Elecció del nombre i potència dels transformadors
La selecció correcta del nombre i la capacitat dels transformadors a les subestacions d'empreses industrials és un dels problemes importants del subministrament d'energia i la construcció de xarxes racionals. En condicions normals, els transformadors han de subministrar energia a tots els usuaris de l'empresa a la seva càrrega nominal.
El nombre de transformadors a la subestació està determinat pel requisit de fiabilitat de la font d'alimentació. En aquest enfocament, la millor opció és instal·lar dos transformadors, proporcionant una font d'alimentació ininterrompuda. usuaris del taller de qualsevol categoria… No obstant això, si només s'instal·len receptors de categoria II i III al servei, normalment les subestacions transformadores individuals més econòmiques.
A l'hora de dissenyar xarxes en una instal·lació, la instal·lació de subestacions d'un únic transformador es realitza en el cas que es produeixi un curtcircuit dels consumidors a través de la xarxa de baixa tensió, així com quan és possible substituir un transformador danyat en un temps determinat.
Arròs. 1 Esquemes d'alimentació de taller amb un (a) i dos (b) transformadors
S'utilitzen subestacions de dos transformadors amb un nombre important d'usuaris de categoria II o en presència d'usuaris de categoria I. A més, es recomanen subestacions de dos transformadors amb un programa de càrrega diari i anual desigual d'una empresa, amb un mode de funcionament estacional amb una diferència significativa de càrrega de torn. Aleshores, quan la càrrega disminueix, un dels transformadors s'apaga.
El problema de triar el nombre de transformadors consisteix a escollir entre dues opcions (Fig. 1 a i b) l'opció amb els millors indicadors tècnics i econòmics. La versió òptima de l'esquema d'energia es selecciona a partir d'una comparació dels costos anuals reduïts per a cada opció:
Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,
on Ce, i - costos d'explotació de l'opció i -a, kn, e - factor d'eficiència estàndard, Ki - costos de capital per a l'opció i -è, Ui - pèrdues de consumidors per interrupció del subministrament elèctric.
Cal tenir en compte que en el cas de la fig. 1 (a), hi ha una fallada d'alimentació completa i aquí no es pot tenir en compte el subministrament dels consumidors a través d'una línia de seguretat per a una tensió de 0,4 kV, ja que aquest circuit és similar a un circuit de dos transformadors, però amb un rendiment pitjor a causa de a una llarga línia de 0,4 kV...
Quan es comparen opcions, la qüestió del desenvolupament futur de l'empresa juga un paper important. Així, per exemple, si actualment només hi ha usuaris de la segona categoria a la botiga, té sentit considerar les opcions. Però si al cap d'un any es preveu tornar a equipar la producció i els consumidors de primera categoria apareixen a la botiga, llavors, per descomptat, cal triar l'opció amb dos transformadors.
En principi, la instal·lació de dos transformadors proporciona una font d'alimentació fiable als consumidors. Això vol dir que si un transformador està danyat, el segon, tenint en compte la seva capacitat de sobrecàrrega, garanteix una fiabilitat del 100% de la font d'alimentació durant el temps necessari per reparar el transformador.
Però hi ha casos en què la potència dels dos transformadors existents esdevé insuficient per proporcionar energia a tots els receptors, per exemple, en instal·lar equips més potents, canviar el mode de funcionament dels receptors elèctrics, etc. Aleshores es consideren opcions per instal·lar transformadors més potents a la subestació o instal·lar un tercer transformador per cobrir l'augment de potència.
La segona opció sembla ser preferible, ja que la fiabilitat de la subestació augmenta, no cal vendre transformadors antics i el cost de capital d'instal·lar un tercer transformador és, per regla general, molt menor que quan es reequipa tota la subestació. .
Però aquesta opció no sempre és possible, per exemple, amb un desenvolupament dens del territori de l'empresa, és possible que no hi hagi prou espai per a un transformador addicional. D'altra banda, hi ha una complexitat de circuit considerable que pot ser que no sigui possible quan els transformadors funcionen en paral·lel. Per tant, la consideració de les opcions es porta a terme cas per cas.
A més dels requisits de fiabilitat, a l'hora de triar el nombre de transformadors, s'ha de tenir en compte el mode de funcionament dels receptors. Per exemple, amb un factor d'ompliment de corba de càrrega baix, és econòmicament possible instal·lar no un sinó dos transformadors.
Encès grans subestacions transformadores, GPP, per regla general, el nombre de transformadors no es selecciona més de dos. Això es deu principalment al fet que el cost dels equips de commutació al costat de més voltatge de l'empresa és comparable al cost d'un transformador.
Selecció de transformadors per potència
Es recomana seleccionar la potència dels transformadors GPP i els transformadors de taller (excepte en casos de programació de càrrega molt variable), es recomana seleccionar la càrrega mitjana per al torn més ocupat, seguida de comprovar i ajustar segons el consum d'energia específic d'un unitat de producció obtinguda com a resultat d'estudis de les càrregues elèctriques de les empreses.
Per al subministrament continu de càrregues de primera i segona categoria, es recomana instal·lar dos transformadors amb un factor de càrrega en mode normal de 0,6 a 0,7 per GPP d'empreses industrials.
Es recomana prendre els següents factors de càrrega per als transformadors de subestacions comercials: transformador doble amb càrrega predominant de primera categoria — 0,65 — 0,7, transformador simple amb càrrega predominant de segona categoria i redundància per als ponts de tensió secundària — 0,7 — 0,8.
El nombre i la capacitat dels transformadors de taller s'han de seleccionar en funció de càlculs tècnics i econòmics. Al mateix temps, en una primera aproximació, la potència dels transformadors en xarxes amb una tensió de 380 V es pot prendre en funció de les següents densitats de càrrega específiques: fins a 1000 kVA a densitats de fins a 0,2 kV-A/m2, 1600 kVA a densitats de 0,2 — 0,3 kVA / m2, 1600 — 2500 kVA a densitats de 0,3 kVA / m2 i més.
Escala de potències estàndard dels transformadors de potència
Al nostre país, s'ha adoptat una única escala de capacitats del transformador. L'elecció d'una escala racional és una de les tasques principals en l'optimització dels sistemes de potència industrials. Avui hi ha dues escales de potència: amb un pas d'1,35 i amb un pas d'1,6. És a dir, la primera escala inclou potències: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, etc., i la segona inclou 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, etc. Transformadors de la primera. escala de potència que actualment no es produeixen i s'utilitzen en subestacions transformadores ja existents, i la segona escala de potència s'utilitza per al disseny de noves subestacions transformadores.
Cal tenir en compte que l'escala amb un coeficient d'1,35 és més avantatjosa pel que fa a la càrrega del transformador. Per exemple, quan dos transformadors funcionen amb un factor de càrrega de 0,7, quan un d'ells està apagat, l'altre està sobrecarregat en un 30%. Aquest mode de funcionament compleix els requisits de les condicions de funcionament del transformador. D'aquesta manera, la seva potència es pot aprofitar al màxim.
Amb una sobrecàrrega permesa del 40%, es produeix una infrautilització de la potència instal·lada dels transformadors amb una escala d'1,6.
Suposem que dos transformadors de la subestació transformadora funcionen per separat i la càrrega de cadascun és de 80 kVA, quan un d'ells està desconnectat, el segon ha de proporcionar una càrrega de 160 kVA No es pot acceptar l'opció d'instal·lar dos transformadors de 100 kVA. , ja que en aquest cas la sobrecàrrega serà del 60% quan un transformador estigui fora de servei. Quan s'instal·len transformadors de 160 kVA, això fa que la seva càrrega en mode normal només un 50%.
Quan utilitzeu una escala amb un pas d'1,35, podeu instal·lar transformadors amb una capacitat de 135 kVA, aleshores la seva càrrega en mode normal serà del 70% i, en cas de sobrecàrrega d'emergència, no serà superior al 40%.
A partir d'aquest exemple, podeu veure que una escala amb un pas d'1,35 és més racional. I al voltant del 20% de la potència dels transformadors produïts no s'utilitza. Una possible solució a aquest problema és la instal·lació de dos transformadors en una subestació transformadora amb potència diferent. No obstant això, aquesta solució no es pot considerar tècnicament racional, ja que quan es deixa fora de servei un transformador amb una potència superior, el transformador restant no cobrirà tota la càrrega del taller.
Sorgeix una pregunta natural: quina és la raó per passar a un nou conjunt de capacitats? La resposta rau, òbviament, en reduir la varietat de capacitats per unificar equips: no només transformadors, sinó també molt a prop (interruptors, interruptors de ruptura de càrrega, seccionadors etc.).
A partir de tot el que s'ha dit, la selecció del nombre i la potència dels transformadors per alimentar les subestacions de fàbrica es realitza de la següent manera:
1) el nombre de transformadors de la subestació transformadora es determina en funció de la fiabilitat de la font d'alimentació, tenint en compte la categoria de receptors;
2) es seleccionen les opcions més properes per alimentar els transformadors seleccionats (no més de tres), tenint en compte la seva càrrega permesa en mode normal i la sobrecàrrega permesa en mode d'emergència;
3) una solució econòmicament viable està determinada per les opcions descrites, acceptable per a condicions específiques;
4) es té en compte la possibilitat d'ampliació o desenvolupament de la subestació transformadora i es planteja la qüestió de la possible instal·lació de transformadors més potents sobre els mateixos fonaments o es preveu la possibilitat d'ampliar la subestació augmentant el nombre de transformadors.