Выбор числа и номинальной мощности трансформаторов

Число трансформаторов выбирается по расчетной нагрузке цеха с учетом требований к надежности электроснабжения потребителей, поэтому правильное определение расчетной нагрузки и категории приемников электрической энергии является основой для оценки важного свойства схемы электроснабжения – степени резервирования.

Наиболее простым решением является сооружение однотрансформаторных подстанций. Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе (корпусе) приемников электрической энергии 3 категории, а также 2 категории при наличии централизованного резерва. При нагрузках 1 категории, если их мощность не превышает 15 – 20 %, подстанции с одним трансформатором можно применять при обеспечении резервирования по связям на вторичном напряжении с соседней ТП [1].

Двухтрансформаторные подстанции следует применять при преобладании ПЭЭ 1 категории (более 30 % общей нагрузки цеха или корпуса) и ответственных ПЭЭ 2 категории, а также при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки. При этом номинальная мощность каждого трансформатора должна быть выбрана с расчетом, чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести всю нагрузку потребителей 1 категории.

Двухтрансформаторные ПС устанавливаются также в цехах с высокой удельной плотностью нагрузки (при σ ≥ 0,4 кВ∙А/м2).

Цеховые ТП с числом трансформаторов более двух, как правило, нецелесообразны и используются лишь при надлежащем обосновании необходимости их применения.

В цехах с расчетными нагрузками, значительно меньшими расчетных нагрузок крупных цехов, нецелесообразно сооружать ТП, а следует предусмотреть электроснабжение потребителей от РП на напряжение ниже 1000 В, которое получает питание от ТП соседнего цеха.

Число и номинальная мощность трансформаторов связаны между собой, поскольку при определенной расчетной нагрузке цеха число трансформаторов будет изменяться в зависимости от принятой единичной номинальной мощности трансформатора.

Выбор единичной номинальной мощности трансформатора целесообразно проводить на основании метода дисконтированных затрат.

В проектной практике цеховые трансформаторы часто выбирают без сравнения вариантов с различными единичными номинальными мощностями, исходя из величины расчетной нагрузки цеха и рационального коэффициента загрузки трансформатора в нормальном режиме работы с учетом перегрузочной способности трансформаторов в послеаварийном режиме работы при наличии взаимного резервирования.

Коэффициенты загрузки зависят от категории потребителей по надежности электроснабжения, от числа трансформаторов на цеховой подстанции и от способа резервирования. Согласно рекомендаций [1], при проектировании следует принимать следующие коэффициенты загрузки:

а) 0,65 ─ 0,7 – для двухтрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок 1 категории;

б) 0,7─0,8 – для однотрансформаторных подстанций при преобладании нагрузок 2 категории и наличии взаимного резервирования по перемычкам на вторичном напряжении с другими подстанциями;

в) 0,9─0,95 – при нагрузках 3 категории.

Коэффициенты загрузки согласно пунктам «а» и «б» определены с учетом перегрузочной способности трансформаторов в послеаварийном режиме (учет допустимой аварийной перегрузки).

При выборе числа и мощности трансформаторов следует учесть компенсацию реактивной нагрузки цеха.

Компенсация реактивной мощности в цеховой сети является одним из самых распространенных мероприятий по энергосбережению.

Наиболее часто применяются в цеховой сети в качестве источников реактивной мощности (ИРМ) низковольтные конденсаторные установки (НКУ), которые имеют ступенчатое регулирование реактивной мощности (количество и мощность ступени регулирования).

Применение НКУ позволяет уменьшить загрузку цеховых трансформаторов, кабельных линий напряжением выше 1000 В, трансформаторов ГПП и т.д.

Таким образом, выбор числа и номинальной мощности трансформатора должен решиться одновременно с выбором мощности КУ в сети напряжением до 1000 В. Порядок выбора следующий:

1. Выбирается номинальная мощность трансформатора Sнт.

2. Принимается КЗ как среднее значение из рекомендованных выше, т.к. в цехе могут быть приемники электрической энергии, относящиеся к различным категориям по надежности электроснабжения.

3. Определяется Nт.мин, которое округляется до большего целого числа – N т.

4. Определяется реактивная мощность Qт, которая может быть передана из сети выше 1000 В в сеть напряжением до 1000 В;

5. По балансу реактивной мощности для шин низшего напряжения ТП определяется необходимая мощность БК (КУ): QБК = Qр - Qт.

6. Выбираются конденсаторные установки с QБК.станд и распределяются между цеховыми трансформаторами пропорционально реактивной нагрузке каждого.

7. Определяется фактический коэффициент загрузки трансформатора.

Если окажется, что загрузка трансформаторов не соответствует первоначально принятой, то следует выбрать Sнт на одну ступень ниже или выше по шкале стандартных номинальных мощностей цеховых трансформаторов и весь расчет повторить.

В целях удобства эксплуатации и уменьшения складского резерва трансформаторов рекомендуется использовать на предприятии не более двух – трех их номинальных мощностей (типоразмеров).

Подробно вопросы выбора числа и мощности трансформаторов рассмотрены в [11].