3.4 Выбор числа и мо щности трансформаторов на подстанцию

3.4.1 Выбор числа трансформаторов на подстанцию

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях промышленных предприятий является одним из основных вопросов рационального построения системы электроснабжения. В нормальных условиях силовые трансформаторы должны обеспечить питание всех ЭП предприятия. Как правило трансформаторов на подстанциях должны быть не более двух. Наиболее экономична одно - трансформаторная подстанция, которая при наличии центрального резерва по вторичному напряжению могут обеспечить надежное питание потребителей второй и третьей категории надежности.

При проектировании систем электроснабжения установка одно - трансформаторных подстанции рекомендуется при резервировании ЭП второй категории надежности, при наличии большого числа ЭП малой мощности, а также для питания ЭП третьей категории надежности.

Двух - трансформаторные подстанции применяются при значительном числе ЭП первой и второй категории надежности, при сосредоточенных нагрузках на данном участке с высокой удельной плотностью, а также если имеются ЭП особой группы. Кроме того, двух - трансформаторные подстанции целесообразно при не равномерном годовом графике электрических нагрузки предприятия, присезоном режиме работы двух сменных предприятий, со значительной разницей в загрузке смен, в этих случаях режимах минимальных нагрузок целесообразно отключать один из двух трансформаторов подстанции, что определяется условием оплаты за электрическую энергию.

Так как проектируемый цех относится ко II категории надежности электроснабжения, то принимаем к установке в аппаратном цехе два трансформатора на подстанцию.

3.4.2 Выбор мощности трансформаторов.

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из полной расчетной нагрузки объекта проектирования, числа часов использования максимальной нагрузки, темпов роста электрических нагрузок, стоимости электрической энергии, допустимой перегрузки трансформатора.

Совокупность допустимых нагрузок систематических и аварийных перегрузок определяют нагрузочную способность трансформатора, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то можно не обоснованно завысить выбираемую установленную мощность, что экономически не целесообразно. Исследование различных режимов трансформаторов показали, что максимальные допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков их службы.

При выборе мощности трансформатора необходимо применять следующие правила согласно ПУЭ:

• Трансформатор мощност ью 1000 КВА и выше выбирать только при наличии групп ЭП большой мощности.

• На подстанции следует устанавливать однотипные трансформаторы.

• При выборе двух трансформаторов на подстанцию мощность каждого трансформатора должна быть выбрана с таким учетом, чтобы при вы-

ходе из строя одного из трансформаторов оставшийся в работе трансформатор мог бы нести всю нагрузку потребителей первой и второй категории, и при этом был бы загружен не более чем на 140%, что допустимо ПУЭ в течении пять суток не более шести часов в сутки.

Если известна полная расчетная нагрузка и коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, то можно определить расчетную номинальную мощность трансформатора.

КВА

Где Sр – полная расчетная мощность объекта проектирования с учетом работы компенсирующих устройств. [кВА]

кВА

кВА

д.т. – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, который зависит от числа трансформаторов на подстанцию категории надежности электроснабжения.

кВА]

По рас четной полной мощности трансформатора выбираем два возможных варианта мощности трансформаторов, для технико-экономического сравнения их.

Выбранные трансформаторы проверяем в нормальном и аварийном режимах работы.

• В нормальном режиме работы.

для двух трансформаторной подстанции.

• В аварийном режиме работы.

для двух трансформаторной подстанции.

882 > 520

1400 > 520

Если условия проверки трансформаторов выполняются, то их принимают к технико–экономическому сравнению, для этого составляем таблицу номинальных параметров выбранных трансформаторов.

Табл ица 3

	Sнm , кВА	∆Рхх, кВт	∆Ркз, кВт	Uкз, %	Iхх, %	Кvi - стоимость трансформаторов, руб.
1	2	3	4	5	6	7
1	ТМ – 630	1,42	7,6	5,5	2,0	334000
2	ТМ - 1000	1,9	12,2	5,5	1,7	475000

2. Технико-экономический расчет трансформаторов.

1. Определяем в режиме КЗ и в ХХ

∆Qкзi=Sнmi • [кВар]

∆Qкз1= 630 • = 34,65 кВар

∆Qкз2 = 1000 • = 55 кВар

∆Qххi=Sнmi • [кВар]

∆Qхх1= 630 • = 13 кВар

∆Qхх2= 1000 • = 17 кВар

2. Определяем потери активной мощности в режиме КЗ и ХХ

∆Р’кзi = ∆Ркзi + Kэкn • ∆Qкзi [кВт], где Rэкn – коэффициент экономичных эквивалентных потерь, который для расчетов можно принять равным 0,1.

∆Р’кз1 = 7, 6+ 0,1• 34,65= 11,1 кВт

∆Р’кз2 = 12,2 + 0,1• 55= 17,7 кВт

∆Р’ххi = ∆Рххi + Kэкn • ∆Qххi [кВт]

∆Р’хх1 = 1,42 + 0,1 • 13 = 2,7 кВт

∆Р’хх2 = 1,9 + 0,1 • 17 = 3,6 кВт

3. Определяем приведённые потери мощно сти трансформаторов

∆Ртi = 2 • (∆Рххi + K²зтi • ∆Pкзi)[кВт], где Kзтi– коэффициент загрузки трансформаторов, по каждому варианту.

∆Рт1 = 2 • (2,7 + 0,55² • 11,1) = 12 кВт

∆Рт2 = 2 • (3,6 + 0,35² • 17,7) = 11,5 кВт

4. Определяем годовые потери электроэнергии в трансформаторах

∆Wmi = ∆Рmi • τ[кВт/час], где τ– время потерь, которую можно определить согласно формуле

τ= (0,124 + )²• 8760 [час]

Тм = 1800 – 2500 для односменного предприятия

Тм = 3000 – 4500 для двухсменного предприятия

Тм = 5000 – 7000 для трёхсменного предприятия

τ= (0,124 + )²• 8760 = 1968 час.

∆Wm1 = 12 • 1968 = 23616 кВт • час

∆Wm2= 11,5 • 1968 = 22632 кВт • час

5. Определяем годовые амортизационные расходы на трансформаторы

Саi = φ • Кmi[руб/год ], где φ – коэффициент амортизационных отчислений. На амортизационные отчисления, на трансформаторы дается 10 % от стоимости трансформатора, то есть φ = 0,1 .

Кmi стоимость трансформа тора Саi = φ • Кmi [руб/год ]

Са1 = 0,1 • 334000= 33400 руб/год

Саi2= 0,1 • 475000 = 475000 руб/год

6. Определяем стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах

Сni = Со • ∆Wmi [руб/год ]

, где Со – это стоимость одного кВт в час электроэнергии Со = 5 руб/кВт

Сn1 = 5• 23616 = 118080 руб/год

Сn2 = 5 • 22632 = 113160 руб/год

7. Определяем суммарные годовые эксплуатационные расходы

Сэi = Саi + Сni [руб/год]

Сэ1 = 33400 + 118080 =151480 руб/год

Сэ2 = 47500 + 113160 =160660 руб/год

8. Для выбора экономического варианта трансформатора применяют метод срока окупаемости.

Ток = [лет]

Срок окупаемости сравнивают с нормативным временем, где Тн =7 лет :

- если Ток <Тн, то экономичнее будет вариант с большей мощностью, но с меньшим эксплуатационным расходом;

- если Ток >Тн, то экономичней будет вариант с меньшей стоимостью, но большим эксплуатационным расходом;

- если Кm1< Кm2, то Сэ1<Сэ2, то в этом случае срок окупаемости не считают, а принимаю к установке трансформатор с меньшей стоимостью и с меньшим эксплуатационным расходом.

К m1< Кm2 334000 < 475000 и Сэ1< Сэ2 151480 < 160660

То выбираем трансформатор ТМ – 630 в количестве двух штук, так как трансформатор с большей мощностью, но с меньшим эксплуатационным расходом будет более экономичный вариант.