المحولات الفرعية في أنظمة الإمداد بالطاقة

مجالات تطبيق المحولات الفرعية أحادية وثنائية

كقاعدة عامة ، يتم استخدام أنظمة الإمداد بالطاقة للمحولات الفرعية ذات المحولات الأولى والثنائية ... يؤدي استخدام ثلاث محطات فرعية للمحولات إلى تكاليف رأسمالية إضافية ويزيد من تكاليف التشغيل السنوية. نادراً ما تستخدم ثلاث محطات فرعية للمحولات كحل قسري أثناء إعادة الإعمار ، وتوسيع محطة فرعية ، مع نظام إمداد طاقة منفصل للأحمال الكهربائية والإضاءة ، عند توفير أحمال متناوبة بشكل حاد.

تستخدم المحولات الفرعية بمحول واحد 6-10 / 0.4 كيلو فولت عند توريد الأحمال التي تسمح بانقطاع التيار الكهربائي لمدة لا تزيد عن يوم واحد ، وهو أمر ضروري لإصلاح أو استبدال عنصر تالف (إمداد مستهلكي الطاقة) من الفئة الثالثة) ، وكذلك لتزويد مستهلكي الطاقة من الفئة الثانية بالطاقة ، مع مراعاة تقليل مصدر الطاقة بواسطة وصلات عبور الجهد الثانوي أو في وجود مخزون احتياطي من المحولات.

تعد المحولات الفرعية التي تحتوي على محول واحد مفيدة أيضًا بمعنى أنه إذا كان تشغيل المؤسسة مصحوبًا بفترات من الحمل المنخفض ، فمن الممكن بسبب وجود وصلات العبور بين المحولات الفرعية لإيقاف تشغيل جزء من محول الجهد الثانوي ، وبالتالي خلق طريقة اقتصادية لتشغيل المحولات.

يُفهم الوضع الاقتصادي لتشغيل المحولات على أنه وضع يضمن الحد الأدنى من خسائر الطاقة في المحولات. في هذه الحالة ، يتم حل مشكلة اختيار العدد الأمثل لمحولات العمل.

يمكن أن تكون هذه المحولات الفرعية اقتصادية من حيث التقارب الأقصى للجهد من 6-10 كيلو فولت لمستهلكي الطاقة ، مما يقلل من طول الشبكات إلى 1 كيلو فولت بسبب اللامركزية في تحويل الطاقة الكهربائية. في هذه الحالة ، يتم حل المشكلة لصالح استخدام محولين فرديين مقابل محولين فرعيين واحد.

تستخدم المحولات الفرعية ذات المحولين مع غلبة مستهلكي الكهرباء من الفئتين الأولى والثانية. في هذه الحالة ، يتم اختيار قوة المحولات بحيث عندما يغادر أحدهم العمل ، فإن المحول الآخر الذي يحمل حمولة زائدة مسموح بها سوف يتحمل عبء جميع المستهلكين (في هذه الحالة ، من الممكن إيقاف تشغيل مستهلكي الكهرباء مؤقتًا من الفئة الثالث). هذه المحطات الفرعية مرغوبة أيضًا ، بغض النظر عن فئة المستخدمين ، في ظل وجود جدول تحميل يومي أو سنوي غير متساوٍ.في هذه الحالات ، من المفيد تغيير الطاقة المتصلة للمحولات ، على سبيل المثال ، في حالة وجود أحمال موسمية ، تعمل نوبة واحدة أو نوبتان بحمل نوبة مختلف بشكل كبير.

مزود الطاقة يمكن توفير مستوطنة أو منطقة في مدينة أو ورشة عمل أو مجموعة من ورش العمل أو مؤسسة كاملة من خلال محطة فرعية واحدة أو أكثر من المحولات. يتم تحديد إمكانية بناء محولات فرعية واحدة أو محولين نتيجة لمقارنة فنية واقتصادية لعدة خيارات لنظام إمداد الطاقة ... معيار اختيار الخيار هو الحد الأدنى من التكاليف المخفضة لبناء نظام امدادات الطاقة. يجب أن تضمن الخيارات المقارنة المستوى المطلوب من موثوقية مصدر الطاقة.

في أنظمة الإمداد بالطاقة للمؤسسات الصناعية ، غالبًا ما يتم استخدام السعات التالية لوحدات المحولات: 630 ، 1000 ، 1600 كيلو فولت × أ ، في الشبكات الكهربائية للمدن - 400 ، 630 كيلو فولت × أ. بحاجة إلى استخدام نفس النوع من المحولات بنفس القوة ، لأن تنوعها يؤدي إلى إزعاج في الصيانة ويؤدي إلى تكاليف إصلاح إضافية.

اختيار قوة المحولات في المحولات الفرعية

بشكل عام ، يتم اختيار محولات الطاقة على أساس بيانات الإدخال الأساسية التالية: الحمل المقدر لمنشأة إمداد الطاقة ، ومدة الحمل الأقصى ، ومعدل زيادة الأحمال ، وتكلفة الكهرباء ، و القدرة الاستيعابية للمحولات وأحمالها الاقتصادية.

المعيار الرئيسي لاختيار قوة وحدة المحولاتمحطة فرعية كهربائية هو ، كما هو الحال في اختيار عدد المحولات ، الحد الأدنى من التكاليف المخفضة التي تم الحصول عليها على أساس المقارنة الفنية والاقتصادية للخيارات.

تقريبًا ، يمكن اختيار وحدة طاقة المحولات وفقًا لكثافة حمل التصميم المحددة (kV × A / m2) والحمل التصميمي الكامل للموقع (kV × A).

بكثافة حمولة محددة تصل إلى 0.2 كيلو فولت × أ / م 2 وحمل إجمالي يصل إلى 3000 كيلو فولت × أ ، يوصى باستخدام 400 محول ؛ 630 ؛ 1000 ك.ف.أ بجهد ثانوي 0.4 / 0.23 ك.ف. عند الكثافة المحددة والحمل الكلي فوق القيم المحددة ، تكون المحولات بسعة 1600 و 2500 كيلو فولت أمبير أكثر اقتصادا.

ومع ذلك ، لم يتم إثبات هذه التوصيات بشكل كافٍ بسبب التغير السريع في أسعار المعدات الكهربائية وخاصة TP.

في ممارسة التصميم ، غالبًا ما يتم اختيار محولات المحولات الفرعية وفقًا للحمل التصميمي للمنشأة والمعاملات الموصى بها للحمل الاقتصادي للمحولات Kze = СР / Сн.т. ، وفقًا للبيانات الواردة في الجدول.

عوامل الحمولة الموصى بها للمحولات TP لورشة العمل

عامل تحميل المحول نوع المحطة الفرعية للمحول وطبيعة الحمل 0.65 ... 0.7 محطتان فرعيتان لمحول المحولات مع حمولة سائدة من الفئة I 0.7 ... 0.8 محطات فرعية لمحول المحول الفردي مع حمل سائد من الفئة II في وجود التكرار المتبادل في وصلات العبور مع المحطات الفرعية الأخرى بجهد ثانوي 0.9 ... 0.95 محطات فرعية للمحول مع حمولة من الفئة الثالثة أو مع حمولة سائدة من الفئة الثانية مع إمكانية استخدام مخزون احتياطي من المحولات

عند اختيار قوة المحولات ، من المهم مراعاة سعة حمولتها بشكل صحيح.

تحت سعة تحميل المحول ، تُفهم مجموعة الأحمال المسموح بها ، والأحمال الزائدة المنتظمة والطارئة من حساب التآكل الحراري لعزل المحول. إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار القدرة الاستيعابية للمحولات ، فيمكنك المبالغة في تقدير قوتها المصنفة بشكل غير مبرر عند الاختيار ، وهو أمر غير عملي اقتصاديًا.

في غالبية المحطات الفرعية ، يختلف الحمل على المحولات ويظل أقل من الاسمي لفترة طويلة. يتم اختيار جزء كبير من المحولات مع الأخذ في الاعتبار وضع ما بعد الطوارئ ، وبالتالي تظل عادة غير محملة لفترة طويلة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم محولات الطاقة للعمل في درجة حرارة محيطة مسموح بها تصل إلى + 40 درجة مئوية. يمكن زيادة الحمل عليها ، مع مراعاة الظروف التي نوقشت أعلاه ، دون الإضرار بعمر الخدمة المحدد (20 ... 25 عامًا).

بناءً على دراسات أنماط تشغيل المحولات المختلفة ، تم تطوير GOST 14209-85 ، والذي ينظم الأحمال المنتظمة المسموح بها والحمل الزائد الطارئ لمحولات زيت الطاقة للأغراض العامة بسعة تصل إلى 100 mV × A بما في ذلك أنواع التبريد M ، D ، DC و C ، مع مراعاة درجة حرارة الوسط.

لتحديد الأحمال المنتظمة والحمل الزائد في حالات الطوارئ وفقًا لـ GOST 14209-85 ، من الضروري أيضًا معرفة الحمل الأولي الذي يسبق الحمل الزائد ومدة الحمل الزائد. يتم تحديد هذه البيانات من منحنى الحمل الأولي الفعلي (القدرة الظاهرة أو التيار) المحول إلى مكافئ حراري في منحنى مستطيل ثنائي أو متعدد المراحل.

نظرًا للحاجة إلى وجود منحنى حمل أصلي حقيقي ، يمكن إجراء حساب للأحمال المسموح بها والأحمال الزائدة وفقًا للمحطات الفرعية الحالية للتحقق من مقبولية جدول التحميل الحالي ، وكذلك لتحديد الخيارات الممكنة للجداول اليومية باستخدام القيم القصوى لعوامل التحميل في اللحظة السابقة لوضع التحميل الزائد وفي وضع التحميل الزائد.

في مراحل تصميم المحطات الفرعية ، يمكن استخدام منحنيات الحمل النموذجية ، أو وفقًا للتوصيات المقترحة أيضًا في GOST 14209-85 ، حدد طاقة المحول وفقًا لظروف الحمل الزائد في حالات الطوارئ.

ثم ، بالنسبة للمحطات الفرعية حيث يكون التحميل الزائد الطارئ للمحولات ممكنًا (محولان ، محول واحد مع وصلات احتياطية على الجانب الثانوي) ، إذا كان الحمل المحسوب للموقع Sp ومعامل الحمل الزائد الطارئ المسموح به Kz.av معروفين ، يتم تحديد القوة المصنفة للمحول كـ

جامعة العلوم التطبيقية = Sp / Kz.av

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن تحميل المحول بما يزيد عن طاقته المقدرة لا يُسمح به إلا عندما يكون نظام تبريد المحول في حالة عمل جيدة ومشغول بالكامل.

بالنسبة للرسوم البيانية النموذجية ، فهي مصممة حاليًا لعدد محدود من عقد التحميل.

نظرًا لأن اختيار عدد المحولات وقوتها ، خاصةً المحطات الفرعية للمستهلكين 6-10 / 0.4-0.23 كيلو فولت ، غالبًا ما يتم تحديده بشكل أساسي بواسطة عامل اقتصادي ، فمن الضروري مراعاة تعويض الطاقة التفاعلية في الشبكات الكهربائية في مستخدم.

من خلال تعويض الطاقة التفاعلية في الشبكات حتى 1 كيلو فولت ، من الممكن تقليل عدد المحولات الفرعية 10 / 0.4 ، قوتها المقدرة. هذا مهم بشكل خاص للمستخدمين الصناعيين ، في الشبكات حتى 1 كيلو فولت ، والتي يتعين عليها تعويض القيم المهمة للأحمال التفاعلية. المنهجية الحالية لتصميم تعويض الطاقة التفاعلية في الشبكات الكهربائية للمؤسسات الصناعية وتنطوي على اختيار سعة الأجهزة التعويضية مع الاختيار المتزامن لعدد محولات المحطة الفرعية وقدرتها.

وبالتالي ، مع الأخذ في الاعتبار ما سبق ، تعقيد الحسابات الاقتصادية المباشرة ، في ضوء المؤشرات المتغيرة بسرعة لتكاليف إنشاء المحطات الفرعية وتكاليف الكهرباء ، في تصميم محطات فرعية جديدة للمستهلكين وإعادة بنائها 6-10 / 0 ، 4 -0.23 كيلو فولت ، يمكن اختيار طاقة محول الطاقة على النحو التالي:

- في الشبكات الصناعية:

أ) تحديد قوة وحدة المحولات وفقًا للتوصيات الخاصة بالكثافة المحددة للحمل التصميمي والحمل التصميمي الكامل للمنشأة ؛

ب) يجب اختيار عدد محولات المحطات الفرعية وقوتها المقدرة وفقًا لإرشادات التصميم تعويض القوة التفاعلية في الشبكات الكهربائية للمؤسسات الصناعية ؛

ج) يجب أن يتم اختيار قوة المحولات مع مراعاة عوامل الحمولة الموصى بها والحمل الزائد الطارئ المسموح به للمحولات ؛

د) في ظل وجود جداول تحميل نموذجية ، يجب أن يتم الاختيار وفقًا لـ GOST 14209-85 ، مع مراعاة تعويض الطاقة التفاعلية في الشبكات حتى 1 كيلو فولت ؛

- في شبكات الكهرباء الحضرية:

أ) مع منحنيات الحمل النموذجية المتاحة للمحطة الفرعية ، يجب أن يتم اختيار طاقة المحول وفقًا لـ GOST 14209-85 ؛

ب) معرفة نوع حمولة المحطة الفرعية ، في حالة عدم وجود جداولها النموذجية ، يُنصح بالاختيار وفقًا للتعليمات المنهجية.

مثال. اختيار عدد وسعة محولات المحولات الفرعية لمحول الورشة وفقًا للبيانات الأولية التالية: Пр = 250 kW، Qp = 270 kvar؛ فئة المستقبلات الكهربائية للورشة حسب درجة موثوقية مصدر الطاقة - 3.

إجابة. القدرة التصميمية الكاملة للورشة.

من قوة التصميم (377 كيلو فولت × أ) المستوى المطلوب من موثوقية مصدر الطاقة (الفئة 3 من مستهلكي الكهرباء) يمكن اعتباره محطة فرعية للنقل الفردي بطاقة محول Snt = 400 كيلو فولت × أ.

سيكون عامل الحمولة للمحول

الذي يفي بالمتطلبات ذات الصلة.