ELECTRIC, WITH AN EDGE
L’utilisation de transformateurs principaux à haute capacité dans la construction de sous-stations dans des zones à croissance rapide de la charge et à forte concentration a été explorée, et des travaux ont été réalisés sur la sélection des paramètres des transformateurs à haute capacité. Dans ce travail, une comparaison technique et économique de la capacité du transformateur principal de 360 MVA ou 240 MVA dans la sous-station est faite. Il est conclu qu’en utilisant un transformateur principal de 220 kV et 360 mva, la sous-station peut économiser 5% de l’investissement en équipement et environ 14% de la surface au sol, tout en réduisant la charge de travail d’exploitation et de maintenance, etc.
Les résultats de fonctionnement réels montrent que l’équipement fonctionne bien et que tous les paramètres de performance sont dans la plage de conception.
Il n’existe actuellement aucun obstacle technique au transformateur abaisseur triphasé haute capacité 220 kV 360 MVA de Daelim pour générateurs, qui peut être fabriqué conformément aux normes THT et aux normes CEI pertinentes.
Du point de vue de la fabrication, les transformateurs Daelim n’ont aucun problème à soulever et à tester l’ensemble de l’unité, et les grandes pièces peuvent être transportées par voie maritime, terrestre ou ferroviaire.
Le transformateur 220 kV 360 MVA fabriqué par Daelim est actuellement en service dans des zones à forte croissance et concentration de charge.
Les résultats montrent que l’équipement fonctionne bien et que tous les paramètres sont dans la plage de conception. L’expérience de conception et de construction peut être utilisée comme référence pour l’application de transformateurs de capacité supérieure de 360 MVA et 220 kV dans le réseau.
Selon le contenu de sélection du transformateur principal dans la conception générale et les spécifications d’équipement des entreprises de réseau électrique correspondantes, la capacité maximale du transformateur principal pour les sous-stations 220kV peut être sélectionnée à 240MVA.
Certaines sociétés de production d’électricité et utilisateurs industriels d’acier et d’aluminium disposent d’un petit nombre de transformateurs d’une capacité de 300 MVA en fonctionnement, mais ceux-ci se limitent à des transformateurs à double volume, différents des transformateurs abaisseurs de générateur à trois volumes couramment utilisés dans réseaux électriques.
Les transformateurs principaux de 360 mva dans les sous-stations de 220 kV ont encore principalement une capacité de 180 MVA et 240 MVA. Cependant, les transformateurs 360 MV/220 kV peuvent mieux réduire la surface utilisée dans les sous-stations et réduire les coûts de construction et d’exploitation.
Afin d’analyser les avantages et les inconvénients des transformateurs principaux de 360 MVA, ce travail a conçu deux schémas préliminaires pour les sous-stations, le schéma 1 échelle de construction du transformateur principal est de 4 x 240 MVA ; L’échelle de construction du transformateur principal du schéma 2 est de 3 x 360 MVA.
Les deux options utilisent des équipements GIS extérieurs pour la distribution 220 kV et 110 kV, avec le même nombre de circuits de sortie et la même échelle de distribution 35 kV et d’autres installations à la station.
(Schéma électrique général du schéma 2 la capacité d’un seul transformateur principal est de 360 MVA)
En comparant les deux options, l’empreinte de la sous-station est économisée d’environ 15 % par rapport à l’option 2, car l’option 1 réduit le nombre de transformateurs principaux et le nombre de travées d’entrée triple de transformateur principal, de travées de section et de travées de l’équipement de jeu de barres.
La capacité totale des transformateurs principaux de la sous-station dans les deux options ci-dessus est respectivement de 1080 MVA et 960 MVA, l’option 2 augmentant la capacité d’alimentation électrique de 120 MVA par rapport à l’option 1. Les deux options résolvent le problème des points d’atterrissage pour le 110 sous-station kV dans la région, et les fonctions et l’emplacement de la sous-station sont fondamentalement les mêmes et comparables en termes d’aspects techniques et économiques.
En termes d’investissement de base comparatif du projet, le coût total de l’option 2 est inférieur de 5 % à celui de l’option 1.
Les coûts d’acquisition des terrains pour l’option 2 sont environ 14 % inférieurs à ceux de l’option 1.
En termes de coûts des principaux équipements électriques primaires et des investissements correspondants dans les fondations des équipements, le nombre d’intervalles d’entrée du transformateur primaire pour chaque niveau de tension dans l’option 2 est inférieur à celui de l’option 1.
Par conséquent, à l’exception des coûts du transformateur principal, tous les autres coûts d’équipement sont inférieurs dans l’option 2 que dans l’option 1.
De plus, l’option 2 a un transformateur principal de moins que l’option 1, et les installations de protection contre l’incendie du transformateur principal à l’échelle de la station (par exemple, le système de pulvérisation d’eau du transformateur ou le système d’extinction d’incendie à mousse) ont été réduites en conséquence.
De même, le système de protection du transformateur principal, le dispositif de surveillance en ligne par chromatographie à huile et l’utilisation du câble secondaire correspondant sont réduits en conséquence, le nombre d’installations auxiliaires liées au transformateur principal est réduit, et le nombre d’installations auxiliaires liées au transformateur principal est également réduit la charge de travail de maintenance de l’équipement après la mise en service. respectivement.
Selon la planification et les exigences du réseau régional, les tensions du transformateur pour la haute, la moyenne et la basse tension sont fixées à 220 kV, 110 kV et 35 kV, avec une pleine capacité (c’est-à-dire 360 MVA) utilisée pour la haute et la moyenne tension.
Compte tenu du rôle et de la fonction des transformateurs haute capacité dans le réseau, les transformateurs séparés ne sont pas recommandés pour le côté basse tension du transformateur 220 kV 360 MVA.
L’utilisation de transformateurs séparés du côté BT, bien qu’efficace pour réduire le cycle de service des enroulements individuels, augmenterait la taille globale du transformateur et présenterait un risque de fabrication et de transport.
Dans le même temps, lorsque l’une des branches est hors service en court-circuit, la résistance aux courts-circuits de l’autre branche sera considérablement réduite et le transformateur divisé n’est pas propice à un fonctionnement sûr et stable.
Par conséquent, la capacité du côté basse tension est choisie pour être configurée en fonction de 1/3 de la capacité du transformateur principal, soit 120 MVA, ce qui permet à la capacité de sortie de commutation du côté basse tension de ne pas être limitée sans affecter la résistance de court-circuit du transformateur. transformateur principal.
Le transformateur 220 kV 360 MVA étudié dans ce travail est limité par le plan de réseau régional et le groupe de couplage est de type YN/yn0/yn0, sans enroulements triangulaires dans le transformateur.
Dans ce cas, il est courant d’ajouter un enroulement d’équilibrage supplémentaire de 10 kV au transformateur. L’enroulement d’équilibrage est câblé en triangle et ne produit généralement pas d’alimentation externe, mais fournit principalement un chemin pour le courant de troisième harmonique, éliminant le flux de troisième harmonique et donc la composante de troisième harmonique de la tension.
La configuration de la capacité d’enroulement d’équilibrage est basée sur l’expérience de l’enroulement d’équilibrage dans les transformateurs, le mode de fonctionnement et la forme structurelle de l’enroulement d’équilibrage.
Dans le même temps, les avis des différents fabricants sont combinés pour s’assurer que le transformateur peut répondre aux exigences d’utilisation, lorsqu’il n’agit que comme enroulement d’équilibrage, et est généralement conçu pour une classe 10 kV avec une capacité d’environ 1/3 de la capacité nominale du transformateur.
Par conséquent, la capacité d’enroulement d’équilibre du transformateur de 220 kV, 360 MVA étudié dans cet article est fixée à 120 MVA.
En bref, un rapport de capacité de transformateur raisonnable est de 360 MVA/360 MVA/120 MVA+120 MVA (capacité d’enroulement d’équilibrage de 10 kV) lorsque les trois côtés du transformateur sont respectivement de 220 kV, 110 kV et 35 kV ; le choix final du groupe de couplage est le type YN/yn0/yn0+d.
À l’heure actuelle, les méthodes de refroidissement courantes pour les transformateurs de 220 kV et 360 MVA sont l’auto-refroidissement immergé dans l’huile, le refroidissement par air immergé dans l’huile, le refroidissement par air à circulation forcée d’huile et le refroidissement par eau à circulation forcée d’huile.
Voici des solutions de méthode de refroidissement spécifiques adaptées aux transformateurs 220 kV 360 MVA
(1) Méthode d’auto-refroidissement par circulation d’huile naturelle : étant donné que la capacité du transformateur principal utilisé dans ce cas est trop grande, le volume du radiateur externe du transformateur d’auto-refroidissement dépassera de loin les côtés du corps, et le la structure est déraisonnable, donc Par conséquent, les fabricants ne recommandent pas la méthode d’auto-refroidissement de la circulation d’huile naturelle.
(2) Méthode de refroidissement de l’air par circulation d’huile naturelle : elle présente les caractéristiques d’une technologie mature et d’un fonctionnement stable. Lors de l’utilisation de cette méthode, le niveau de bruit du transformateur peut être contrôlé en dessous de 70 dB, le minimum peut être contrôlé à 65 dB (mais le coût augmentera).
(3) Forme refroidie par air à circulation forcée d’huile: la structure du corps du réservoir d’huile est plus compacte et raisonnable, la taille de la forme est plus petite, une forte résistance aux courts-circuits; mais le taux d’échec et la charge de travail d’exploitation et de maintenance augmentent, vous devez utiliser une pompe à huile de meilleure qualité ; le niveau de bruit du transformateur ne peut être contrôlé qu’à 75 dB.
Le système de refroidissement par air à circulation forcée d’huile de transformateurs immergés dans l’huile est le système de refroidissement apparu dans les années 1990, avec des exigences élevées de fiabilité de l’alimentation en fonctionnement, les performances d’auto-refroidissement du système de refroidissement sont faibles, la maintenance et la réparation, la consommation d’énergie et haute niveau de bruit. Si le système de refroidissement par air tombe en panne, cela entraînera un arrêt de surcharge du transformateur, affectant le fonctionnement sûr du réseau et une alimentation électrique fiable.
Le système de refroidissement par air à refroidissement naturel/circulation d’huile naturelle du transformateur immergé dans l’huile présente les avantages d’une bonne performance d’auto-refroidissement, d’un faible entretien, d’une faible consommation d’énergie et de bruit, etc., et est donc largement utilisé. .
Sur la base de l’analyse ci-dessus, il est recommandé que le transformateur principal de 220 kV, 360 mva soit refroidi avec de l’air de circulation d’huile naturelle.
Pour des paramètres tels que les pertes, le bruit et l’échauffement du transformateur, les valeurs recommandées pour les principaux paramètres techniques du transformateur 360 MVA/220 kV ont été obtenues en combinant les avis de toutes les parties, en tenant compte de l’économie et de l’aspect pratique. , et en prenant comme référence les paramètres du transformateur principal 360 MVA/330 kV qui a déjà été appliqué avec maturité.
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