38. Выбор места расположения трансформаторный подстанции.

Проектирование системы электроснабжения предприятия предусматривает рациональное раз­мещение на ее территории заводской и цеховых подстанций.

Местоположение заводской (ГПП) и цеховых подстанций (ТП) должно быть вблизи центра их нагрузок, что сокращает протя­женность а следовательно, стоимость и потери в питающих и распределительных сетях электроснабжения предприятия.

Под условным центром электрических нагрузок понимают точку размещения подстанции на генеральном плане предприятия, в которой обеспечивается минимум расхода цветных металлов (в нефтяной промышленности – Al, в горной – Cu).

Объём цветного металла можно представить в виде произведения суммы сечений на длину проводников:

V = ΣS_к · l_к

Потери в проводнике:

Т.к. R_к cosφ намного больше X_к sinφ, то последней величиной можно пренебречь: X_к sinφ = 0.

_{| · Uк}

где x_к, y_к, x₀, y₀ – координаты концов и начал проводников.

Координаты места расположения ТП таким образом определятся:

Для нахождения места их размещения на генплан предприятия нано­сится картограмма нагрузок Р_i представляющая собой окружности, площади которых πR_i² в выбранном масштабе m равны расчетной нагрузке Р_i, соответствующих цехов. Следовательно, если Р_i = π R_i ², то:

где m — масштаб для определения площади круга, кВт/м².

Для нахождения масштаба активной мощности используют величину наименьшей нагрузки P_нм:

R_нм – наименьший визуально воспринимаемый радиус.

Имея картограмму нагрузок цеха и координаты х_i, у_i, их расположения на генплане предприятия, можно определить центр электрических нагрузок, координа­ты которой будут:

Местоположение ТП уточняют с учетом наличия ограни­чений по прокладке электрических сетей вне и внутри предприятия и сравнивают приведенные затраты на их сооружение при различ­ном местоположении подстанций.

39. Выбор числа и мощности трансформаторов.

Для правильного выбора числа и мощности трансформаторов необходимо иметь следующие данные:

1) расчётные нагрузки;

2) сведения об электрических нагрузках и их категориях надёжности.

1-трансформаторные подстанции применяются при наличии электроприёмников 2-й и 3-й категорий надёжности электроснабжения.

2-трансформаторные подстанции применяются при наличии электроприёмников 1-й категории надёжности электроснабжения, а также в следующих случаях:

1) для цехов с высокой плотностью электрической нагрузки (больше 0,5…0,7 кВА/м²);

2) при неравномерном графике электрических нагрузок;

3) при расширении подстанции;

4) при наличии потребителей 2-й категории и отсутствии складского резерва.

Их также применяют в случае, если возможность установки одного трансформатора лимитирована габаритами.

Для 1-трансформаторной подстанции мощность трансформатора определяется:

где P_р – расчётная мощность, K_доп = (1,3…1,4) – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора:

I_доп – допустимый ток, I_н.т – номинальный ток трансформатора.

Перегрузочная способность трансформатора зависит от коэффициента заполнения графика K_з.г., от продолжительности максимальной нагрузки, от среднегодовой температуры окружающей среды Ө_с.г. и от вида охлаждения трансформатора K''_доп ≤ 0,15 (определяется максимальной нагрузкой трансформатора).

Если в летнее время трансформатор в часы максимальных нагрузок нагружен меньше номинальной мощности, то в зимние месяцы допускается перегрузка трансформатора на 1% за каждый процент недогрузки летом.

В случае 2-трансформаторной подстанции стремятся иметь 2 одинаковых по мощности трансформатора. Мощность каждого трансформатора выбирается из условия обеспечения электроэнергией всех потребителей 1-й категории, а также части потребителей 2-й категории, нарушение электроснабжения которых может привести к существенному хозяйственному ущербу:

S_т.2 ≥ S_{1-й катег.} – мощность одного их 2-х трансформаторов.

Последовательность расчёта мощности трансформаторов:

1) K_М = f (n_э; K_иа);

2) P_М, Q_М, S_М;

3) Потери в трансформаторе:

∆P_Т = 0,02 S_М;

∆Q_Т = 0,1 S_М;

4) S_Т ≥ S_Р = 0,7 (S_М + ∆S_Т)

Упрощённая формула:

Коэффициент загрузки:

где S_Н.Т. – номинальная мощность трансформатора.

В послеаварийных режимах допускается перегрузка масляных трансформаторов в течение 6 часов в сутки, но не более 5 суток подряд. Кроме того, мощность 2-трансформаторной подстанции должна обеспечивать отклонение напряжения по нижней границе не более, чем на 5%.

Окончательный выбор мощности трансформатора при наличии всех технических ограничений производится по минимуму приведённых затрат:

З = Е_НК + С_Т.Р. + С_А + С_Э + У,

где С_Т.Р. = Е_Т.Р.К – стоимость технического ремонта;

С_А = Е_АК – стоимость аммортизации;

Е_Н = 0,15 – нормативные отчисления по отрасли;

Е_Т.Р. = Е_А = 0,1 – отчисления на технический ремонт и амортизацию;

К – капитальные затраты;

У – ущерб;

С_Э = 12m₁∆P + m₂∆PТ – стоимость электроэнергии

m₁ и m₂ – основной и дополнительный тарифы на электроэнергию.(руб./кВт и руб./кВт·ч).