мощности:

номинальное напряжение, которое является первичным рабочим напряжением ТСН;

нагрузка во вторичной обмотке;

коэффициенты загрузки и одновременности максимумов нагрузки.

Формула ориентировочной нагрузки ТСН:

Kc – коэффициент одновременности и загрузки, принимаемый как 0,8;

Рнагруз. – активная мощность;

Qустав – реактивная мощность.

Кзагр = Sзагр / nтр x Sтсн коэффициент загрузки должен быть меньше 0,7, что означает возможное беспрепятственное подключение других дополнительных потребителей.

Расчет мощности в зависимости от времени года и ремонтных работ

Сейчас большинство подстанций работают без дежурных, поэтому важное значение в подборе ТСН играет степень загруженности в теплое и холодное время. Например, включение постоянно работающего обогрева.

На выбор ТСН также влияет подключение дополнительного электрического оборудования в периоды ремонтных работ. Это сварочные аппараты, компрессоры, воздуходувки и прочее дополнительное освещение.

Мощность трансформатора без дежурных электриков и с одним тр-ром выбирают как Sm ≥Sрасч

В случае наличия двух трансформаторов и с постоянным обслуживающим персоналом принимается:

где Kn – коэффициент возможной перегрузки трансформатора в аварийном режиме, условно равен 1,4. При отключении одного ТСН, другой должен обеспечить мощность с учетом 40% перегрузки.

В случае наличия двух трансформаторов коэффициент принимается как 2.

Максимальная мощность ТСН не должна превышать 630 кВА. При наличии технико-экономического обоснования ТСН могут иметь мощность до 1000 кВА всего при 8% загруженности.

Мощность ТСН выбирается из возможности покрытия всех действующих потребителей в любых аварийных и ремонтных режимах одним трансформатором. Запаса мощности должно хватить на всю нагрузку.

Подстанции средней мощности до 63 МВА проектируются с расчетом питания защитных цепей, управления и сигнализации, действующих на переменном оперативном токе.

От чего зависит схема подключения ТСН от питающей сети

На способ присоединения ТСН в питающую сеть влияет тип оперативного тока. Если в цепях управления электроустановкой действует постоянный ток, то подключение ТСН производится через предохранители или выключатели нагрузки непосредственно к шинам распредустройства 35 кВ. Иногда, когда распредустройства нет про проекту, присоединение осуществляют прямо к обмоткам низшего напряжения основных трансформаторов.

Рис. №2. Питание ТСН на ПС с цепями управления на постоянном оперативном токе

Если оперативные цепи управления действуют на переменном или выпрямленном токах, то ТСН присоединяют через предохранители к вводам низкого напряжения силовых трансформаторов до высоковольтных выключателей. Это условие обеспечивает запуск подстанции в независимости присутствия напряжения в сети 6 или 10 кВ.

Рис. №3. Питание ТСН на ПС с оперативным переменным и выпрямленным током

Рис. №4. Схема подключения ТСН к вводу НН трансформатора до выключателя отпайкой к силовому трансформатору через защитные плавкие предохранители

Рис. №5. Схема подключения ТСН с одной секционированной системой шин

Классы ТСН для КРУН наружной и КРУ закрытой установки, способы размещения

Для питания потребителей в шкафах КРУ используются сухие ТСН. Подключение производится через воздушный вывод ячейки, где размещаются трансформаторы напряжения или до вводного выключателя КРУ отпайкой от воздушного ввода в КРУ. Использование «сухих» ТСН с естественным воздушным охлаждением и изоляцией без применения масла упрощает обслуживание и уменьшает влияние на окружающую среду.

Для КРУН применяются масляные ТСН. Если выбран ТСН с мощностью более 63 кВА, то он размещается вне КРУ, а устройство коммутации устанавливается внутри КРУ.

На всех двух трансформаторных подстанциях 35 кВ и выше предусмотрены два ТСН.

Особенности эксплуатации ТСН

При проектировании и эксплуатации ТСН должны соблюдаться следующие особенности и условия:

Не допускается подключать от собственных нужд сторонних потребителей.

Питание двух ТСН должно быть от разных источников питания, то есть от двух секций.

При работе ТСН от стороны НН они должны функционировать раздельно от АВР.

Для сети ТСН переменного тока используется питающая сеть напряжением 380/220 В с применением заземленной нейтрали.

Оперативный ток ТСН питается через стабилизаторы U – 220 В.

Для повышения надежности электропитания трансформаторы подключают с использованием изолированной или заземленной нейтрали. Заземленная нейтраль подключается через установленную в нулевую точку катушку индуктивности, компенсирующей емкостной ток при замыкании на землю одной из фаз, протяженных воздушных линий электропередач.

При осмотре ТСН проверяется:

уровень масла в расширительном баке;

отсутствие нагрева контактных соединений, если осмотр происходит зимой, не должно быть видно подтаявшего снега, летом проверка на нагрев производится тепловизором;

отсутствие коронации на шинах;

отсутствие течи масла на изоляторах.

Рис. №6. Уровень масла в расширительном баке ТСН в зимнее время не менее — 45 градусов Цельсия

Рис. №7. Осмотр ТСН зимой, об отсутствие нагрева контактных соединений на изоляторах свидетельствует ровный слой снега на поверхностях, без наледи

Правильный выбор и последующая эксплуатация ТСН обеспечивают бесперебойное питание внутренних потребителей подстанции, которые предназначены для защиты и нормальной работы подстанционного оборудования.

Источник

Трансформатор собственных нужд

Трансформатор собственных нужд (Т.С.Н.) назначение в обеспечении нормальное функционирования подстанций, гарантируя бесперебойное электроснабжение ответственных потребителей оперативным переменным, постоянным током. Обесточенные устройств С. Н. может привести к полному погашению подстанции, либо стать причиной развития серьезных проблем в будущем при её восстановлении, вводе в работу.

На электростанциях и подстанциях 35-220 кВ и более для питания электроэнергией вспомогательных приборов, агрегатов и прочих потребителей собственных нужд используют разветвленные системы электрических соединений.

Потребители ТСН

Основные потребители трансформатора собственных нужд:

1. оперативные цепи переменного и выпрямленного тока,
2. система охлаждения трансформаторов (автотрансформаторов),
3. устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН),
4. система охлаждения и смазки подшипников синхронных компенсаторов (СК),
5. водородные установки,
6. зарядные и под зарядные агрегаты аккумуляторных батарей,
7. освещение (аварийное, внутреннее, наружное, охранное),
8. устройства связи и телемеханики,
9. устройства системы управления, релейной защиты, сигнализации, автоматики и телемеханики.
10. насосные установки (пожаротушения, хозяйственные, технического водоснабжения),
11. компрессорные установки и их автоматика для воздушных выключателей и других целей,
12. устройства электроподогрева помещений аккумуляторных батарей, выключателей, разъединителей и их приводов, ресиверов, КРУН, различных шкафов наружной установки,
13. бойлерная, дистилляторы, вентиляция и др.

Мощность трансформаторов собственных нужд

Обычно суммарная мощность потребителей С.Н. мала, поэтому они подключаются к понижающим трансформаторам с низкой стороны 380/220 В. На двухтрансформаторных подстанциях 35-220 кВ устанавливают 2 рабочих ТСН,номинальная мощность которых выбирается исходя из нагрузки, при учете допустимых перегрузок.

Для наиболее ответственных потребителей размещают и 3 трансформатора С.Н.

Граничная мощность ТСН напряжением 3 – 10/0,4 кВ может быть 1000 -1600 кВа при напряжении. Граничная мощность ограничивается коммутационной возможностью автоматов 0,4 кВ.

Место подключения трансформаторов собственных нужд и их количество в общем случае определяются схемой электрических соединений подстанций, числом и мощностью установленных силовых трансформаторов и режимом их работы, количеством питающих линий и другими факторами, вытекающими из конкретных условий работы подстанции.

Из двух трансформаторов собственных нужд работает только один, другой находится в резерве, причем его включение, как правило, автоматизировано. Количество преобразовательных агрегатов на тяговых подстанциях при сосредоточенной системе питания колеблется ( в зависимости от размеров движения поездов) в пределах от трех до шести, из которых один агрегат является резервным.

Повреждение трансформатора собственных нужд также вызывает перерыв в работе на время, необходимое для отсоединения поврежденного трансформатора и восстановления работы системы собственных нужд через резервный трансформатор.

Схемы подключения трансформаторов СН

При выборе схем электрических соединений собственных нужд подстанций предусматриваются меры, повышающие их надежность: установка на подстанции не менее двух трансформаторов собственных нужд (обычно не больше 560 или 630 кВ·А), секционирование шин собственных нужд. Применение автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе, резервирование со стороны высшего напряжения (с. н.) и др.

Схемы присоединения собственных нужд при наличии на подстанциях: а – переменного и выпрямленного оперативного тока, б – постоянного оперативного тока

На рис. 1. показаны схемы собственных нужд подстанций, применяемые в зависимости от вида оперативного тока. Оперативный ток используется для питания цепей сигнализации, защиты, управления и автоматики. Применяют три вида оперативного тока: переменный — на под­станциях с упрощенными схемами, выпрямленный и постоянный — на станциях и подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки.

При переменном и выпрямленном токе рекомендуется схема (рис. 1, а), согласно которой предусматривается непосредственное подключение трансформаторов собственных нужд к обмоткам низшего напряжения главных трансформаторов (автотрансформаторов).

Такое подключение обеспечивает питание сети оперативного тока и производство операций выключателями при отключении шин 6–10 кВ. При постоянном оперативном токе наибольшее распространение имеет схема, показанная на рис. 1, б, когда трансформаторы с. н. непосредственно подключаются к шинам 6– 10 кВ.

Рис. 2. Упрощенная схема собственных нужд подстанции 220 кВ

На подстанциях 110 кВ и мощных подстанциях 35 кВ нормально устанавливают два трансформатора собственных нужд, присоединяя их к шинам вторичного напряжения 6–10 кВ подстанции.

Рис. 2. Упрощенная схема собственных нужд подстанции 220 кВ

На рисунке 3 показано присоединение рабочего (резервного) трансформаторов собственных нужд, из которых один нормально находится в работе.

Мощность, потребляемая на собственные нужды подстанций, обычно не превышает 50 – 200 кВт. Наиболее ответственными механизмами собственных нужд подстанций на переменном токе являются вентиляторы искусственного охлаждения мощных трансформаторов. Все остальные ответственные потребители собственных нужд подстанции постоянно питаются от аккумуляторных батарей или резервируются от них. На подстанциях с установленными электромагнитными приводами на стороне высшего напряжения и при отсутствии аккумуляторной батареи устанавливается трансформатор на питающей линии (рис.4).

Рис. 4. Подстанция с одним трансформатором СН.

На сравнительно небольших понижающих подстанциях 35 кВ с вторичным напряжением 6 – 10 кВ для питания собственных нужд устанавливают, один трансформатор с вторичным напряжением 380/220. В случае необходимости резервирование питания может осуществляться от ближайшей городской или заводской сети, с напряжением которой и должно быть согласовано вторичное напряжение трансформатора собственных нужд.

Дифференциальная защита трансформаторов собственных нужд

Дифференциальная защита трансформаторов собственных нужд с группой соединения обмоток Y / Y-12 или А / А-12 выполняется с трансформаторами тока, установленными на обеих сторонах трансформатора на фазах А и С, так как эти трансформаторы питаются от сети с изолированной нейтралью, в которых возможны только междуфазные короткие замыкания.

Дифференциальная защита трансформатора собственных нужд не должна действовать при коротких замыканиях на шинах собственных нужд, а также при включении трансформатора под напряжение.

Это обеспечивается правильностью выполнения схемы защиты и соответствующим выбором ее тока срабатывания.

Дифференциальная защита трансформаторов собственных нуждможет выполняться двухфазной. В тех случаях, когда в целях увеличения чувствительности защита выполняется трехрелейной, ток третьей фазы ( В) получается как геометрическая сумма с обратным знаком токов двух других фаз ( А и С), в которых установлены трансформаторы тока.

Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд нельзя самостоятельно использовать в качестве источников питания оперативных цепей защиты, поскольку при возникновении коротких замыканий могут иметь место значительные понижения напряжения. Исключение могут составлять газовая защита трансформатора и защита от замыкания на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю, которые действуют при повреждениях, не сопровождающихся снижением междуфазного напряжения в системе.

Трансформаторы напряжения — и трансформаторы собственных нужд можно использовать как надежные источники оперативного тока в схемах автоматики, поскольку на включение выключателей, как правило, автоматика действует при наличии напряжения на шинах. Что касается релейной защиты, то основным источником ее оперативного переменного тока являются трансформаторы тока.

При коротких замыканиях оперативным током защиты является ток короткого замыкания, проходящий по вторичной обмотке трансформатора тока.

На подстанциях устанавливаются трансформаторы собственных нужд ТМ-100 / 35, при необходимости могут быть установлены линейные регулировочные трансформаторы JITM-D / 6 ( 10) и однофазные масляные заземляющие дугогасительные реакторы РЗДСОМ.

При применении КРУН трансформаторы собственных нужд подстанции обычно размещаются в одной из его камер.

Подстанция с одним трансформатором СН.

Сопротивление короткого замыкания трансформаторов собственных нужд должно применяться минимальным для того, чтобы избежать глубоких посадок напряжения при пуске мощных двигателей питательных насосов и вентиляторов, а также возбудителя, который может иметь пусковой ток порядка 15-кратного от тока при полной нагрузке.

Напряжение вторичной обмотки трансформатора собственных нужд зависит от мощности приемников, их удаленности от здания станции и места установки ТСН.

Для трансформаторов С,Н, применяют трансформаторы ТДНС , ТРДНС .

Видео: Трансформатор собственных нужд, 3х1000кВА

Источник