Выбор трансформаторов на цеховой подстанции

 

 В этой части необходимо выбрать мощности трансформаторов каждой цеховой подстанции и проверить правильность выбора Порядок выбора трансформатора:

1. Рассчитать мощность цеха в максимально загруженную смену по формуле 4.1.

                                                                                                                           (4.1)

где Sц   - полная мощность цеха в наиболее загруженную смену

         Рц   - активная мощность цеха в наиболее загруженную смену

          соsφ – коэффициент мощности

 

2. Рассчитать примерную мощность цехового трансформатора

                                                                                                     (4.2)

где S~ - примерная мощность цехового трансформатора

         Sц   - мощность цеха в наиболее загруженную смену

          n - количество трансформаторов в цехе

          β= 0,75 - рекомендуемый коэффициент нагрузки.

 

1. Выбрать трансформатор по таблице в [2].

 

2. Рассчитать фактический коэффициент загрузки трансформатора

                                                                                                        (4.3) 

где β - коэффициент загрузки

   Sц   - мощность цеха в наиболее загруженную смену

    n - количество трансформаторов в цехе

   Sтр   - мощность выбранного трансформатора

Если коэффициент загрузки трансформатора β=(0,5÷0,8) трансформатор выбран правильно

 

3. В случае двухтранформаторных подстанций необходимо проверить трансформатор на перегрузочную способность, для этого надо рассчитать коэффициент перегрузки

                                                                                                         (4.4)

где k_п - коэффициент загрузки

   S1 и 2     - мощность потребителей цеха первой и второй категории

    Sтр   - мощность выбранного трансформатора

 

При отсутствии данных 15% мощности цеха можно считать потребителями третьей категории.

Если коэффициент перезагрузки трансформатора k_п ≤ 1,4 трансформатор выбран правильно

 

Годовой график нагрузки

 

График нагрузки представляет собой графическое изображение нагрузок. Суточный график характеризует изменение нагрузки в течение суток. Он зависит от характера производства и имеет ступенчатую форму с дискретностью по времени 0,5часа, по величине нагрузки – 5%.

Годовой график показывает длительность работы электроустановок в течение года с различными нагрузками и имеет ступенчатую форму. Его строят на основании двух суточных графиков: зимнего и летнего. При этом принимается продолжительность зимнего периода 213суток, летнего -152. За 100% нагрузки принимается установленная мощность. Для промышленных предприятий годовой график нагрузок строят по суточным графикам нагрузок в рабочие и выходные дни.

 

Порядок построения годового графика:

1. По суточным графикам определить продолжительность максимальной нагрузки (100%)_. Если полной нагрузки в течении суток нет, берется максимальная из имеющихся.

2. Определяют продолжительность этой нагрузки в течение года.

       Т_n% =t_n%з· К                                                                        (5.1)

где t_n% - продолжительность нагрузки

     К-количество дней в году

     Для рабочих дней (график 1) принимаем К=250, для выходных – (график 2) К=115.

3. На графике по оси отложить по оси абсцисс (горизонтальной) продолжительность нагрузки Т_n%, а по оси ординат (вертикальной) величину нагрузки n%.

4. Определить продолжительность следующей по величине нагрузки.

5. Повторять п.2-4 для всех нагрузок суточных в порядке убывания.

 

  

 

После построения годового графика определяют время максимальной нагрузки, то есть время, в течение которого потребитель работая с максимальной нагрузкой выработает такое же количество электроэнергии, что и при работе с переменной нагрузкой.

        Тмакс = 1· Т_100%+0,95· Т_95%+0,9·Тt_90%+…+0,1·Тt_10%                       (5.2)

где Тмакс - время максимальной нагрузки, час;

    Т_n%- продолжительность нагрузки n% в течение года.

 

Определяется годовой расход электроэнергии

Wгод=Pуст ·Тмакс                                                                                        (5.3)

Wгод - годовой расход электроэнергии, квт·час;

Pуст – установленная мощность, кВт

Тмакс - время максимальной нагрузки, час.

 

 

Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформатора

 

Задача заключается в том, чтобы из двух вариантов выбрать один с лучшими технико-экономическими показателями. Сравниваются варианты использования трансформатора, мощностью рассчитанной по формулам 4.2¸4.4 и следующего по мощности трансформатора.

 

1.Стоимость потерь.

 Сп =Ц DР Тмакс                                                                                          (6.1)

где Сп - стоимость потерь, тыс. руб.

      Ц - стоимость электроэнергии по тарифу руб/кВт×час

      DР - потери активной энергии, кВт,

      Тмакс - время работы в год с максимальной нагрузкой тыс. час.

 

Потери активной электроэнергии определяются потерями в меди, которые зависят от загрузки трансформатора, и потерями в стали. Кроме того активная мощность теряется как при передаче активной, так и реактивной энергии.

       DР = DP'xx +bDP'м                                                                            (6.2)

где DР – потери активной энергии

     DP'xx – потери в стали, кВт;

     b - коэффициент занрузки трансформатора

     DP'м – потери в меди.

 

1) потери в меди

               DР'м = DРм + Кэк DQ                                                          (6.3)

где DРм - потери в меди при работе с номинальной нагрузкой (справочник), кВт;

   Кэк = 0,05¸0,06 - экономический коэффициент реактивной мощности;

   DQ - потери в меди при передаче реактивной мощности, кВА;

 

   DQ = Sном ×uкз /100%                                                                      (6.4)

где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВА

    uкз - напряжение короткого замыкания (справочник)

 

2) потери в стали

 DP'xx  = DPxx + Кэк DQхх                                                                        (6.5)

где DP'xx  - потери в стали, кВт

    DPxx - потери холостого хода (справочник), кВт

    Кэк - экономический коэффициэнт мощности,

   DQхх - потери в стали при передаче реактивной мощности, кВА;

 

DQхх = Sном iхх /100%                                                                             (6.6)

где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВА

     iхх - ток холостого хода (справочник)

 

 

2. Стоимость амортизационных отчислений

     Са = рт Кт / 100%                                                                             (6.7)

где Са - амортизационные отчисления, тыс.руб.

     Кт - стоимость трансформатора, тыс. руб.

     рт = 5% - норма амортизационных отчислений

 

3. Стоимость отчислений на обслуживание

    Со = ро Кт /100%                                                                                  (6.8)

где Со - отчисления на обслуживание, тыс. руб.

      Кт - стоимость трансформатора, тыс. руб.

      ро = 1% - норма отчислений на обслуживание

 

4. Ежегодные эксплуатационные расходы

      С = Сп+Са+Со                                                                                   (6.9)

где С - ежегодные эксплуатационные расходы, тыс.руб

     Сп - стоимость потерь, тыс руб

     Са - амортизационные отчисления, тыс. руб

     Со - отчисления на обслуживание тыс. руб.

 

5. Сравнивается срок окупаемости трансформатора

    Ток = Кт1 - Кт2 / (С1-С2)                                                                      (6.10)

где Кт - стоимость трансформатора, тыс. руб.

С - ежегодные эксплуатационные расходы тыс. руб.

 

Если Ток < 7лет, то выбирают трансформатор большей мощности с учетом переспективы развития предприятия.