5. Выбор числа и мощности трансформаторов для цеховых подстанций. Расположение цеховых подстанций.

Целью выбора трансформаторов цеховых п/ст является определение типа, количества, единичной мощности каждого места размещения, способа присоединения со стороны ВН и выхода на щит (шкаф, магистраль) НН.

Выбор числа и мощности трансформаторов для предприятий определяется применением одно- и двух трансформаторных цеховых п/ст.

Число цеховых трансформаторов определяется нагрузкой цеха, исключая высоковольтную, и требованиями надежности.

;

S_p- полная расчетная нагрузка цеха, определяемая при расчете нагрузок, k_з- коэффициент загрузки, S_ном - номинальная мощность трансформатора.

Наиболее простым и дешевым решением является применение одно-трансформаторных цеховых подстанций.

На крупных предприятиях имеющих складской резерв трансформаторов, их можно применять для питания ЭП III и даже II категории. Одно-трансформаторные подстанции могут применяться и для питания ЭП I категории, если их мощность не превышает 15-20% мощности трансформатора и возможно резервирование подстанций на вторичном напряжении перемычками с АРВ.

При установке одно-трансформаторных подстанций они могут быть закольцованы на стороне 0,4 кВ (т.е. соединены магистралями или кабельными линиями). Это обеспечивает сохранение электроснабжения при отключении любого трансформатора и возможность загрузки каждого трансформатора до номинального значения, считая нагрузку не максимальную P_max, а среднюю.

Двух трансформаторные цеховые подстанции применяются при преобладании потребителей первой и второй категории, в энергоемких цехах при большой удельной мощности нагрузки, достигающей 0,4 кВ/ и более, а также при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки.

Число и мощность трансформаторов цеховых подстанций являются взаимосвязанными величинами, поскольку при заданной расчетной нагрузки цеха P_p число трансформаторов будет меняться в зависимости от принятой единичной мощности КТП.

При выборе цеховых трансформаторов обычно приходится сравнивать трансформаторы КТП единичной мощностью 630, 100, 1600, 2500 кВА. Увеличение единичной мощности снижает общее количество установленных трансформаторов, но увеличивает протяженность сетей к ЭП на 0,4 кВ, а также затраты на коммутационную аппаратуру и др. связанное с ростом токов к.з.

В настоящее время, исходя из практики проектирования и эксплуатации, предпочтение отдается трансформаторам 1000 кВА (и в меньшей степени 630 кВА), т.е. эта мощность считается оптимальной.

Число и мощность трансформаторов зависят от распределения нагрузок по площади цеха, наличия места для расположения цеховых подстанций, характера и режима работы ЭП. Выбор цеховых трансформаторов осуществляется одновременно с решением задачи компенсации Q цеховых потребителей.

Для крупных цехов и комплексов выбор единичной мощности цеховых трансформаторов целесообразно осуществлять на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Значительное влияние на результаты расчетов оказывают стоимость активных потерь в трансформаторах и разницы в стоимости трансформаторов, которая для КТП значительна.

В проектной практике цеховые трансформаторы часто выбирают без технико-экономических расчетов, пользуясь коэффициентами загрузки трансформаторов и расчетной нагрузки цеха.

Для двух трансформаторных цеховых подстанций при преобладании нагрузок первой категории коэффициент загрузки трансформаторов k_з принимается в пределах 0,65-0,75. Для одно трансформаторных подстанций при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями. На вторичном напряжении мощность трансформаторов выбирается с учетом степени резервирования. Коэффициент загрузки цеховых трансформаторов может быть принят: при преобладании нагрузок II категории 0,7-0,8, а при нагрузках III категории 0,9-1.

Ориентировочно число и мощность трансформаторов можно выбрать также по удельной плотности нагрузки (кВА/ ). При S_уд<0,2 рекомендуется мощность трансформаторов не более 1000кВА, S_уд=0,2-0,3, S_ном = 1000,1600 кВА, S_уд>0,3, S_ном = 2500 кВА.

Если S_уд>0,4, кВА/ , то независимо от требований надежности электроснабжения целесообразно применять двух трансформаторные подстанции. Трансформаторы мощностью 630 кВА и менее рекомендуется применять для питания вспомогательных цехов и участков предприятий.

(дополнение) Выбор типа осуществляется в зависимости от требований окружающей среды. Для наружной установки применяют масляные трансформаторы. Для внутренней установки так же преимущественно рекомендуется применение масляных трансформаторов, но с ограничением по мощности и количеству. Для внутрицеховых подстанций с трансформаторами сухими или негорючим диэлектриком мощность трансформаторов, их количество, расстояние между ними, этаж, на который они могут быть установлены, не ограничиваются.

Трансформаторы с охлаждением негорючей жидкостью целесообразно применять в тех производственных помещениях, где по условиям среды, по количеству, значению, мощности и этажности нельзя применять масляные трансформаторы. Сухие трансформаторы мощностью не более 630-1000 кВА применяют главным образом в административных и общественных зданиях, где возможны большие скопления людей, а также на испытательных станциях, в лабораториях и других установках с ограничением по условиям пожарной безопасности.

Главное преимущество этих трансформаторов – отсутствие горючего масла. Поэтому их можно устанавливать непосредственно в производственных и других помещениях без ограничения суммарной мощности.С учетом токсичности и экологической опасности большинства негорючих жидкостей, применяемых для трансформаторов ТНЗ, рекомендуется замена во всех случаях их трансформаторами ТСЗ.Сухие трансформаторы обладают повышенным раздражаемым звуком, что следует учитывать при установке трансформаторов в местах с возможным присутствием людей.

Практика проектирования и эксплуатации показывает, что число типов и исполнений трансформаторов, применяемых на одном предприятии необходимо ограничивать.

Размещение цеховых подстанций.

С целью наибольшего приближения цеховых подстанций к ЭП сети до 1 кВ рекомендуется размещать их внутри цехов, встраивать или пристраивать в зависимости от производственных условий. По возможности внутрицеховые подстанции размещают в центре эл. нагрузок, что позволяет сократить протяженность сетей 0,4 кВ и уменьшить потери мощности и энергии в них. Если это сделать невозможно подстанция сдвигается в сторону источника питания.

Для цехов небольшой ширины и для случая, когда часть нагрузок расположена за пределами цеха, а также при затруднительном размещении подстанции внутри цеха применяют ТП встроенные в цех или пристроенные к нему. Встроенные и пристроенные подстанции выход из камер с масляными трансформаторами непосредственно наружу зданий.

Возможно применение цеховых ТП с размещением щита НН в цехе, а трансформатора снаружи около питаемых им производственных зданий. В результате подстанция занимает значительно меньшие площади цеха, чем встроенная. Такая открытая установка маслонаполненных трансформаторов допускается только у стен зданий с производствами категории Г и Д (по противопожарным нормам).

Отдельно стоящие закрытые цеховые подстанции применяются тогда, когда невозможно разместить ТП внутри цехов или у наружных их стен по требованиям технологий или пожаро- и взрывоопасности производства. Отдельно стоящие ТП могут применяться также для небольших предприятий при значительной разбросанности электрических нагрузок по всей территории.

Внутрицеховые подстанции целесообразны главным образом в многопролетных цехах большой ширины и в машинных залах. В производственных помещениях трансформаторы и КТП устанавливаться открыто, в камерах и в отдельных помещениях.

На каждой открыто установленной внутрицеховой подстанции могут применяться масляные трансформаторы с суммарной мощностью до 3,2 МВА. При этом расстояние в свету между трансформаторами разных КТП должно быть не менее 10м. Если масленый трансформатор установлен в закрытой камере (КТП в отдельном помещении) внутри производственного помещения, то расстояние не нормируется. В одном помещении внутрицеховой подстанции рекомендуется устанавливать не более трех КТП с маслеными трансформаторами, суммарная мощность не более 6,5 МВА.

Комплектные ТП 6-10 кВ общего назначения для внутренней установки выпускаются одно и двух трансформаторными с трансформаторами ТМФ, ТМЗ, ТСЗ, ТНЗ.

Шкала трансформаторов стандартная: 100, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Все КТП выпускаются со вторичным напряжением 0,4 кВ, модифицированные 2КТПМ-1000-6 и 2КТПМ-2500-10 выпускаются на напряжение 0,69 кВ.

Если возникает необходимость установки трансформаторов в одном помещении с РУ напряжением до 1 кВ и более, то допускается совместная установка одного масленого трансформатора до 630 кВА или двух мощностью до 400 кВА каждый .

Трансформаторные помещения не допускается размещать под помещениями с мокрыми процессами, а также над и под помещениями где может находиться более 50 человек.