Вибір числа і потужності трансформаторів

Правильний вибір числа і потужності трансформаторів на підстанціях промислових підприємств є одним з важливих питань електропостачання та побудови раціональних мереж. У нормальних умовах трансформатори повинні забезпечувати харчування всіх споживачів підприємства при їх номінальної навантаженні.

Число трансформаторів на підстанції визначається вимогою надійності електропостачання. З таким підходом найкращим є варіант з установкою двох трансформаторів, що забезпечує безперебійне електропостачання споживачів цеху будь-яких категорій . Однак якщо в цеху встановлено приймачі тільки II і III категорії, то більш економічними, зазвичай, є однотрансформаторні підстанції.

При проектуванні внутрішньозаводських мереж установка однотрансформаторних підстанцій виконується в тому випадку, коли забезпечується резервування споживачів по мережі низької напруги, а також коли можлива заміна пошкодженого трансформатора протягом нормованого часу.

Мал. 1 Схеми електропостачання цеху з одним (а), і двома (б) трансформаторами

Двотрансформаторних підстанції застосовуються при значному числі споживачів II категорії, або при наявності споживачів I категорії. Крім того, двотрансформаторні підстанції доцільні при нерівномірному добовому і річному графіку навантаження підприємства, при сезонному режимі роботи при значною різницею навантаження в змінах. Тоді при зниженні навантаження один з трансформаторів відключається.

Завдання вибору кількості трансформаторів полягає в тому, щоб з двох варіантів (рис. 1 а і б) вибрати варіант з кращими техніко-економічними показниками. Оптимальний варіант схеми електропостачання вибирається на основі порівняння наведених річних витрат по кожному варіанту:

Зi = Cе, i + k н, еКi + Уi,

де Cе, i - експлуатаційні витрати i-го варіанта, k н, е - нормативний коефіцієнт ефективності, Кi - капітальні витрати i-го варіанта, Уi - збитки споживача від перерви електропостачання.

Слід зазначити, що при варіанті рис. 1 (а) настає повний перерву в електропостачанні, і тут харчування споживачів по резервній лінії на напругу 0,4 кВ не може бути прийнято до уваги, так як така схема аналогічна двохтрансформаторної схемою, але з гіршими показниками за рахунок довгої лінії 0,4 кВ .

При порівнянні варіантів важливу роль відіграє питання про перспективний розвиток підприємства. Так, наприклад, якщо в даний час в цеху є споживачі тільки другої категорії, то розгляд варіантів має сенс. Але якщо, через рік планується переобладнання виробництва, і в цеху з'являються споживачі першої категорії, то необхідно, безумовно, вибирати варіант з двома трансформаторами.

В основному, установка двох трансформаторів забезпечує надійне живлення споживачів. Це означає, що при пошкодженні одного трансформатора, другий, з урахуванням його перевантажувальної здатності, забезпечує 100% надійність живлення протягом часу, необхідного для ремонту трансформатора.

Але, бувають випадки, коли потужність вже існуючих двох трансформаторів стає недостатньою, для забезпечення харчуванням всіх приймачів, наприклад, при встановленні більш потужного устаткування, зміна режиму роботи електроприймачів і т.п. Тоді розглядаються варіанти установки більш потужних трансформаторів на підстанції, або установки третього трансформатора для покриття збільшеної потужності.

Другий варіант здається більш привабливим, оскільки збільшується надійність підстанції, відпадає необхідність реалізовувати старі трансформатори та капітальні витрати на установку третього трансформатора, як правило, значно менше, ніж при переобладнанні всієї підстанції.

Але такий варіант можливий не завжди, наприклад, при щільній забудові території підприємства для додаткового трансформатора просто може не вистачити місця. З іншого боку, відбувається значне ускладнення схеми, яке може перестати працювати при роботі трансформаторів у паралель. Тому розгляд варіантів проводиться в кожному конкретному випадку індивідуально.

Крім вимог надійності при виборі числа трансформаторів слід враховувати режим роботи приймачів. Так, наприклад, при низькому коефіцієнті заповнення графіка навантаження буває економічно доцільна установка не одного, а двох трансформаторів.

на великих трансформаторних підстанціях , ДПП, як правило, число трансформаторів вибирається не більше двох. Це обумовлено, головним чином тим, що вартість комутаційної апаратури на стороні вищої напруги підприємства порівнянна з вартістю трансформатора.

Вибір трансформаторів по потужності

Потужність трансформаторів ГПП і цехових ТП (за винятком випадків різко змінного графіка навантаження) рекомендується вибирати за середньому навантаженні за найбільш завантажену зміну з подальшою перевіркою і коригуванням її за питомими витратами електроенергії на одиницю продукції, отриманим в результаті обстежень електричних навантажень підприємств.

На ДПП промислових підприємств для безперебійного живлення навантажень першої та другої категорій рекомендується встановлювати два трансформатора з коефіцієнтом завантаження в нормальному режимі 0,6 - 0,7.

Коефіцієнти завантаження трансформаторів цехових підстанцій доцільно приймати такі: двухгрансформаторних з переважаючою навантаженням першої категорії - 0,65 - 0,7, однотрансформаторних з переважаючою навантаженням другої категорії і резервуванням по перемичках на вторинному напрузі - 0,7 - 0,8.

Число і потужність цехових трансформаторів слід вибирати на підставі техніко-економічних розрахунків. При цьому в першому наближенні потужності трансформаторів в мережах напругою 380 В можна приймати виходячи з таких питомих щільності навантаження: до 1000 кВА при щільності до 0,2 кВА / м2, 1600 кВА при щільності 0,2 - 0,3 кВА / м2 , 1600 - 2500 кВА при щільності 0,3 кВА / м2 і більше.

Шкала стандартних потужностей силових трансформаторів

У нашій країні прийнята єдина шкала потужностей трансформаторів. Вибір раціональної шкали є однією з основних задач при оптимізації систем промислового електропостачання. На сьогоднішній день існує дві шкали потужностей: з кроком 1,35 і з кроком 1,6. Тобто перша шкала включає потужності: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 кВА і т. Д, а друга включає 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА і т. Д. Трансформатори першої шкали потужностей в даний час не виробляються і використовуються на вже існуючих ТП, а для проектування нових ТП застосовується друга шкала потужностей.

Слід зазначити, що шкала з коефіцієнтом 1,35 вигідніша з точки зору завантаження трансформаторів. Наприклад, при роботі двох трансформаторів з коефіцієнтом завантаження 0,7 при відключенні одного з них другий перевантажується на 30%. Такий режим роботи відповідає вимогам умов роботи трансформатора. Таким чином, його потужність може використовуватися повністю.

При допустимої перевантаження в 40% з'являється недовикористання встановленої потужності трансформаторів зі шкалою 1,6.

Припустимо, два трансформатора на ТП працюють окремо і навантаження кожного становить 80 кВА, при відключенні одного з них другому потрібно забезпечити навантаження 160 кВА. Варіант установки двох трансформаторів по 100 кВА не може бути прийнятий, оскільки в цьому випадку перевантаження складе 60% при виведенні з роботи одного трансформатора. При установці ж трансформаторів по 160 кВА веде до їх завантаженні в нормальному режимі лише на 50%.

При використанні шкали з кроком 1,35 можна встановити трансформатори потужністю 135 кВА, тоді їх завантаження в нормальному режимі складе 70%, а в аварійному перевантаження складе не більше 40%.

Виходячи з цього прикладу видно, що шкала з кроком 1,35 більш раціональна. А близько 20% потужності трансформаторів, не використовується. Можливим вирішенням цієї проблеми є установка двох трансформаторів на ТП різної потужності. Однак це рішення не можна вважати технічно раціональним, оскільки при виведенні з ладу трансформатора більшої потужності, що залишився трансформатор не покриє всю навантаження цеху.

Встає закономірне питання: чому був обумовлений перехід на новий ряд потужностей? Відповідь, мабуть, криється в скороченні різноманіття потужностей для уніфікації обладнанні: не тільки трансформаторів, а й суміжного з ним ( вимикачі , вимикачі навантаження , роз'єднувачі та ін.).

Виходячи з усього сказаного, вибір числа і потужності трансформаторів для харчування заводських підстанцій проводиться таким чином:

1) визначається число трансформаторів на ТП, виходячи із забезпечення надійності електропостачання з урахуванням категорії приймачів;

2) вибираються найбільш близькі варіанти потужності обираних трансформаторів (не більше трьох) з урахуванням допустимого навантаження їх в нормальному режимі і допустимої перевантаження перевантаження в аварійному режимі;

3) визначається економічно доцільне рішення з намічених варіантів, прийнятне для конкретних умов;

4) враховується можливість розширення або розвитку ТП і вирішується питання про можливе встановлення більш потужних трансформаторів на тих же фундаментах, або передбачається можливість розширення підстанції за рахунок збільшення числа трансформаторів.