Трансформаторы цеховых подстанций и их выбор

В цеховых ТП, как правило, применяются трансформаторы мощно­стью до 2500 кВ-А с первичным напряжением 6—10 кВ и естествен­ным охлаждением, заполненные маслом или негорючим жидким ди­электриком, естественным воздушным охлаждением и су­хой изоляцией, а также с литой изоляцией. При установке в специаль­ных камерах применяются трансформаторы с открытыми изолятора­ми и расширителем для масла. В КТП устанавливаются трансформа­торы без расширителя в защищенном исполнении, у которых изолято­ры закрыты кожухом и в баке под небольшим избыточным давлени­ем имеется азотная подушка для защиты жидкого диэлектрика (мас­ла, совтола и т.п.) от воздействия окружающей среды. Такие транс­форматоры допускается устанавливать как внутри, так и вне зданий. Приведем примеры расшифровки обозначений типов трансформато­ров:

-ТМ-1000/6 — трехфазный масляный трансформатор открытого исполнения с S_aoH=1000 кВ-А и первичным напряжением 6 кВ;

- ТМВМЗ-630/10 — трехфазный масляный трансформатор с витым пространственным магнитопроводом, в защищенном исполнении с 5 =630 кВ-А и первичным напряжением 10 кВ;

-ТМЗ-1600/10 — трехфазный масляный трансформатор в защи­щенном исполнении с S_u = 1600 кВ-А и первичным напряжением 10 кВ;

-ТНЗ-1600/10 — то же, но с негорючим диэлектриком;

-ТСЗЛ-1600/10 — то же, но с естественным воздушным охлажде­нием и литой изоляцией.

Трансформаторы цеховых подстанций допускают регулирование вторичного напряжения в диапазоне ±5 % относительного номиналь­ного значения с помощью переключателя без возбуждения (ПБВ).

Для внутрицеховых ТП рекомендуется преимущественно примене­ние сухих трансформаторов, для встроенных и пристроенных — мас­ляных при условии выкатки их на улицу. Применение совтоловых трансформаторов не рекомендуется по экологическим соображениям. Питание однофазных электроприемников на напряжении до 1 кВ на промышленных предприятиях осуществляется от трехфазных трансформаторов. При этом следует учитывать, что при однофазной нагрузке величина тока в любой фазе не должна превышать номинального значе­ния. Например, трансформатор с 5_|ом= 1000 кВ-А при включении однофазной нагрузки между двумя фазами (на одно из линейных напряжений) может быть загружен на мощность 2-1000/3 = 667 кВ-А, а при включении однофазной нагрузки между одной из фаз и нулем (на одно из фазных напряжений) на величину 0,25-1000/3=83 кВ-А при схеме Y/Y₀ и 0,75-1000/3=250 кВ-А — при схеме Л/У₀.

Выбор мощности трансформаторов осуществляется на основе тех­нико-экономических расчетов, исходя из полной расчетной нагрузки объекта, удельной плотности нагрузки, затрат на питающую сеть до 1 кВ, стоимости потерь электроэнергии в трансформаторах и питаю­щей сети до 1 кВ, а также других факторов. При рассредоточенной нагрузке единичная мощность цехового трансформатора ориентиро­вочно может быть принята по величине плотности нагрузки, опреде­ляемой по выражению

(1)

где S_p — расчетная полная мощность нагрузки объекта (корпуса, цеха, отделения и т.д.); F — производственная площадь объекта.

При открытой установке КТП в цехе рекомендуется устанавливать трансформаторы с единичной мощностью:

1000 и 1600 кВ-А — при 5_у < 0,2 кВ-А/м²;

1600 кВ-А — при 5_у= 0,2-Ч),5 кВ-А/м²;

2500 и 1600 кВ А — при s_y > 0,5 кВ-А/м².

При установке КТП в отдельных помещениях принимаются следу­ющие значения S_ном:

1000 и 1600 кВ-А — при s_y < 0,15 кВ-А/м²;

1600 кВ-А — при s_y= 0,15—0,35 кВ-А/м²;

2500 кВ-А — при / > 0,35 кВ-А/м².

При s > 0,35 кВ-А/м² допускается также применение трансформа­торов мощностью 1600 кВ-А.

Трансформаторы мощностью до 630 кВ-А применяются при малой плотности нагрузок, в частности на мелких и средних объектах, на периферийных участках крупных предприятий, для административных зданий, клубов и т.п.

В тех случаях, когда нагрузка носит сосредоточенный характер, выбор единичной номинальной мощности по критерию s не следует осуществлять. При значительном числе устанавливаемых цеховых ТП на энергоемких производствах рекомендуется унифицировать еди­ничные мощности трансформаторов. Количество типоразмеров цехо­вых трансформаторов на предприятии должно быть минимальным (не более 2—3), так как большое разнообразие создает неудобства в эксплуатации и вызывает затруднения в обеспечении складского ре­зерва и взаимозаменяемости трансформаторов.

При выборе трансформаторов необходимо учитывать их перегру­зочную способность, которая зависит от графика нагрузки и от пред­шествующей послеаварийному режиму загрузки трансформатора.

Электроснабжение промышленных потребителей напряжением до 1 кВ обычно осуществляется от одно-, двух- и трехтрансформаторных подстанций.

Нагрузка трансформатора однотрансформаторной подстанции дол­жна быть примерно равна номинальной мощности (но не превышать ее). Коэффициент загрузки трансформаторов двухтрансформаторных подстанций, питающих преимущественно электроприемники второй категории, в нормальном режиме должен быть равен 0,85 — 0,9. При этом в послеаварийном режиме неответственные электроприемники подлежат отключению.

Мощность трансформаторов двух- и трехтрансформаторных под­станций, при необходимости резервирования электроснабжения, выби­рается из условия питания всей нагрузки в послеаварийном режиме с учетом перегрузочной способности трансформаторов. Этот фактор вызывает недоиспользование трансформаторной мощности в нормаль­ном режиме. В общем случае при необходимости полного питания коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном режиме и послеаварийном режиме _та связаны такими соотношениями:

= 0,5 _та — для двухтрансформаторных подстанций;

= 0,666 _та — для трехтрансформаторных подстанций.

Таким образом, мощность трансформаторов подстанции зависит от коэффициента _та. Проведенные исследования показали, что для масляных трансформаторов при длительности послеаварийного режима не менее 6 ч (время, необходимое для замены отказавшего трансфор­матора) значение _та <1,4. Для сухих трансформаторов предельная величина _та = 1,2

По значению р_та осуществляется выбор автоматических выключа­телей в цепи трансформаторов и сечения сборных шин РУ до 1 В.

При известном числе трансформаторов N номинальная мощность трансформатора определяется по выражению

(2)

Если величина s_ikm известна, то число трансформаторов вычисля­ется по формуле (3)

При проектировании СЭС промышленных объектов выбор числа и мощности силовых трансформаторов, как правило, осуществляется в процессе расчета компенсации реактивной мощности.

Для питания электросварочных установок специальные трансфор­маторы (с пониженным значением £/_к) выбираются с Р_т = 0,7 — 0,8, а обычные — с Р_т= 0,25 — 0,5. Максимальные значения Р_т принима­ются при использовании в цехе только стыковых или шовных машин, а также при наличии большого числа (более 50) точечных машин контактной сварки. При значительных сварочных нагрузках в некото­рых случаях может оказаться целесообразной параллельная работа питающих трансформаторов.