Выбор мощности силовых трансформаторов

Как правило, цеховые трансформаторные подстанции (ТП) встроены в здание цеха или пристроены к нему. Пристроенной называется подстанция, непосредственно примыкающая к основному зданию, встроенной – подстанция, вписанная в общий контур здания, внутрицеховая – расположенная внутри производственного здания (в открытом или отдельном закрытом помещении).

Отдельно стоящие закрытые цеховые подстанции устанавливают, когда невозможно разместить ТП внутри цехов или у наружных их стен по требованиям технологии или пожаро- и взрывоопасности производства. Отдельно стоящие ТП целесообразно применять при питании от одной подстанции нескольких рядом расположенных цехов с небольшой электрической нагрузкой.

По возможности ТП устанавливают в центре электрических нагрузок, максимально приближая к цеховым электроприемникам, что позволяет сократить протяженность сетей 0,4 кВ и уменьшить в них потери мощности и энергии.

Возможно применение цеховых ТП с размещением распределительного устройства (щита) низкого напряжения в цехе, а трансформаторов – снаружи около питаемых от него производственных зданий.

Варианты размещения цеховых КТП представлены на рис. 3.

Рис. 3. Варианты размещения цеховых КТП и их компоновки: а – однотрансформаторная КТП встроенного типа; б – двухтрансформаторная КТП пристроенного типа однорядного исполнения; в – двухтрансформаторная КТП отдельно стоящая двухрядного исполнения; г – КТП с наружной установкой трансформаторов

На выбор числа трансформаторов влияет категория потребителей по надежности электроснабжения, график нагрузки цеха и удельная мощность нагрузки. Однотрансформаторные подстанции при наличии складского резерва можно использовать для питания электроприемников III и даже II категории. Однотрансформаторные КТП можно применить и для питания электроприемников I категории, если их мощность не превышает 15–20 % мощности трансформатора и возможно резервирование подстанций на вторичном напряжении перемычками с АВР.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании электроприемников I и II категории и в энергоемких цехах при большой удельной мощности нагрузки кВА/м². Двухтрансформаторные КТП используют для питания электроприемников любой категории по надежности электроснабжения в следующих случаях:

1) суточный или годовой график нагрузки цеха очень неравномерен (например, односменная работа цеха, когда выгодно в ненагруженные часы отключать один трансформатор);

2) возможен дальнейший быстрый рост нагрузки;

3) удельная мощность нагрузки не менее 0,4 кВА/м².

Более двух трансформаторов используют для питания цеховых ЭП при необходимости раздельного питания силовой и осветительной нагрузки цеха; если имеются мощные ЭП, требующие блочного питания, или нагрузка цеха превышает нагрузочную способность двухтрансформаторной КТП с трансформаторами мощностью 2500 кВА (приблизительно > 3500 кВА).

Следует учесть, что если нагрузка цеха не более 400 кВА, то экономически нецелесообразно устанавливать собственную КТП в этом цехе.

Необходимо объединить нагрузки рядом расположенных цехов и выбрать ТП по суммарной мощности, расположив ее в центре электрических нагрузок.

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ТП предприятий производят при соответствующем технико-экономическом обосновании.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов используют
методику приведенных затрат технико-экономического расчета.

Трансформаторные подстанции желательно выполнять двухтрансформаторными.

Выбор номинальной мощности силовых трансформаторов выполняем по полной расчетной нагрузке потребителей, подключенных к расчетной подстанции, с учетом компенсации реактивной мощности.

При выборе номинальной мощности трансформатора руководствуемся следующими соображениями:

• категория надежности электроснабжения потребителей; перегрузочная способность трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах;

• Окончательный выбор мощности трансформатора выполняется по приведенным расчетным затратам;

• шаг стандартных мощностей.

Выбранные трансформаторы проверяются по условиям статической и аварийной перегрузки:

По условию систематической перегрузки:

(3.1)

где: - коэффициент допустимой систематической перегрузки

(для промышленных предприятий принимают k_s = 1,4)

- расчетная полная мощность объекта, кВА;
- номинальная мощность трансформатора, кВА;

п - число трансформаторов.

По условию аварийной перегрузки:

(3.2)

где: – коэффициент допустимой систематической перегрузки (для

промышленных предприятий принимают = 1,4)

- номинальная мощность трансформатора;

Выбор мощности трансформаторов по минимальным затратам

(3.3)

где - приведенные затраты на установку оборудования,

- нормативный коэффициент

- норма амортизационных отчислений

- стоимость одного трансформатора;

- число трансформаторов.

- инвестиции.

(3.4)

где: - реактивные потери трансформатора, (данное значение

берется из техпаспорта трансформатора) таблица 7

- активные потери трансформатора, (данное значение берется

из техпаспорта трансформатора) таблица 7

- коэффициент допустимой систематической перегрузки;

- число часов работы оборудования. 8760 часов – предприятие

работает круглый год без остановки производства.

- тариф оплаты электроэнергии, 12,67 тг.

Для цеховой подстанции предусматриваем установку двух или трех трансформаторов. Варианты расчетов производится по формулам 3.1 – 3.4

Изучив полученные данные технико-экономического анализа, выбираем наиболее экономически выгодный вариант.

Таблица 7

Технические данные силовых трансформаторов

Примечание: 1. ТСЗГЛ, ТСЗГЛФ – трехфазные сухие трансформаторы с геафоливой литой изоляцией, класс нагревостойкости изоляции – F (геафоль – эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем): ТСЗГЛ – вводы ВН внутри кожуха; ТСЗГЛФ – вводы ВН выведены на фланец, расположенный на торцевой поверхности кожуха. 2. ТМГ – трехфазный масляный герметичный трансформатор. 3. ТМГСУ – трехфазный масляный герметичный с симметрирующим устройством трансформатор, обеспечивающий поддержание симметричности фазных напряжений в сетях потребителей с неравномерной пофазной нагрузкой. Сопротивление нулевой последовательности этих трансформаторов в среднем в три раза меньше, чем у трансформаторов без симметрирующего устройства.