Выбор числа и мощности трансформаторов

Для данного объекта – молочно-товарной фермы центрального отделения колхоза «Прогресс» экономически целесообразно принять одну трансформаторную подстанцию вместо трёх подстанций в существующей схеме электроснабжения фермы.

При выборе числа, мощности и типа силовых трансформаторов для питания электроприемников фермы и жилых домов отделения «Медведово» будем руководствоваться следующими положениями, изложенными в СН-174-75:

1. Мощность трансформаторов должна выбираться с учетом допустимой нагрузки в нормальном и послеаварийном режиме работы.

2. Число трансформаторов определяется исходя из обеспечения надежности питания с учётом категории потребителей.

3. Двухтрансформаторные подстанции сооружаются при сосредоточении значительных нагрузок в месте установки подстанций. Электроснабжение электроприемников II категории должно иметь резервирование.

4. Должна учитываться возможность расширения или развития подстанций с установкой более мощных трансформаторов на тех же фундаментах.

В качестве критерия выбора числа и мощности трансформаторов принимаем удельную плотность нагрузки фермы:

 

s _уд = S_p / F ,(2.1)

 

где S_p– полная расчетная мощность электроприемников, кВА;

F– площадь помещений фермы, определяемая по генплану, м²;

s _уд – удельная плотность электрической нагрузки на ферме, кВА/м².

По данным таблицы 2.1 полная расчетная мощность электроприемников молочно - товарной фермы составляет S_p = 210 кВА. Из генплана на рис. 2.2 находим F = 5680 м². Тогда удельная плотность нагрузки фермы составит

s _уд = 184/5680 = 0,032 кВА/м².

Ориентировочную номинальную мощность трансформаторов выбираем по плотности нагрузки из данных, представленных в таблице 2.4. Эта мощность для основного и резервного трансформаторов составляет 160 кВА.

 

Таблица 2.4 - Зависимость мощности трансформатора от плотности нагрузки []

sуд, кВА/м2	≤ 0,04	≤ 0,05	≤ 0,1	≤ 0,2
Sт, кВА	160	250	400	630

 

Минимальное число трансформаторов i -го потребителя N _{0. i} определим по формуле:

 

,(2.2)

 

где Р_{см. i} - активная средняя мощность за наиболее загруженную смену электроприемников фермы, кВт, определяемая по формуле:

;(2.3)

S _{Т. i}– номинальная мощность i -го трансформатора, кВА;

B _{Н. i}– нормативный коэффициент загрузки трансформатора, выбираемый согласно СН174-75 по категориям нагрузок (II-B _н =0,7…0,8; III-B _н =0,9–0,95);

K _{м. i} – коэффициент максимума нагрузки (принимаем K _{м. i} =1,1 - нагрузка нередко непостоянная).

Имеем из таблицы 2.1 P_p = 184 кВт. Принимаем B _н =0,75. Тогда

Р_см = 184/1,1 = 167,3 кВт

и минимальное число трансформаторов с учётом потребителей II категории

 

 = 1,39.

 

Полученное значение N ₀ округляем до большего целого числа, т.е. принимаем N ₀ = 2. При выборе мощности трансформаторов необходимо учитывать возможность их перегрузки в послеаварийном режиме до 40% продолжительностью не более 6 ч в течение 5 суток. При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформатора в условиях его перегрузки в соответствии с ПУЭ должен быть не более 0,8.

Коэффициент загрузки трансформаторов по 160 кВА предварительно составляет

К_{з.основн.} =184/2/160 = 0,58.

 

С учётом этого на случай послеаварийного электроснабжения фермы принимаем второй, резервный трансформатор мощностью 160 кВА. В случае отказа основного трансформатора 160 кВА, перегрузка резервного трансформатора при питании потребителей II категории (коровники S_II = 140 кВА) составит

К_{з.резерв.} = 140/160 = 0,875.

 

Резервный трансформатор в послеаварийном режиме будет недогружен.

Таким образом, выбранные трансформаторы мощностью по 160 кВА удовлетворяют и по степени загрузки, и по надёжности электроснабжения.

Одновременно с выбором трансформаторов производим выбор мощности компенсирующих устройств в сети электроснабжения фермы.

Реактивная мощность дневного максимума составляет согласно таблице 2.1 Q = 95 квар, активная - Р = 157 кВт, коэффициент мощности в сети фермы cosφ ₁ = 0,876. Наибольшая реактивная мощность Q _{Вн. i}, которая может быть внесена из распределительной сети 10 кВ в сеть 0,4 кВi -го приемника без превышения предусмотренного значения коэффициента загрузки, определяется по формуле:

 

.(2.4)

При расчетной реактивной низковольтной нагрузке Q _{Р. i} для максимального перетока мощности конденсаторной установки необходимо обеспечить получение следующего значения реактивной мощности:

 

Q _{ку. i} = Q _{р. i} - Q _{Вн. i} ,(2.5)

 

где Q _{ку. i} - реактивная мощность i -й конденсаторной установки, квар.

Полученное значение Q_{ку. i} уточняется до величины Q_бк стандартной конденсаторной установки.

Далее проверяют фактический коэффициент В_{ф. i} загрузки i –го трансформатора после компенсации по условию:

 

В_{ф. i} =  ≤ В_{н. i}.(2.6)

 

Если это условие не соблюдается, следует увеличить мощность трансформатора. После этого уточняют величину реактивной мощности, передаваемую из сети 10 кВ в сеть 0,4 кВ по формуле:

 

Q _{Вн. i} = Q _{р. i} - Q _{бк. i}(2.7)

 

Проведем расчет компенсации реактивной мощности потребителей фермы. Определяем наибольшую реактивную мощность Q _Вн, которая может быть внесена из распределительной сети 10 кВ в сеть 0,4 кВобъекта

 

 квар.

 

Расчетная реактивная нагрузка Q _Р, подлежащая компенсированию

 

Q _Р = Р_р tgφ ₁,

 

где tgφ ₁ = 0,55 – тангенс угла сдвига фаз в сети до компенсации реактивной мощности, соответствующий cosφ ₁ = 0,876.

Q _Р = 157·0,55 = 86,4 квар.

 

Реактивная мощность конденсаторной установки

Q _ку = 181,5 – 86,4 = 95,1 квар.

 

Полученное значение Q_ку уточняем до величины Q_бк стандартной конденсаторной установки. Принимаем Q_бк = 75 квар.

Фактический коэффициент В_ф загрузки трансформатора после компенсации реактивной мощности

В_ф =  = 0,59.

 

Это значение меньше принятого В_н = 0,75. Следовательно, корректировать расчёт установки для компенсации реактивной мощности нет необходимости.

Принимаем к установке на проектируемом объекте закрытую трансформаторную подстанцию Биробиджанского трансформаторного завода.

 

Таблица 2.5 – Параметры сети электроснабжения фермы и электрооборудования трансформаторной подстанции и компенсирующей установки

№	Наименование	Значение
1.	Трансформаторная подстанция КТП №1	ЗКТПБ/М/
2.	Активная расчётная нагрузка, кВт	157
3.	Реактивная расчётная нагрузка, квар	95
4.	Полная расчётная нагрузка, кВА	184
5.	Общая площадь объекта, м2	5680
6.	Категория электроприёмников	II и III
7.	загрузки транс-ра,
8.	Удельная плотность мощности, кВА/м2	0,034
9.	Тип и мощность трансформатора: Основного Резервного	ТМ - 160 ТМ - 160
10.	Вносимая реактивная мощность, квар	181,5
11.	Мощность компенсирующей установки, квар	100