Выбор трансформаторов подстанции

Подстанции предназначены для приема, преобразования и распределения электроэнергии.

Цеховая трансформаторная подстанция (ТП) преобразует энергию одного напряжения 6–10 кВ в электроэнергию другого напряжения 0, 4/0, 23 или 0, 66/0, 4 кВ и служит для питания одного или нескольких близлежащих цехов или отделений большого цеха.

Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером электрической нагрузки, экономической целесообразностью режима работы трансформаторов, возможностью резервирования питания электроприемников при отключении одного из трансформаторов. Трансформаторы желательно должны быть однотипны. Количество цеховых ТП влияет на затраты распределительных устройств 6–20 кВ, внутризаводские и цеховые электрические сети. Однотрансформаторные подстанции применяются при наличии централизованного резерва и при взаимном резервировании трансформаторов по линии низшего напряжения соседних ТП для потребителей второй категории, при наличии в сети 380–660 В небольшого количества (до 35) потребителей I категории при соответствующем построении схемы, а такое для потребителей третьей категории при наличии централизованного резерва.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется применять при преобладании потребителей первой категории, для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (насосные и компрессорные станции), для цехов с высокой удельной плотностью нагрузки (выше 0, 5–0, 7 кВ∙ А/м). Цеховые ТП с числом трансформаторов более двух экономически нецелесообразны и применяются в виде исключения, если имеются мощные электроприемники, сосредоточенные в одном месте, или если нельзя рассредоточить подстанции по условиям технологии или окружающей среды.

Загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности электроснабжения электроприемников, от числа трансформаторов и способа резервирования.

Коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях приведены в табл. 4.1.

Коэффициенты загрузки в первых двух случаях определены исходя из необходимого взаимного резервирования при выходе из работы одного из трансформаторов с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе трансформатора, резервирующего аварийный.

Допускается перегрузка одного трансформатора до 140 % в аварийном режиме продолжительностью до 5 суток, но не более 6 часов в сутки, т. е. при графиках средней плотности.

Таблица 4.1

Коэффициенты загрузки трансформаторов на подстанциях

Цеховые ТП выполняются комплектными (КТП) и во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания, устанавливают открыто внутри цеха или снаружи (КТПН).

Выбор КТП (КТПН) и типов трансформаторов производится по [6, 12]. Желательно, чтобы число типов трансформаторов было не более трех, видов охлаждения – один, один завод изготовитель КТП.

Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП производится на основании следующих исходных данных:

– расчетная нагрузка ТП за наиболее загруженную смену, кВ∙ А;

– категория надежности потребителей;

– экономическая плотность электрической нагрузки, кВ∙ А/м;

– величина реактивной нагрузки, кВ∙ Ар;

– коэффициент загрузки в нормальном режиме, К _з;

– коэффициент нагрузки в аварийном режиме, К _ав;

– допустимое число типогабаритов трансформаторов.

Следует иметь в виду, что при нагрузке в цехе S _р, меньшей 400 кВ∙ А, целесообразно решать вопрос об ее объединении с нагрузкой рядом расположенного цеха, а при S _р > 400 кВ∙ А в цехе рационально устанавливать свою ТП.

Экономически целесообразная мощность трансформаторов TП S _эт выбирается по экономической плотности нагрузки

, (4.1)

где F – площадь цеха.

Выбрав по табл. 4.2 S _эт, определяется необходимое количество трансформаторов для питания рассматриваемой нагрузки, шт.:

. (4.2)

Полученное число округляется до ближайшего большего целого числа. На основе анализа схемы электроснабжения и определения удельных затрат на передачу реактивной мощности с учетом постоянных капитальных затрат [4] находят экономически оптимальное число трансформаторов N _т.э. После уточнения полной мощности трансформатора по каталогам выбирают тип трансформатора, записывают его параметры.

Таблица 4.2

Экономически целесообразная мощность трансформаторов

Примечание. При расчете потерь холостого хода в трансформаторах необходимо учитывать их увеличение при увеличении срока службы более 20 лет. Потери возрастают в среднем на 1, 75 % в год [16].