Методика выбора числа и мощности трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций

Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП производится на основании следующих исходных данных:

· расчетная нагрузка ЦТП за наиболее загруженную смену, кВА.

· категория надежности потребителей;

· экономическая плотность электрической нагрузки кВА/кв.м;

· величина реактивной нагрузки, квар;

· коэффициент загрузки в нормальном режиме Кз;

· коэффициент нагрузки в аварийном режиме Кав;

· допустимое число типогабаритов трансформаторов.

Следует иметь в виду, что при нагрузки в цехе меньшей 400 кВт целесообразно решить вопрос о ее объединении с нагрузкой рядом расположенного цеха, в остальных случаях (Рр > 400 кВт) в цехе рационально устанавливать собственное ТП.

Экономически целесообразная мощность трансформатора ТП может быть определена ориентировочно по плотности электрической нагрузки (табл. 3.2).

Экономически целесообразная мощность трансформаторов

Таблица 3.2

Экономическая плотность электрической нагрузки определяется по расчетной нагрузке цеха за наиболее загруженную смену и по площади цеха [1, с.102].

(3.1)

где Sp - расчетная электрическая нагрузка цеха (или объединённых цехов) ниже 1 к за наиболее загруженную смену, кВА;

Fц - площадь цеха, в котором установлена ЦТП, кв.м.

Величина рассчитана в предположении равномерного распределения электрических нагрузок по площади цеха. Следует иметь в виду, что при единичной мощности трансформаторов более 1000 кВА они не обладают достаточным токоограничвающим действием и поэтому подключаемую к ним низковольтную аппаратуру нужно проверять на термическую и динамическую стойкость к токам короткого замыкания. По указанной причине иногда приходится ограничивать мощность трансформаторов до 1000 кВА. Применение трансформаторов 1600 и 2500 мВА возможны только по техническим требованиям к условиям (в цехах с наличием приемников большой мощности, например электропечей и электроприемников с частными нагрузки, например, сварочных установок), если это не приводит к значительному увеличению капиталовложений в сетевые узлы.

Выбрав по табл. 3.2 экономически целесообразную мощность трансформатора (ов) определяется необходимое количество таких трансформаторов для питания наибольшей активной нагрузки.

(3.2)

где P’р - расчетная активная нагрузка данной группы трансформаторов за наиболее загруженную смену от низковольтных потребителей, кВт;

K_З - коэффициент загрузки трансформаторов [табл. 3.1];

Sэк - принятая, исходя из удельной плотности нагрузки, номинальная мощность одного трансформатора, кВА [табл. 3.2];

Экономически оправданная величина реактивной мощности, которую целесообразно передать со стороны 6-10 кВ в сеть напряжением до 1 кВ без увеличения числа и мощности трансформатора ЦТП определяется, как разница между полной мощностью, передачу которой может обеспечить ЦТП, и обязательной к передаче активной мощностью нагрузки, квар.

(3.3)

где Q1р - наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передавать в сеть напряжения до 1 кВ через трансформаторы;

Sнт - номинальная мощность трансформаторов цеховой ТП;

Величина Q1р является расчетной, поэтому в общем случае допустимая реактивная нагрузка трансформаторов Q1 не равна ей.

Если при том оказывается, что Q1р > Q’рто на ЦТП компенсацию реактивной мощности выполнять не имеет смысла и, следовательно, реактивная нагрузка ЦТП равна расчетной реактивной нагрузке потребителей стороны низкого напряжения.

В противном случае (Q1p < Q’p) требуется установка на стороне низкого напряжения ЦТП дополнительных источников реактивной мощности. Чаще всего для этих целей применяются батареи статистических конденсаторов (БК). Мощность устанавливаемых БК может быть определена из (квар).

(3.4)

где Q_1p - наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передавать в сеть напряжения до 1 кВ через трансформаторы;

Q^’_p - суммарная расчетная реактивная нагрузка ниже 1 кВ за наиболее загруженную смену.

Если в цехе устанавливается несколько трансформаторов, то единичные мощности БК допускается определять из условия равномерности распределения нагрузки между ними, квар.

(3.5)

По рассчитанному значению Qбк или Qs.k.i определяется величина ближайшей стандартной мощности БК [П.8]

В случае, если установка БК на стороне низкого напряжения ЦТП оказалась целесообразной, необходимо скорректировать величину его реактивной нагрузки, кВАр.

(3.6)

где Q^’_БК - реактивная мощность БК, набранная из стандартных установок.

При известных значениях величин активной P_p и реактивной Q₁ мощностей, определяющих нагрузку трансформатора коэффициент загрузки в нормальном и аварийном режимах определяется как:

, (3.7)

для двухтрансформаторных ЦТП,

(3.8)

для однотрансформаторных ЦТП коэффициент загрузки в аварийном режиме не определяется.

При определении нагрузки линий электропередач, питающих ЦТП необходимо учитывать потери активной и реактивной мощности в трансформаторах:

(3.9)

(3.10)

Нагрузка на стороне высокого напряжения ЦТП определяется из соотношения:

кВт (3.11)

квар (3.12)

(3.13)

В пояснительной записке к курсовому проекту приводятся подробные расчеты по выбору трансформаторов одного из цехов, а остальные расчеты по выбору трансформаторов сводятся в таблицу 3.3. Суммарные потери активной и реактивной мощности цеховых ТП с учетом и без учета соответствующей нагрузки и нужно привести в виде итоговых данных в колонках 22 ... 25 названной расчетной таблицы.