Вибір числа і потужності силових трансформаторів

При виборі числа і потужності силових трансформаторів важливими критеріями є надійність електропостачання, використання і витрати кольорового металу та використовувана трансформаторна потужність.

Число трансформаторів визначається за вимогами надійності електропостачання. Припустимо, що маємо дві схеми з одним та двома трансформаторами. Задача полягає в тому, щоб з двох схем обрати одну з найкращими показниками. Оптимальний варіант обирається на основі порівняння приведених річних витрат за кожним варіантом:

З_і = С_в.і + k_н.в · К_і + Y_і, (2.16)

де С_в.і – експлуатаційні витрати і–го варіанта;

За схемою з одним трансформатором наступає повна перерва живлення, а за схемою з двома трансформаторами, трансформатор, що залишився, з перевантаженням забезпечує живлення всіх споживачів.

Рисунок 2.7 – Картограма навантажень цеха

К_і – капітальні затрати і-го варіанта;

Y_і – збитки споживача енергії від перерв електропостачання [7, с. 95].

Правильний вибір числа і потужності трансформаторів на підстанціях промислових підприємств є одним із основних питань раціональної побудови системи електропостачання (СЕП). Як правило трансформаторів на підстанціях повинно бути не більше двох. Найбільш економічні однозмінні трансформаторні підстанції, які при централізованому резерві або зв’язкам по вторинній напрузі можуть забезпечити надійне живлення споживачів другоїі третьої категорій. При проектуванні СЕП, встановлення однозмінних трансформаторних підстанцій рекомендується при повному резервуванні електроприймачів першої і другої категорій по мережах низької напруги і для живлення електроприймачів третьої категорії, а також коли за потужністю і масою можлива заміна пошкодженого трансформатора впродовж однієї доби і при наявності централізованого резерву [7, с.102].

Вибір потужності трансформаторів відбувається [7, с. 103] виходячи з:

- розрахункового навантаження об’єкта електропостачання;

- числа годин використання максимуму навантаження;

- темпів збільшення навантаження;

- вартість електроенергії;

- допустимого перенавантаження трансформаторів і їх економічного завантаження.

Для вибору потужності цехових ТП необхідно знати середню розрахункову потужність за максимально завантажену зміну.

Сукупність допустимих навантажень, систематичних і аварійних перевантажень визначає навантажувальну властивість трансформаторів, в основу розрахунку якої покладене теплове порушення ізоляції трансформатора. Якщо не враховувати навантажуючу властивість трансформаторів, то можна необачно збільшити обрану встановлену потужність, що економічно не доцільно.

Якщо відома розрахункова потужність об’єкта S_p і коефіцієнт допустимого перевантаження β_т.доп, то номінальна потужність трансформатора, кВА, дорівнює:

, (2.17)

Навантаження трансформаторів потужністю вище номінальної допускається тільки при робочій і повністю вимкненій системі охолодження трансформатора.

Допускається при проектуванні СЕП промислових підприємств обирати потужність трансформаторів по умовам аварійних перевантажень, які визначені для попереднього навантаження трансформаторів, не перевищуючий 0,8 S_т.ном [7, с. 137].

На ТП звичайно встановлюються два однакових трансформатори такої потужності, щоб при виході одного з ладу, другий трансформатор забезпечив роботу основних споживачів на період відновлення пошкодженого обладнання.

Як вже раніше було зазначено електрообладнання виробничого цеху відноситься до другої категорії, а це означає що, електропостачання слід забезпечувати від двох незалежних джерел живлення, що мають взаємне резервування, і перерва в їх роботі при порушенні електропостачання від одного джерела живлення може бути допустимою на час, що необхідний для включення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної бригади.

Таким чином, врахувавши всі критерії вибору трансформаторів, встановлюємо на ТП два трифазниих трансформатора з номінальною потужністю S_ном = 250 кВА і вищою напругою 10 кВ.

Довідкові дані трансформатора заносимо до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 – Дані обраного трансформатора

Тип трансформатора	S_ном, кВА	Напруга, кВ	Втрати, кВт	і_хх, %	U_кз, %
ВН	НН	Р_хх	Р_кз
ТМ			0,4/0,23	0,66	3,7	2,3	5,5

Правильність вибору потужності трансформатора для ТП визначається по коефіцієнтах завантаження в нормальному і аварійному режимах [7, с. 7].

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі визначається за формулою:

, (2.18)

Коефіцієнт завантаження в аварійному режимі визначається за формулою:

, (2.19)

Розраховуємо втрати потужності в трансформаторі цехової ТП за формулою:

(2.20)

, (2.21)

де і – втрати активної і реактивної потужності в трансформаторах, (кВт, кВар);

n – кількість трансформаторів;

і – втрати холостого хода і короткого замикання;

S_p і S_н.тр – розрахункове навантаження і номінальна потужність трансформатора, кВА;

U_кз і I_хх – напруга короткого замикання і струм холостого ходу у відсотках від номінальних значень;

k_e - економічний еквівалент реактивної потужності, кВт/кВар.

Для трансформаторів 6…10 кВ k_e = 0,12 [6, с. 7].

Отже, втрати активної потужності згідно формули (2.20) складають:

кВт.

Реактивну потужність розраховуємо за формулою (2.21):

кВар.

Навантаження з врахуванням втрат буде становити:

P^* = P_pΣ +Δ P_тр, (2.22)

P^* =98,7+2,6= 101,3 кВт;

Q^* = Q_pΣ +Δ Q_тр, (2.23)

Q^* =137,1+14,7= 151,8 кВар.

Знаходимо повну потужність з врахуванням втрат:

, (2.24)

кВА.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 – Результати розрахунків навантажень

Розрахункове навантаження	S_н.тр, кВА	К_з.нр	К_з.ар	Втрати в трансформаторі	Навантаження з врахуванням втрат
P_pΣ, кВт	Q_pΣ, кВар	S_p, кВА	Δ P_тр, кВт	Δ Q_тр кВар	P^*, кВт	Q^*, кВар	S^*, кВА
98,7	137,1			0,34	0,68	2,6	14,7	101,3	151,8	182,5

Таким чином, на підставі результатів виконаних розрахунків для цехової ТП обираємо два масляних трансформатори з номінальною потужністю 250 кВА.

Рисунок 2.8 – Розміщення основних елементів електропостачання цеху

На рисунку 2.8, на плані виробничого цеху, показано розміщення цехової ТП з врахуванням розміщення основного виробничого устаткування та комунікацій.