1.4 Выбор числа и расчёт мощности силовых трансформаторов на подстанции

Силовые трансформаторы, являясь основными элементами системы электроснабжения, предназначены для понижения питающего напряжения 10 кВ до уровня рабочего напряжения электроприёмников 0,4 кВ и распределения электроэнергии на этом уровне по КПУ. Поэтому примем к установке трансформаторы с первичным напряжением U = 10 кВ и вторичным Uz = 0,4 кВ. Исходя из надёжности электроснабжения объекта, наличия большого процента электроприёмников второй категорий выбираем число трансформаторов на подстанции — два. Мощность трансформаторов будем рассчитывать с таким условием, чтобы в нормальном режиме (раздельная работа обоих трансформаторов на соответствующую секцию шин 0,4 кВ) они обеспечили электроэнергией все электроприёмники. При этом их загрузка должна быть оптимальной с наименьшими потерями. В аварийном режиме (при выходе одного из трансформаторов из строя) оставшийся в работе трансформатор обеспечил работу электроприёмников второй категории с допустимой перегрузкой [14]. Исходными данными для расчёта мощности трансформаторов являются: полная расчётная мощность нагрузок 0,4 кВ Sp = 358 кВА (разд. 2); категории электроприёмников по надёжности электроснабжения II — 92%, III — 8%; полная расчётная мощность электроприёмников П категории S = 0,92Sp = 0,92 х 358 = 330 кВА; Кзт — коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме, находящийся в пределах 0,6-0,75 [2]; Кар — коэффициент перегрузки трансформатора в аварийном режиме не превышающий значения 1,4 при этом с максимальной перегрузкой допускается работа трансформатора не более 6 часов в сутки в течение не более 5 суток подряд. Предварительно рассчитаем ориентировочную мощность трансформаторов, удовлетворяющую указанным выше условиям:

Для определения оптимальной величины мощности трансформатора рассмотрим следующие стандартные значения мощности трансформаторов меньшие и большие ориентировочной.

Вариант 1 Два трансформатора мощностью Sт = 160 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/160 = 1,12

— уже в нормальном режиме трансформаторы будут перегружены, поэтому дальнейшую проверку не проводим и к установке 1-й вариант не принимаем.

Вариант 2. Два трансформатора мощностью Sт = 250 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/250 = 0,71

— что приемлемо для условия нормальной эксплуатации;

1,4 Sт > Sкат= 1,4 х 250 < 330 = 350 < 330 кВт

— по условию аварийной перегрузки трансформатор не подходит, поэтому к установке не принимается и в дальнейшем не рассматривается.

Вариант 3. Два трансформатора мощностью Sт = 400 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Sт = 358/2/400 = 0,44

мощность трансформатора удовлетворяет условию нормальной эксплуатации;

1,4 Sт > Sкат = 1,4 х 400 > 360 = 560 > 360 кВА

условие аварийной перегрузки трансформатора также удовлетворяется, поэтому трансформатор мощностью Sт = 400 кВА к установке принимается.

Вариант 4. Два трансформатора мощностью Sт = 630 кВА каждый.

Кзт = Sp/2 Ят = 391/2/630 = 0,31

довольно низкий коэффициент загрузки трансформатора, который показывает, что даже в часы максимальных нагрузок нормального режима трансформаторы будут работать с большой недогрузкой, т.е. в неэкономичном режиме, что приведёт к большим потерям электроэнергии и необоснованно завышенным капитальным затратам и эксплуатационным расходам. Поэтому 4-й вариант к установке не принимается и в дальнейшем не рассматривается. Окончательно, поскольку приемлемым к установке является только один 3-й вариант, то принимаем к установке два трансформатора мощностью по 400 кВА каждый марки ТМ с естественным масляным охлаждением. Каталожные данные трансформатора [10] приведены в таблице 3.

Рисунок 3 Схема электроснабжения ремонтно-механического цеха

Таблица 3 — Каталожные данные силового трансформатора.

Трансформатор	Потери , кВт		Ток холостого хода, Ix, %	Напряжение короткого замыкания UK %	Примечание
	Холостого хода, ΔРх	Кроткого замыкания, ΔРк
ТМ-400/10	1,00	5,7	2,55	4,5