Фазоповоротный трансформатор, установленный на Волжской ГЭС

Аннотация. В настоящее время на Волжской ГЭС имеются сложности с выдачей располагаемой мощности в Волгоградскую энергосистему. Одним из путей решения этой проблемы является установка фазоповоротного трансформатора, назначение которого перераспределять нагрузку со стороны 220 на сторону 500 киловольт. В статье описываются его технические данные, система охлаждения, его место в главной схеме Волжской ГЭС, а также вывод в ремонт и ввод его в работу.

Ключевые слова: Мощность, нагрузка, трансформатор, обмотка, схема, разъединитель, заземляющий нож, секция шин, система шин, система охлаждения.

В целях недопущения перегрузки ВЛ-220 кВ Волгоградской энергосистемы на Волжской ГЭС устанавливается фазоповоротный трансформатор, позволяющий перераспределять нагрузку со стороны 220 на сторону 500 кВ.

Техническое описание трансформатора

На Волжской ГЭС на ОРУ-220 кВ возле автотрансформаторной группы 10Т установлен фазоповоротный трансформатор типа ТДЦТНФ-195260/220-У1.

Назначение изделия

ФПT - силовой масляный трехфазный трехобмоточный трансформатор, с регулированием напряжения под нагрузкой, системой охлаждения типа М/Д/ДЦ. Используется совместно с трехфазной группой АТ 10Т однофазных автотрансформа­торов типа АОДЦТН-267000/500/220-УХЛ1 для изменения (регулирования) под нагрузкой уг­ла между векторами линейных напряжений сети 220 кВ и сети 500 кВ от 2,62 до 13,70 эл. град.

Установка ФПТ  позволит перераспределить потоки мощности между ОРУ 500 кВ и ОРУ 220 кВ Волжской ГЭС и даст возможность более гибкого регулирования загрузки ВЛ 500 кВ и 220 кВ, отходящих от Волжской ГЭС. ФПТ совместно с 10Т представляет собой фазоповоротный комплекс (ФПК), электрическая схема представлена на рис.1.

Рисунок 1. Электрическая схема фазоповоротного комплекса

На данном рисунке АТ - это автотрансформатор 10Т, предназначенный для связи энергосистем 220 и 500 кВ, а ВДТ – это фазоповоротный трансформатор (ФПТ).

ФПТ представляет собой электромагнитный трехфазный силовой трансформатор со следующими обмотками: - регулировочная (последовательная) обмотка (РО): Uном=32,37 кВ, S=195,26 МВА, Wро = 128. Предусматривается переключение числа витков данной обмотки устройством регулирования под нагрузкой (РПН) 14 ступенями в широком диапазоне; - возбуждающая обмотка (ВО): Uном=10,5 кВ, S=195,26 МВА, Wво = 24, схема соединения обмотки – звезда с изолированной нейтралью; - компенсационная обмотка (КО): Uном=10,5 кВ, S=29,29 МВА, схема соединения обмотки – треугольник.

Регулировочная обмотка подключается последовательно в сеть между обмоткой СН 10Т и ОРУ 220 кВ. Возбуждающая обмотка подключается к сборке НН 10Т.

Основные технические данные фазоповоротного трансформатора

Трансформатор типа ТДЦТНФ-195260/220-У1.

Таблица 1

Основные технические данные

Система охлаждения ФПТ.

Система охлаждения ФПT предназначена для интенсивного отвода в атмосферу выделяющегося тепла. Система охлаждения -  комбинированная вида М/Д/ДЦ.

Устройство переключения напряжения (РПН).

Устройства переключения ответвлений обмоток трансформатора под нагрузкой предназначены для изменения числа включенных витков РО каждой фазы ФПТ.

Для изменения коэффициента трансформации под нагрузкой ФПT оснащен однофазным устройством РПН RI3003-300/С-14 14 0, подключенным к регулировочной обмотке. Уровни напряжения и токи при различных положениях РПН ФПТ приведены в таблице №2;

Таблица 2.

Напряжение и токи в обмотках трансформатора

* - основное ответвление для пары обмоток РО-ВО.

В таблице 1 индекс РО означает «регулировочная обмотка».

Контрольно-измерительные приборы и защитные устройства.

Контрольно-измерительная и защитная аппаратура предназначена для кон­троля режима работы ФПT, предупреждения и локализации аварий, выполнения релей­ных защит по отключению ФПT при аварийных или опасных для него режимах работы.

ФПT комплектуется следующей контрольной, измерительной и сигнальной аппа­ратурой, приборами и защитными устройствами:

- струйным реле устройства РПН. Реле предназначено для выдачи сигнала о срабатывании при превышении заданного граничного значения скорости потока масла от устройства РПН в сторону расширителя;

- газовое реле защиты трансформатора с контактами сигнализации о скоплении и интенсивном выделении газа. Реле имеет устройство отбора проб газа;

- устройствами сброса давления, предназначенными для автоматического вы­броса масла при аварийном повышении давления внутри бака с целью предотвраще­ния разрушения бака. Устройство имеет сигнализирующие контакты о срабатывании, за­щитный кожух, предотвращающий разбрызгивание удаляемого масла и трубу направ­ленного слива масла;

- указателем уровня масла с контактами сигнализации минимального и макси­мального уровня масла в расширителе ФПТ;

- указателем уровня масла с контактами сигнализации минимального и макси­мального уровня масла в расширителе РПН;

- индикатором измерения температуры обмоток Тннт, дающим сигнал при до­стижении Тннт=105 °С и отключающим транс­форматор при достижении Тннт=115 °С;

- индикатором измерения температуры масла Твсм, дающим сигнал при до­стижении Твсм=90 °С и отключающим транс­форматор при достижении Твсм=100 °С;

- клапаном отсечным с контактами о срабатывании сигнализации, для автома­тического перекрытия маслопровода, соединяющего расширитель с баком, в аварий­ных режимах при изменении скорости потока масла из расширителя;

- трансформаторами тока, предназначенными для преобразования тока до зна­чений, удобных для измерений и релейной защиты;

- фильтрами, термосифонными и адсорбционными, заполненными силикагелем и служащими для непрерывной регенерации масла в баке трансформатора в процессе эксплуатации;

- воздухоосушителями, предназначенными для очистки воздуха от влаги и про­мышленных загрязнений, поступающего в оба отсека расширителя. Воздухоосушители не требуют специального обслуживания в процессе эксплуатации;

- термопреобразователями, предназначенными для непрерывного измерения температуры масла на входе и выходе из охладителей;

- термопреобразователем, предназначенным для непрерывного измерения Тнсм.

Система охлаждения трансформатора типа ТДЦТНФ-195260/220-У1.

 Алгоритм управления системой охлаждения

Алгоритм управления системой охлаждения М/Д/ДЦ - адаптивный. Данный алгоритм управления системой охлаждения ФПT является алгоритмом, обеспечивающим эффективное управление системой охлаждения для отвода тепловых потерь ФПT в зависимости от режима и условий его работы.

Адаптивная часть алгоритма предназначена для определения, на основании расчетной Тннт (температуре наиболее нагретой точки), необходимого количества включенных двигателей вентиляторов в режиме охлаждения «Д» и маслонасосов в режиме охлаждения ДЦ.

Переход на режим охлаждения «Д» с режима охлаждения «М» осуществляется при выполнении одного из следующих условий:

- измеренная температура верхних слоев больше +55°С;

- измеренная температура наиболее нагретой точки больше +75°С;

- коэффициент нагрузки больше 1.05.

Переход на режим охлаждения «М» с режима охлаждения «Д» осуществляется при выполнении следующих условий:

- измеренная и расчетная температура верхних слоев меньше +50°С;

- измеренная и расчетная температура наиболее нагретой точки меньше +70°С; - коэффициент нагрузки меньше 1,05.

Переход на режим охлаждения «ДЦ» с режима охлаждения «Д» осуществляется при выполнении одного из следующих условий:

-измеренная температура наиболее нагретой точки больше +85°С;

Переход на режим охлаждения «Д» с режима охлаждения «ДЦ» осуществляется при выполнении следующих условий:

- измеренная температура наиболее нагретой точки меньше +80°С;

- расчетная температура наиболее нагретой точки меньше +80°С;

ФПТ в схеме Волжской ГЭС, вывод в ремонт и ввод в работу ФПТ.

Оперативная схема ФПТ в главной схеме Волжской ГЭС изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема ФПТ в Главной схеме Волжской ГЭС

К АТ-10Т ФПТ подключается с помощью разъединителя Р1-ФПТ, к 2 секции 220 кВ – с помощью разъединителя Р2-ФПТ, к КРУ-10 кВ – с помощью разъединителя Р3-ФПТ. Разъединитель ШР-ФПТ – это шунтирующий разъединитель. Он отключен, когда ФПТ в работе и включен, когда ФПТ находится в ремонте.

Заземление ФПТ при выводе его в ремонт производится с помощью заземляющих ножей 1з-ФПТ, 2з-ФПТ, 3з-ФПТ.

Своих выключателей ФПТ не имеет, поэтому вывод его в ремонт производится отключением совместно с автотрансформатором 10Т (выключателями В-1 (со стороны КРУ-10 кВ), В-10Т (со стороны 220 кВ) и выключателями В-11 и В-12 (со стороны 500 кВ)). Затем ФПТ отключается вышеуказанными разъединителями (Р1-ФПТ, Р2-ФПТ, Р3-ФПТ) и заземляется с помощью заземляющих ножей 1з-ФПТ, 2з-ФПТ, 3з-ФПТ. Также включается ШР-ФПТ.

После этого 10Т вводится в работу (включаются выключатели В-1, В-10Т, В-11, В-12).

Порядок вывода из работы

Отключить В-1-КРУ-10 кВ

Отключить В-10Т, отключить оперативный ток В-10Т.

Отключить В-11, В-12, отключить оперативный ток В-11, В-12, проверить отключенное положение В-11, В-12.

Проверить отключенное положение В-10Т.

Осмотреть и включить ШР-ФПТ.

Осмотреть и отключить Р1-ФПТ, Р2-ФПТ, Р3-ФПТ.

Проверить на месте отключенное положение РО-10Т

Проверить отсутствие напряжения на ФПТ (отключенное положение Р1-ФПТ, Р2-ФПТ, Р3-ФПТ), включить 1з-ФПТ, 2з-ФПТ, 3з-ФПТ, 1з-10Т.

Состояние коммутационных аппаратов при выведенном в ремонт ФПТ приведено на рисунке 3.

Рисунок 3. Состояние коммутационных аппаратов при выведенном в ремонт ФПТ.  На рисунке – включен разъединитель ШР-ФПТ. Отключены разъединители Р1-ФПТ, Р2-ФПТ, Р3-ФПТ. Включены заземляющие ножи 1з-ФПТ, 2з-ФПТ, 3з-ФПТ

Порядок ввода в работу.

1. Отключить 1з-ФПТ, 2з-ФПТ, 3з-ФПТ, 1з-10Т, 5з-10Т.
2. Отключить В-10Т.
3. Отключить оперативный ток В-10Т.
4. Отключить В-11, В-12.
5. Отключить оперативный ток В-11, В-12.
6. Осмотреть и отключить  Р1-ФПТ, Р2-ФПТ, Р3-ФПТ.
7. Осмотреть и отключить ШР-ФПТ.
8. Включить В-11
9. Включить В-12
10. Включить В-10Т
11. Включить В-1-КРУ-10 кВ.

Заключение

Описанный в данной статье фазоповоротный трансформатор на настоящее время является единственным в России, но не единственным в мире.

Много фазоповоротных трансформаторов в Англии. Там не строятся воздушные линии, если не рассмотрены все другие варианты. Это подтолкнуло англичан на установку ФПТ. Также ФПТ есть во Франции, в США и в других странах.

Само изделие не сильно отличается от обычного трансформатора – те же конструктивные элементы (обмотки, вводы и т. д.) и те же принципы эксплуатации.

В заключение хотелось бы привести результаты испытаний фазоповоротного трансформатора, проводимых на Волжской ГЭС перед вводом его в эксплуатацию. Мощность ГЭС – 1406 мегаватт. Отметим, что в момент испытаний ВЛ-500 кВ «Волжская ГЭС - Фроловская» была в ремонте, и на стороне 500 кВ была включена только ВЛ-500 кВ Волжская ГЭС – Волга.

Если в таблице указывается мощность со знаком « - », то это значит, что линия работает на отдачу, то есть отдает мощность в энергосистему. Если в указывается мощность со знаком « + », то линия работает на прием, то есть принимает мощность.

Как видно из таблицы, установка фазоповоротного трансформатора на Волжской ГЭС позволяет снизить выдаваемую мощность по ВЛ-220 кВ Волжской ГЭС с 482 МВт (1 положение РПН ФПТ) до 123.1 МВт (14 положение РПН ФПТ) посредством увеличения выдаваемой мощности по ВЛ-500 кВ с 889 МВт (1 положение РПН ФПТ) до 1270.4 МВт (14 положение РПН ФПТ).

Таблица 3.

Результаты испытаний ФПТ на Волжской ГЭС