В предыдущей статье мы вкратце рассказали о выборе количества трансформаторов на подстанциях. В этой статье мы рассмотрим, как определить количество трансформаторов, необходимых для подстанции.
Ⅰ. Определение количества в зависимости от нагрузки
Нагрузка трансформатора в основном определяется требованиями к надежности электроснабжения и потенциальными потерями или последствиями перебоев в подаче электроэнергии.
1、Первичная нагрузка:
Первичные нагрузки относятся к тем, где перебои в подаче электроэнергии могут привести к значительным политическим и экономическим потерям или последствиям. Например, противокражный источник питания для крупного музея. Если электроснабжение прервется, это может привести к краже ценных культурных реликвий и экспонатов. В таких условиях требуется не менее двух трансформаторов, чтобы в случае выхода из строя одного трансформатора или линии электропередачи другие трансформаторы или линии могли взять на себя нагрузку, обеспечивая бесперебойное электроснабжение.
2、Вторичная нагрузка:
Вторичные нагрузки относятся к тем, где перебои в подаче электроэнергии могут привести к значительным политическим и экономическим потерям или последствиям. Например, отключение электроэнергии в крупных театрах и торговых центрах, которые являются важными общественными местами с большим скоплением людей, может привести к беспорядкам. Для вторичных нагрузок обычно требуются меры по резервному питанию, но они не такие строгие, как для первичных. Как правило, используются два трансформатора: основной и резервный.
3、 Третичная нагрузка:
Третичные нагрузки относятся к другим силовым нагрузкам, которые не попадают в категории первичных и вторичных. Например, некоторым некритичным коммерческим объектам, не предъявляющим особых требований к электроснабжению и способным выдерживать более длительные перебои в подаче электроэнергии, обычно требуется всего 1 трансформатор.
4、Другие нагрузки:
Помимо вышеперечисленных типов нагрузок, существуют и другие виды нагрузок. Например, сезонные нагрузки изменяются в связи с сезонными колебаниями, обычно связанными с климатом и температурой; концентрированные нагрузки возникают, когда большой объем потребности в электроэнергии сосредоточен на одном трансформаторе или подстанции, часто в промышленных районах с высокой потребностью в электроэнергии. Для таких типов нагрузок необходимо устанавливать не менее 2 трансформаторов.
Ⅱ. Определение числа по уровню напряжения
1、Низкое напряжение:
Подстанции напряжением 1 кВ и ниже считаются низковольтными и обслуживают в основном местные нагрузки, такие как небольшие заводы и жилые районы. На таких небольших подстанциях обычно устанавливается 1 трансформатор. Для сценариев с высокими требованиями к надежности электроснабжения можно предусмотреть 1 резервный трансформатор.
2、Среднее напряжение:
Подстанции напряжением от 1 кВА до 35 кВА считаются подстанциями среднего напряжения, которые в основном используются в городских сетях и распределительных системах промышленных и горнодобывающих предприятий. На практике на подстанциях среднего напряжения обычно устанавливают 1-2 трансформатора.
3、Высокое напряжение:
Подстанции напряжением от 35 кВ до 220 кВ - это высоковольтные подстанции, служащие магистральными линиями электропередачи, способные передавать электроэнергию от электростанций в отдаленные районы потребления электроэнергии. На практике на высоковольтных подстанциях обычно устанавливают 2-3 трансформатора. Для обеспечения надежности и гибкости электроснабжения обычно рекомендуется устанавливать не менее 2 трансформаторов.
4、Сверхвысокое напряжение:
Подстанции напряжением от 220 кВА до 765 кВА считаются подстанциями сверхвысокого напряжения (ПС СВН), которые в основном используются для передачи электроэнергии на большие расстояния и для резервирования крупных энергосистем. На практике на подстанциях сверхвысокого напряжения обычно устанавливают 3-4 трансформатора, при этом конкретное количество трансформаторов зависит от реальных потребностей. Резервирование (например, N+1 или N+2) является важной мерой для обеспечения высокой надежности электроснабжения.
5、Ультра высокое напряжение:
Подстанции с напряжением 1000 кВА и выше считаются подстанциями сверхвысокого напряжения (СВН), которые в основном используются для передачи электроэнергии на сверхдальние расстояния и объединения международных сетей. На практике на подстанциях сверхвысокого напряжения устанавливается не менее 4 трансформаторов, а их количество зависит от реальных потребностей. Дополнительные трансформаторы устанавливаются для резервирования.
6、Высокое напряжение постоянного тока:
Подстанции постоянного тока обычно используются для высоковольтных систем передачи постоянного тока (HVDC), которые применяются для передачи электроэнергии на большие расстояния, подводных кабельных соединений и специальных энергетических приложений. На практике на высоковольтных подстанциях постоянного тока обычно устанавливают 4-6 трансформаторов. Дополнительные трансформаторы устанавливаются для резервирования.
7、Сверхвысокое напряжение постоянного тока:
Подстанции постоянного тока сверхвысокого напряжения (UHVDC) обычно используются для передачи электроэнергии на большие расстояния с высокой пропускной способностью, например, для международных электрообменов или передачи электроэнергии на большие расстояния. На практике на подстанциях UHVDC устанавливается не менее 6 трансформаторов. Дополнительные трансформаторы устанавливаются для резервирования.
Ⅲ. Определение количества в зависимости от размера подстанции
1、Малая подстанция:
Малые подстанции мощностью от нескольких МВА до десятков МВА обслуживают небольшие промышленные зоны, коммерческие районы, небольшие жилые районы и сельские распределительные сети. На них обычно устанавливается 1-2 трансформатора, оборудование относительно простое и подходит для районов с низким спросом на нагрузку.
2、Средняя подстанция:
Средние подстанции мощностью от десятков МВА до сотен МВА обслуживают городские распределительные сети, средние промышленные районы, крупные жилые кварталы и региональные распределительные центры. На них обычно устанавливается 2-3 трансформатора, оборудование более сложное, подходит для районов с умеренным спросом на нагрузку.
3、Большая подстанция:
Крупные подстанции мощностью несколько сотен МВА и более обслуживают крупные городские электросети, важные промышленные районы и магистральные сети электропередачи. На них обычно устанавливают 3 и более трансформаторов, сложное оборудование и конструкции с высокой надежностью и резервированием, подходящие для районов с высоким спросом на нагрузку и критически важных энергоузлов.
4、Сверхбольшая подстанция:
Сверхкрупные подстанции мощностью от нескольких сотен МВА до тысяч МВА служат для передачи электроэнергии на большие расстояния, энергоснабжения крупных городов и промышленных предприятий, а также для объединения международных сетей. На таких подстанциях обычно устанавливают 4-8 трансформаторов, с дополнительными трансформаторами для резервирования, чтобы обеспечить высокую надежность. Они также оснащены вспомогательным оборудованием, таким как автоматические выключатели, синхронные компенсаторы и устройства защиты для устранения аварийных ситуаций и технического обслуживания.
Ⅳ. Определение количества в зависимости от экономических условий
1、Низкие экономические условия:
- Небольшая подстанция: Как правило, в целях экономии средств устанавливается 1 трансформатор с меньшим количеством резервных трансформаторов.
- Средняя подстанция: Обычно настраивает 1-2 трансформатора, учитывая стоимость и основные потребности в электроснабжении.
- Крупная подстанция: Обычно конфигурирует 2-3 трансформатора, учитывая надежность электроснабжения и резервирование.
- Сверхкрупная подстанция: Обычно включает в себя 3-4 трансформатора, исходя из потребностей в электроснабжении большой мощности и определенной степени надежности электроснабжения.
2、Умеренные экономические условия:
- Небольшая подстанция: Обычно имеет конфигурацию из 1-2 трансформаторов и как минимум 1 резервного трансформатора для повышения надежности электроснабжения.
- Средняя подстанция: Как правило, в конфигурацию входят 2 трансформатора с 1 резервным трансформатором.
- Крупная подстанция: Как правило, в конфигурацию входят 2-3 трансформатора с 1 резервным трансформатором.
- Сверхкрупная подстанция: Обычно конфигурирует 4-6 трансформаторов в зависимости от потребностей в электроснабжении большой мощности и требований к надежности электроснабжения.
3、Высокие экономические условия:
- Небольшая подстанция: Как правило, в конфигурацию входят 2 трансформатора с 1 резервным трансформатором.
- Средняя подстанция: Как правило, в конфигурацию входят 2-3 трансформатора с 1 или более резервными трансформаторами.
- Крупная подстанция: Обычно конфигурирует 3-4 трансформатора, с 1-2 резервными трансформаторами.
- Сверхкрупная подстанция: Обычно конфигурирует 4-8 трансформаторов с дополнительными резервными трансформаторами по мере необходимости.
Количество трансформаторов зависит не только от вышеперечисленных факторов, но и должно быть спроектировано и спланировано в соответствии с конкретными требованиями энергосистемы. В разных странах и регионах существуют свои методы классификации и стандарты. Кроме того, с развитием технологий и ростом спроса на электроэнергию масштабы и уровни напряжения подстанций постоянно меняются. Поэтому не существует фиксированного стандарта на количество трансформаторов на подстанции.
