2 Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций

Мощность трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций зависит от величины нагрузки электроприемников, их категории по надежности электроснабжения, от размеров площади, на которой они размещены и т.п. При одной и той же равномерно распределенной нагрузке с увеличением площади цеха должна уменьшаться единичная мощность трансформаторов.

Существует связь между экономически целесообразной мощностью отдельного трансформатора S_ЭТцеховой ТП и плотностьюэлектрической нагрузки цеха, эта связь приведена в /2, табл. 4.3/.

Плотность электрической нагрузки цеха определяется по формуле:

, (2.1)

где S_Р– расчетная электрическая нагрузка цеха, кВА;

F_Ц– площадь цеха, м².

Не всегда получается выбор мощности трансформаторов цеховых ТП по данному условию. Мощность трансформаторов цеховой ТП корректируется в зависимости от величины расчетной нагрузки цеха, ее категории, числа типоразмеров трансформаторов на предприятии и ряда других факторов.

Например, принимаем решение об объединении агрегатного цеха (F_Ц=1500 м²,S_Р=1034 кВА) и ремонтно-механического цеха (F_Ц=720 м²,S_Р=322 кВА), цеховая ТП будет установлены в агрегатном цехе. Полная расчетная нагрузка цеховS_Р=1355 кВА, категория по надежности электроснабжения – вторая.

Плотность нагрузки:

кВА/м²,

То есть в соответствии с таблицей 4.3 /2/ мы должны принять единичную мощность трансформаторов 2500 кВА. Однако, при установке трансформаторов мощностью 2500 кВА, они окажутся не полностью загруженными. Следовательно, для питания потребителей котельной и мартеновского цеха устанавливаем одну трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами мощностью 800 кВА.

Количество трансформаторов одной подстанции зависит от категории электроприемников по надежности электроснабжения. При проектировании будем считать, что для питания потребителей первой и второй категорий применяются двухтрансформаторные подстанции с допустимым коэффициентом загрузки трансформаторов в нормальном режиме К_ЗД=0,7 и К_ЗД=0,8 соответственно, а для питания потребителей третьей категории – однотрансформаторные подстанции с К_ЗД=0,9.

Количество трансформаторов всех подстанций цеха в общем случае определяется по формуле, округляя значение до целого большего числа:

, (2.2)

где Р_Р– расчетная активная нагрузка цеха от низковольтных потребителей, кВт;

К_ЗД– допустимый коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

S_НТ– выбранная номинальная мощность трансформаторов цеховых ТП, кВА.

Принимается ближайшее большее целое число Nтрансформаторов.

Из приведенного примера видно, что в каждом отдельном случае выбор трансформаторов цеховых ТП следует проводить, учитывая конкретные условия. Выбор остальных ТП сведен в таблицу 2.1.

При выборе трансформаторов цеховых ТП должна определяться наибольшая реактивная мощность Q_1Р, которую трансформаторы могут пропустить из сети 10 кВ в сеть напряжением 0,4 кВ. Для цеха (группы цехов), в котором установлено М подстанций с числом трансформаторовn, причем мощности всех трансформаторов одинаковы.

, (2.3)

где n– число трансформаторов цеховой трансформаторной подстанции;

К_ЗД– допустимый коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме;

S_НТ– номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП, кВА;

Р_Р– расчетная активная нагрузка цеха (группы цехов), кВт.

Величина Q_1Рявляется расчетной, поэтому в общем случае реактивная нагрузка трансформаторовQ₁не равна ей:

, (2.4)

где Q_Р– расчетная реактивная нагрузка цеха (группы цехов), квар.

При Q_1Р<Q_Ртрансформаторы ТП не могут пропустить всю реактивную нагрузку, и поэтому часть ее должна быть скомпенсирована с помощью батарей конденсаторов, которые устанавливаются на стороне низшего напряжения данной трансформаторной подстанции. Мощность этих конденсаторов будет равна

. (2.5)

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах определяются следующим образом:

,. (2.6)

Для рассматриваемого примера (ТП агрегатного цеха и ремонтно-механического цеха)

квар;

Q₁=Q_1Р=711,6 квар, так какQ_1Р <Q_Р=839 квар;

Q_КУ=839-711,6 = 127,4 квар.

Коэффициенты загрузки трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах:

;

.

Аналогичные расчеты для остальных ТП представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия

Наименование цехов и подразделений СЭС	КН	РР, кВт	QР, квар	SР, кВА	FЦ, м2		SЭТ, кВА	№ ТП	Тип тр-ра	SНОМ, кВА	NТт	Чис-ло ТП	КЗТДОП	Q1Р, квар	Q1, квар	QКУ, квар	КЗТНОРМ	КЗТП/АВ
Механосборочный цех	2	1200	902	1501	918	1,6
Заводоуправление	2	98	78	125	800
Столовая	3	66	35	75	600
Раздевалка	3	27	16	31	600
Проходная	3	25	16	30	960
Итого	2	1416	1047	1761	918	1,6	2500	1	ТМЗ	1000	2	1	0,80	745,3	745,3	301,6	0,80	1,4*
Агрегатный цех	2	825	623	1034	1500	0,7
Ремонтно-механический цех	2	239	216	322	720
Итого	2	1064	839	1355	1500	0,7	2500	2	ТМЗ	800	2	1	0,80	711,6	711,6	127,3	0,80	1,4*
Электроцех	3	650	491	814	1140	0,7	2500	3	ТМЗ	800	1	1	0,90	309,6	309,6	181,0	0,90	1,4*
Сварочный цех	2	1044	1065	1492	1200	1,2
Компрессорная станция	2	334	209	394	600
Итого	2	1378	1275	1877	1200	1,2	2500	4	ТМЗ	1000	2	1	0,80	813,2	813,2	461	0,80	1,4*
Штамповочный цех	2	1690	1271	2115	1200	1,76
Насосная станция	2	269	275	385	960
Итого	2	1959	1546	2495	1200	1,76	2500	5	ТМЗ	1600	2	1	0,80	1647,6	1545,5	0,0	0,78	1,4*
Цех предварительной разборки	2	706	532	883	918	0,96
Склад готовой продукции	3	137	89	164	918
Покрасочный цех	3	295	222	369	380
Итого	2	1138	843	1416	918	0,96	2500	6	ТМЗ	800	2	1	0,85	745,4	745,4	97,4	0,85	1,4*
Дробеструйный цех	3	590	445	739	1000	0,74	2500	7	ТМЗ	800	1	1	0,90	412,8	412,8	31,9	0,90	1,4*

Для определения расчетной нагрузки предприятия необходимо знать потери активной и реактивной мощности в трансформаторах цеховых ТП. Указанные потери найдем следующим образом:

, (2.8)

, (2.9)

где N– число трансформаторов, установленных в цехе (группе цехов);

Р_ХХ,Р_КЗ,I_ХХ,U_КЗ– паспортные данные трансформаторов из /3/.

В нашем примере паспортные данные трансформатора ТМЗ-800-10/0,4:

Р_ХХ=1,9 кВт;Р_КЗ=7,6 кВт;I_ХХ=1,5 %;U_КЗ=4,4 %.

Потери в трансформаторах:

кВт;

квар.

Активная мощность, потребляемая трансформаторами:

Р_Р+Р_Т=1064+14 =1078 кВт;

Реактивная мощность, потребляемая трансформаторами:

Q₁+Q_Т=711,6+69=780,6 квар;

Полная мощность, потребляемая трансформаторами:

кВА.

Аналогично рассчитываются потери в трансформаторах остальных ТП, результаты расчета сведены в таблицу 2.1.

Так как трансформаторы цеховых ТП расположены в цехах, и никаких ограничений к установке масляных трансформаторов не имеется, то принимаем к установке трансформаторы типа ТМЗ.

В проекте предусмотрено питание некоторых цехов от соседней трансформаторной подстанции, при этом в этих цехах установлены низковольтные распределительные пункты. При этом считается, что установка низковольтных распределительных пунктов в цехе экономически выгодна, если выполняется соотношение:

, (2.10)

где S_Р– полная расчетная нагрузка цеха, кВА;

l– расстояние от НРП цеха до соседней ТП, м.

Проверка выполнения этого соотношения при установке низковольтных распределительных пунктов (НРП) представлена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Обоснование установки НРП

Номер НРП	SP, кВт	l, км
1	229	0,035	8015
2	106	0,010	1060
3	31	0,025	775
4	30	0,030	900
5	322	0,015	4830
6	394	0,020	7880
7	385	0,020	7700
8	532	0,015	7980
9	369	0,035	12915

Выводы по разделу два

Произведен выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций предприятия.

3 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ, СХЕМЫ ВНЕШНЕГО