Wybór liczby i mocy transformatorów

Właściwy dobór liczby i mocy transformatorów w stacjach elektroenergetycznych przedsiębiorstw przemysłowych jest jednym z ważnych zagadnień zasilania i budowy racjonalnych sieci. W normalnych warunkach transformatory muszą dostarczać energię wszystkim użytkownikom przedsiębiorstwa przy ich obciążeniu znamionowym.

Liczba transformatorów w podstacji jest określona wymogiem niezawodności zasilania. W takim podejściu najlepszym rozwiązaniem jest zainstalowanie dwóch transformatorów, zapewniających nieprzerwane zasilanie. użytkowników warsztatu dowolnej kategorii… Jeśli jednak w serwisie instalowane są tylko odbiorniki kategorii II i III, to zwykle bardziej ekonomiczne są pojedyncze podstacje transformatorowe.

Przy projektowaniu sieci w instalacji, montaż rozdzielni jednotransformatorowych przeprowadza się w przypadku zwarcia odbiorców poprzez sieć niskiego napięcia, a także gdy możliwa jest wymiana uszkodzonego transformatora w określonym czasie.

Ryż. 1 Schematy zasilania warsztatowego z jednym (a) i dwoma (b) transformatorami

Podstacje dwutransformatorowe są używane przy znacznej liczbie użytkowników kategorii II lub w obecności użytkowników kategorii I. Ponadto zalecane są podstacje z dwoma transformatorami o nierównym dziennym i rocznym harmonogramie obciążenia przedsiębiorstwa, z sezonowym trybem pracy ze znaczną różnicą w obciążeniu zmianowym. Następnie, gdy obciążenie maleje, jeden z transformatorów zostaje wyłączony.

Problem doboru liczby transformatorów polega na wyborze spośród dwóch wariantów (rys. 1 aib) wariantu o najlepszych wskaźnikach technicznych i ekonomicznych. Optymalna wersja schematu zasilania jest wybierana na podstawie porównania obniżonych kosztów rocznych dla każdego wariantu:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

gdzie Ce, i — koszty eksploatacji i-tego wariantu, kn, e — standardowy współczynnik sprawności, Ki — koszty kapitałowe dla i-tego wariantu, Ui — straty odbiorców z powodu przerwy w zasilaniu.

Należy zauważyć, że w przypadku rys. 1 lit. a) następuje całkowita awaria zasilania i tutaj nie można uwzględnić zasilania odbiorców linią rezerwową na napięcie 0,4 kV, gdyż taki układ jest podobny do układu dwutransformatorowego, ale ma gorszą wydajność ze względu na do długiej linii od 0,4 kV...

Przy porównywaniu opcji istotną rolę odgrywa kwestia przyszłego rozwoju przedsiębiorstwa. Na przykład, jeśli w sklepie są obecnie tylko użytkownicy z drugiej kategorii, warto rozważyć opcje. Ale jeśli po roku planowane jest ponowne wyposażenie produkcji i pojawienie się w sklepie konsumentów pierwszej kategorii, to oczywiście konieczne jest wybranie opcji z dwoma transformatorami.

Zasadniczo instalacja dwóch transformatorów zapewnia niezawodne zasilanie odbiorców. Oznacza to, że w przypadku uszkodzenia jednego transformatora drugi, biorąc pod uwagę swoją przeciążalność, zapewnia 100% niezawodność zasilania w czasie naprawy transformatora.

Ale zdarzają się przypadki, gdy moc istniejących dwóch transformatorów staje się niewystarczająca do zasilania wszystkich odbiorników, na przykład podczas instalowania mocniejszych urządzeń, zmiany trybu pracy odbiorników elektrycznych itp. Następnie rozważane są opcje instalacji transformatorów o większej mocy w podstacji lub zainstalowania trzeciego transformatora w celu pokrycia zwiększonej mocy.

Preferowana wydaje się druga opcja, ponieważ zwiększa się niezawodność podstacji, nie ma potrzeby sprzedawania starych transformatorów, a koszt inwestycyjny instalacji trzeciego transformatora jest z reguły znacznie niższy niż w przypadku ponownego wyposażenia całej podstacji .

Ale ta opcja nie zawsze jest możliwa, na przykład przy gęstej zabudowie terytorium przedsiębiorstwa po prostu może nie być wystarczająco dużo miejsca na dodatkowy transformator. Z drugiej strony istnieje znaczna złożoność obwodów, która może nie być możliwa, gdy transformatory działają równolegle. W związku z tym rozpatrywanie różnych opcji odbywa się indywidualnie dla każdego przypadku.

Oprócz wymagań niezawodnościowych przy doborze ilości transformatorów należy wziąć pod uwagę sposób pracy odbiorników. Na przykład, przy niskim współczynniku wypełnienia krzywej obciążenia, ekonomicznie możliwe jest zainstalowanie nie jednego, ale dwóch transformatorów.

NA duże stacje transformatorowe, GPP, z reguły liczba transformatorów jest wybierana nie więcej niż dwa. Wynika to głównie z faktu, że koszt aparatury łączeniowej po stronie wyższego napięcia przedsiębiorstwa jest porównywalny z kosztem transformatora.

Dobór transformatorów według mocy

Zaleca się wybranie mocy transformatorów GPP i transformatorów warsztatowych (z wyjątkiem przypadków gwałtownie zmiennego harmonogramu obciążenia), zaleca się wybranie średniego obciążenia dla najbardziej obciążonej zmiany, a następnie sprawdzenie i dostosowanie zgodnie z określonym zużyciem energii przez jednostka produkcji uzyskana w wyniku badań obciążeń elektrycznych przedsiębiorstw.

W celu ciągłego zasilania obciążeń pierwszej i drugiej kategorii zaleca się zainstalowanie dwóch transformatorów o współczynniku obciążenia w trybie normalnym 0,6 — 0,7 na GPP przedsiębiorstw przemysłowych.

Zaleca się przyjmowanie następujących współczynników obciążenia dla transformatorów stacji elektroenergetycznych: dwutransformatorowy z dominującym obciążeniem pierwszej kategorii — 0,65 — 0,7, jednotransformatorowy z dominującym obciążeniem drugiej kategorii i redundancją dla zworek napięcia wtórnego — 0,7 — 0,8.

Liczbę i moc transformatorów warsztatowych należy dobrać na podstawie obliczeń techniczno-ekonomicznych. Jednocześnie w pierwszym przybliżeniu moc transformatorów w sieciach o napięciu 380 V można przyjąć na podstawie następujących gęstości właściwych obciążeń: do 1000 kVA przy gęstościach do 0,2 kV-A/m2, 1600 kVA przy gęstościach 0,2 — 0,3 kVA/m2, 1600 — 2500 kVA przy gęstościach 0,3 kVA/m2 i więcej.

Skala standardowych mocy transformatorów mocy

W naszym kraju przyjęto jedną skalę mocy transformatorów. Wybór racjonalnej skali jest jednym z głównych zadań optymalizacji przemysłowych systemów elektroenergetycznych. Obecnie istnieją dwie skale mocy: z krokiem 1,35 iz krokiem 1,6. Oznacza to, że pierwsza skala obejmuje moce: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA itd., a druga obejmuje 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA itd. Transformatory pierwszej skali mocy, które obecnie nie są produkowane i są stosowane na już istniejących stacjach transformatorowych, a druga skala mocy jest wykorzystywana do projektowania nowych stacji transformatorowych.

Należy zauważyć, że skala o współczynniku 1,35 jest bardziej korzystna pod względem obciążenia transformatora. Na przykład, gdy dwa transformatory pracują ze współczynnikiem obciążenia 0,7, gdy jeden z nich jest wyłączony, drugi jest przeciążony o 30%. Ten tryb pracy spełnia wymagania warunków pracy transformatora. W ten sposób można w pełni wykorzystać jego moc.

Przy dopuszczalnym przeciążeniu 40% następuje niepełne wykorzystanie mocy zainstalowanej transformatorów o skali 1,6.

Załóżmy, że dwa transformatory stacji transformatorowej pracują oddzielnie, a obciążenie każdego z nich wynosi 80 kVA, przy odłączeniu jednego z nich drugi musi dostarczać obciążenie 160 kVA.Nie można zaakceptować opcji zainstalowania dwóch transformatorów o mocy 100 kVA , ponieważ w tym przypadku przeciążenie wyniesie 60%, gdy jeden transformator nie będzie działać. Przy instalacji transformatorów 160 kVA powoduje to ich obciążenie w trybie normalnym tylko o 50%.

Korzystając ze skali z krokiem 1,35, można zainstalować transformatory o mocy 135 kVA, wtedy ich obciążenie w trybie normalnym wyniesie 70%, aw przypadku przeciążenia awaryjnego nie więcej niż 40%.

Na podstawie tego przykładu widać, że skala z krokiem 1,35 jest bardziej racjonalna. A około 20% mocy produkowanych transformatorów nie jest wykorzystywane. Możliwym rozwiązaniem tego problemu jest instalacja dwóch transformatorów w stacji transformatorowej o różnej mocy. Rozwiązanie to nie może być jednak uznane za technicznie racjonalne, ponieważ w przypadku wyłączenia z eksploatacji transformatora o większej mocy pozostały transformator nie pokryje całego obciążenia warsztatu.

Powstaje naturalne pytanie: jaki jest powód przejścia na nowy zestaw zdolności? Odpowiedź leży oczywiście w zmniejszeniu różnorodności pojemności w celu ujednolicenia sprzętu: nie tylko transformatorów, ale także w bliskiej odległości od nich (przełączniki, rozłączniki obciążenia, odłączniki itp.).

Na podstawie tego wszystkiego, co zostało powiedziane, dobór liczby i mocy transformatorów do zasilania podstacji zakładowych odbywa się w następujący sposób:

1) liczbę transformatorów stacji transformatorowej ustala się na podstawie niezawodności zasilania z uwzględnieniem kategorii odbiorników;

2) dobiera się najbliższe warianty zasilania wybranych transformatorów (nie więcej niż trzy), uwzględniając ich dopuszczalne obciążenie w trybie normalnym i dopuszczalne przeciążenie w trybie awaryjnym;

3) ekonomicznie wykonalne rozwiązanie jest określone przez nakreślone opcje, dopuszczalne w określonych warunkach;

4) uwzględnia się możliwość rozbudowy lub rozbudowy stacji transformatorowej i rozważa się kwestię ewentualnej instalacji transformatorów o większej mocy na tych samych fundamentach lub przewiduje się możliwość rozbudowy stacji poprzez zwiększenie liczby transformatorów.