Выбор трансформаторов для цеховых подстанций

При выборе трансформаторов 3УР определяют их количество, вид (тип, габарит), учитывают единичную номинальную мощность каждого, место раз­мещения, способ присоединения со стороны высокого напряжения и выхода на щит (шкаф, магистраль) низкого напряжения, вид переключения ответвлений. схемы и группы соединения обмоток. К моменту выбора и размещения полного списка электроприемников 1УР и количества шкафов 2УР не требуются.

Выбор трансформаторов осуществляют в зависимости от окружающей среды. При наружной установке применяют масляные трансформаторы, для внутренней также преимущественно рекомендуется их использование, но с ограничениями по количеству и мощности с учетом этажности. Для транс­форматоров сухих или с негорючим жидким (твердым) диэлектриком для вну­трицеховых подстанций отсутствуют ограничения по мощности, количеству, расстоянию между ними, этажу.

Выбор числа и мощности трансформаторов для промышленных предприятий зависит от типа цеховых подстанций (одно- или двухтрансформаторные).

Можно создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число N_тр)трансформаторов 3УР зависит от нагрузки цеха, исключая высоковольтную, и требований надежности электроснабжения:

(7.1)

где S_p- полная расчетная нагрузка объекта, для которого определялись Р_mах иcosφ при расчете нагрузок;k₃- коэффициент загрузки;S_ном- номинальная мощность единичного трансформатора.

В соответствии с правилами проектирования и общей тенденцией повышения надежности электроснабжения стремятся устанавливать двухтрансформаторные подстанции для обеспечения всех потребителей как потребителей Iкатегории. При установке однотрансформаторных подстанций их можно закольцевать на стороне 0,4 кВ (соединить магистралями или кабельными перемычками), что обеспечивает сохранение электроснабжения при отключении любого трансформатора и возможность загрузки каждого из них до номинального значения, считая за расчетную нагрузку не максимум Р_mах, а среднюю Р_max.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании электроприемников I и II категорий и в энергоемких цехах предприятий при большой удельной мощности нагрузки, достигающей 0,5-4 кВА/м². В последних случаях технологически оформляют энергоемкие установки (агрегаты), питающиеся от своих трансформаторов (преобразователей), что снижает нагрузку на общецеховые трансформаторы до 0,2 кВА/м².

Число и мощность трансформаторов цеховых подстанций - взаимосвязан­ные величины, поскольку при заданной расчетной нагрузке цеха Р_рчисло трансформаторов будет меняться в зависимости от принятой единичной мощ­ности КТП (7.1). При выборе цеховых трансформаторов обычно приходится сравнивать трансформаторы КТП единичной мощностью 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Увеличение единичной мощности снижает общее количество уста­навливаемых трансформаторов, но увеличивает протяженность сетей к 2УР и 1УР, а также затраты как на коммутационную аппаратуру, так и конструктив­ные, связанные с ростом токов КЗ (по условиям установившегося отклонения напряжения и в связи с потерями электрической энергии не рекомендуется принимать длину кабельной линии 0,4 кВ свыше 200 м). На практике отдается предпочтение трансформаторам 1000 кВА (и в меньшей степени 630 кВА), считается, что эта оптимальная мощность, а оптимальный коэффициент загрузкиk_з.опт= 0,75-0,80. Однако ряд специалистов считает необходимым обес­печить для цеховых трансформаторов k_з=1.

В последние годы ведется поиск наиболее эффективных методов выбора мощности цеховых трансформаторов. Один из подходов к решению этой за­дачи основан на применении комплексного метода расчета электрических на­грузок (прогноз увеличения нагрузки во времени и в зависимости от техноло­гических показателей объекта). В этом случае можно использовать удельную плотность нагрузки, которая для промышленных предприятий повышается со временем. Число трансформаторов N_тpзависит от их номинальной мощности:

(7.3)

где S_{ном э}- экономически целесообразная номинальная мощность трансфор­матора.

Значение S_{ном э}в выражении (7.3) принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузкиS_уд:

Если S_уд ≥0,4 кВА/м², то независимо от требований надежности электро­снабжения целесообразно использовать двухтрансформаторные подстанции. Выражение (7.3) не означает, что если вначале целесообразна установка трансформаторов 1000 кВА, то через 5 лет при росте нагрузок их заменят на большие. Обычно осуществляют дополнительную установку трансформаторов, стараясь сохранить тип и мощность. Трансформаторы мощностью 630 кВА и менее рекомендуется применять для питания вспомогательных цехов и участков крупных предприятий.