Выбор количества цеховых трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности

Выбор мощности цеховых ТП

Выбор единичной мощности трансформаторов цеховых подстанций (ТП) может производиться по удельной плотности нагрузки (кВА/м²). В соответствии с рекомендациями [5] определяется оптимальная мощность S _опт. цеховых трансформаторов. Для этого находится удельная мощность S _уд. цеха [кВА / м²] по выражению:

.

Где S_pi –расчетная мощность i-го цеха, кВА, F_цi – площадь цеха м²

Ориентировочные удельные плотности силовой нагрузки на 1 м² площади производственных зданий нкоторых отраслей промышленности представлены в прил.Б табл. Б4. Оптимальная мощность трансформатора может быть определена по таблице 2.14

Σ S,кВА	Sуд. кВА/м2	Sт.опт. ,кВА
< 3000	< 0,2	400 – 1000
> 3000	0,2 – 0,3
> 4000	> 0,3

Таким образом, для подразделений предприятия с разными удельными плотностями нагрузки могут быть приняты разные номинальные мощности трансформаторов. Однако число типоразмеров трансформаторов, применяемых на данном предприятии, следует ограничивать до двух-трех, так как большое их разнообразие создает неудобства в эксплуата­ции и дополнительные затруднения в отношении резервирования и взаимозаменяемости. Поэтому следует выделять подразделения с большой плотностью нагрузок (более 0,3 кВА/м²) и для них выбирать трансформаторы большей мощности, чем для остальной части предприятия. Для цеховых подстанций с первичным напряжением 10 кВ могут быть применены масляные, сухие трансформаторы или трансформаторы, заполненные негорючей жидкостью. Для внутренней установки преимущественно применяют масляные трансформаторы.

На однотрансформаторных подстанциях при наличии взаимного резервирования с помощью перемычек на вторичном напряжении мощ­ность трансформаторов выбирается, исходя из величины коэффициента загрузки. Коэффициенты загрузки силовых трансформаторов целесообразно принимать следующими: при преобладании нагрузок I категории надежности к₃ = 0,65 –– 0,7; при преобладании нагрузок II категории надежности к₃ = 0,7 –– 08; при преобладании нагрузок II категории надежности и наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а так­же при нагрузках III категории надежности к₃ = 0,9 –– 0,95. Прежде чем определить число цеховых трансформаторов, необходимо выбрать тип, единичную мощность S_T._HOM и коэффициент загрузки трансформатора к₃.

Выбор числа цеховых трансформаторов

После выбора единичной мощности, коэффициента загрузки и типа цеховых трансформаторов их число в целом по предприятию зависит от степени компенсации реактивной мощности в сетях напряжением до 1 кВ и допустимых перегрузок в нормальных и возможных послеаварийных режимах.

Число трансформаторов при практически полной компенсации реактивной мощности в сети напряжением до 1 кВ (N_min) и при отсутствии компенсации в сети напряжением до 1 кВ (N_max)определяется следую­щим образом:

(2.1)

где Р_р, S_p –– активная и полная расчетные мощности потребителей на напряжение до 1 кВ (определяется с учетом осветительной нагрузки).

Полученные величины (N_min), (N_max)необходимо округлить до ближайшего большего целого числа.

Далее необходимо провести сравнение вариантов числа трансформаторов и размещения мощности компенсирующих устройств для вы­бранного типоразмера трансформатора.

Выбранное число трансформаторов (N_min), определяет наибольшую реактивную мощность, которая может быть передана со стороны 10 кВ в сеть низшего напряжения при заданном k₃без увеличения числа трансформаторов.

Для трансформаторов масляных и заполненных него­рючей жидкостью реактивная мощность определяется по формуле:

при условии Q_р ≥ Q_т; коэффициент 1,1 учитывает тот факт, что це­ховые трансформаторы имеют, как правило, загрузку, не превышаю­щую 0,9, поэтому для масляных трансформаторов может быть допущена в течение одной смены систематическая перегрузка величи­ной 10 %;

для сухих трансформаторов:

Коэффициент 1,05 учитывает тот факт, что перегрузочная способность сухих трансформаторов, согласно правилам эксплуатации электроустановок потребителей, примерно вдвое ниже, чем масляных трансформаторов.

Мощность компенсирующих устройств в сети напряжением до 1 кВ определяют по условию баланса реактивной мощности на шинах низшего напряжения цеховых трансформаторных подстанций.

Если в качестве компенсирующих устройств (КУ) напряжением до 1 кВ приняты батареи конденсаторов, то их расчетная мощность Q _к.кр определяется из урав­нения баланса реактивных мощностей

,

где Q _р – расчетная реактивная мощность, Q _т – наибольшая реактивная мощность мощность, которая может быть передана о стороны 10 кВ.

Далее принимается стандартная мощность компенсирующих устройств Q_КУн

Число трансформаторов при принятой единичной мощности вы­бирают с учетом их взаимного резервирования и при разной степени компенсации реактивной мощности в сети низкого напряжения таким образом, чтобы при выходе из работы одного соседние трансформаторы восприняли бы на себя всю нагрузку отказавшего с учетом допустимой перегрузки в послеаварийном режиме и возможного временного час­тичного отключения потребителей третьей категории.

Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант электроснабжения, обычно сравнивают не менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов по их технико-экономическим показателям. Окончательный выбор варианта производится по результатам технико-экономического расчета.

При окончательном выборе числа цеховых трансформаторов в це­лом по предприятию принимают во внимание следующие требования:

• необходимость обеспечения надежности электроснабжения;

• длина кабельных линий напряжением до 1 кВ не должна
превышать 200 м;

• учет взаимного расположения трансформаторов и питающих
линий напряжением 6 –– 10 кВ на генплане предприятия.

Обычно в качестве одного из возможных вариантов числа цеховых трансформаторов принимают вариант с минимальным числом трансформаторов или вариант с минимальным числом трансформаторов плюс один-два трансформатора.