Электроснабжение цеха N3

       Однотрансформаторные  подстанции ТП 6 … 10/0,4 кВ применяются  при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более   1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении, или при наличии складского резерва трансформаторов.

       Электроснабжение  населенного пункта, микрорайона  города, цеха, группы цехов или всего  предприятия может быть обеспечено от одного или нескольких трансформаторных подстанций. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных ТП определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения.  Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения. 
 
 

       

       

      В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов:         630, 1000, 1600 кВА. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства обслуживания и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

         В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономической загрузки.

       Основным  критерием выбора единичной мощности трансформаторов при технико-экономическом  сравнении вариантов является, как  и при выборе количества трансформаторов, минимум годовых приведенных затрат. 
 

        Ориентировочно выбор единичной мощности трансформаторов выполняется по удельной плотности расчетной нагрузки ( ):

       (4.1.1)

 

где      – расчетная нагрузка цеха;

         – площадь цеха. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Для напряжения 380 В известны следующие  данные: 

       1. При  - целесообразно применять трансформаторы мощностью до 1000 кВА включительно.

       2. При  – мощностью 1600 кВА.

       3. При  – мощностью 1600 или 2500 кВА. 

       Однако  эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие того, что цены на электрооборудование и, в частности, на ТП меняются быстро.

       

       В проектной практике номинальная  мощность трансформаторов ( ) часто выбирают по средней нагрузке ( ) за максимально загруженную смену:

       (4.1.2)

, 

где      N – число трансформаторов;

         – коэффициент загрузки  трансформатора, определяется по

таблице 2.5.1 [9]. 

       Важное  значение при выборе мощности трансформаторов  имеет правильный учет их нагрузочной способности. Под нагрузочной способностью трансформатора понимается совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок из расчета теплового износа изоляции трансформатора.  Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то при выборе можно необоснованно завысить их номинальную мощность, что экономически не целесообразно. 
 
 
 
 

       

       

       На  большинстве подстанций нагрузка трансформаторов изменяется и в течение продолжительного времени остается ниже номинальной. Значительна часть трансформаторов выбирается с учетом послеаварийного режима, и поэтому в нормальном режиме они остаются длительное время недогруженными. Кроме того, силовые трансформаторы рассчитываются на работу при допустимой температуре окружающей среды, равной +40˚С. В действительности они работают в обычных условиях при температуре окружающей среды до +20…+30˚С. Следовательно, силовой трансформатор в определенное время может быть перегружен

с учетом рассмотренных выше обстоятельств  без всякого ущерба для установленного ему срока службы (20…25 лет).

        На основании исследований различных режимов работы трансформаторов разработан ГОСТ 14209 – 85, регламентирующий допустимые систематические перегрузки и аварийные перегрузки силовых масляных трансформаторов общего назначения мощностью до 100 МВ*А  включительно с видами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц и с учетом температуры охлаждения среды.

         Следует также отметить, что нагрузка трансформатора свыше его номинальной мощности допускается только при исправной и полностью включенной системе охлаждения трансформаторов.

       Так как выбор количества и мощности трансформаторов, в особенности  потребительских подстанций 6 … 10/ 0,4 … 0,23 кВ, определяется часто в основном экономическим фактором, то существенным при этом является учет компенсации реактивной мощности в электрических сетях потребителя. Компенсируя реактивную мощность в сетях до 1000В, можно уменьшить количество             ТП 10/0,4, их номинальную мощность. Особенно это существенно для промышленных потребителей, в сетях до 1000В, в которых приходится компенсировать значительные величины реактивных нагрузок.

       Существующая  методика по компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий и предлагает выбор мощности компенсирующих устройств с одновременным выбором количества трансформаторов подстанций и их мощности. 
 
 

       

       

       Таким образом, сложность непосредственных экономических расчетов из-за быстро меняющихся стоимостных показателей строительства подстанций и стоимости электроэнергии, при проектировании новых и реконструкции действующих потребительских подстанций 6 … 10/0,4 … 0,23 кВ, выбор мощности силовых трансформаторов может быть выполнен в сетях промышленных предприятий исходя из следующих условий:

       1. Единичную мощность трансформаторов  выбирать в соответствии с  рекомендациями удельной плотности расчетной нагрузки и полной расчетной нагрузки объекта.

       2. Выбор мощности трансформаторов должен осуществляется с учетом рекомендуемых коэффициентов загрузки  и допустимых аварийных перегрузок трансформаторов.

       3. При наличии типовых графиков  нагрузки выбор следует вести  в соответствии с ГОСТ 14209 – 85 с учетом компенсации реактивной мощности в сетях до 1000В.

       Исходные  данные

       1) Расчетная активная мощность  (с. 19);

       2) Расчетная реактивная мощность  (с. 19);

       3) Площадь цеха А, м² (по плану).

       Выбор местонахождения  подстанции, числа  и мощности трансформаторов

       Выбрать количество и мощность трансформатора цеховой ТП по следующим исходным данным: (с. 19), (с. 19), и (с. 19), (по плану); категория электроприемников (ЭП) по степени надежности электроснабжения – перва, вторая и третья. 
 
 
 
 
 
 

       Определим удельную плотность нагрузки для  ориентировочного выбора мощности  цехового трансформатора по формуле (4.1.1): 

          

          

       Следовательно, целесообразно применять трансформатор мощностью до 1000 кВА.                                                     
 
 
 
 

       Полная  средняя мощность ( ) определяется по выражению:

          (4.1.3)

 

         По средней мощности (261,664 кВ*А) и требуемому уровню надежности электроснабжения (вторая и третья категории ЭП), следует принять однотрансформаторную подстанцию с резервом.  

       Определим номинальную мощность трансформатора по формуле (4.1.2): 

 

где      = 0,7 по таблице 2.5.1 [9].

     
 
 
 

ВЫВОД

       По таблице  5.1.1 [8] выбираем ближайшую стандартную мощность трансформатора.  В данном случае выбираем  и трансформатор типа ТМ3 –250/10/0,4 со следующими техническими данными: 

• номинальная мощность трансформатора

• номинальное высшее напряжение (ВН)

• номинальное низшее напряжение (НН)
• потери короткого замыкания
• напряжение короткого замыкания
• ток холостого хода .
• Потери холостого хода