Выбор трансформаторов цеховых подстанций

Выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых подстанций

В цеховых трансформаторных подстанциях применяются трехфазные силовые трансформаторы, которые подразделяются на сухие, масляные и трансформаторы с заполнением негорючим твердым диэлектриком. Т.к. стоимость масляных трансформаторов по сравнению с остальными в 2−2,5 раза меньше, то целесообразно в ремонтно-механическом цехе с нормальной средой установить именно данный вид трансформаторов, а именно ТМГ [8]. Главной отличительной особенностью трансформаторов типа ТМГ является разъемная герметизированная конструкция бака, позволяющая исключать контакт внутреннего объема трансформатора с окружающей средой. Эти трансформаторы полностью, до крышки, заполнены трансформаторным маслом, и температурные колебания его объема компенсируются за счет изменения объема бака с гофрированными стенками. Трансформаторы заполняют дегазированным маслом под глубоким вакуумом. Кроме того, в производстве трансформаторов типа ТМГ применен ряд технических решений, увеличивающих их надежность и снижающих эксплуатационные затраты [9].

Согласно ПУЭ [1] для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Исходя из данного условия на данной подстанции может устанавливаться как один трансформатор, так и два, если это экономически обоснованно. Следовательно необходимо рассмотреть четыре варианта:

• а) Число трансформаторов — 1, полная компенсация реактивной мощности;
• б) Число трансформаторов — 1, без компенсации реактивной мощности;
• в) Число трансформаторов — 2, полная компенсация реактивной мощности;
• г) Число трансформаторов — 2, без компенсации реактивной мощности.

Определяется минимальная и максимальная мощность трансформатора, исходя из условий полной компенсации реактивной мощности или отсутствии компенсации:

где N — число трансформаторов на подстанции;

— коэффициент загрузки.

При наличии нагрузок третий категории для однотрансформаторной подстанции берется коэффициент загрузки = 0,95 [18].

Выбор наиболее оптимального варианта осуществляется на основе технико-экономического сравнения.

Вариант 1.

Число трансформаторов N = 1. Коэффициент загрузки трансформаторов = 0,95. Применяется полная компенсация реактивной мощности.

.

Ближайшее стандартное значение S_Тном=250кВА.

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

Мощность низковольтной конденсаторной установки:

Была выбрана конденсаторная батарея КРМ — 0,4 — 112,5 — 12,5 [10].

Необходимо рассмотреть послеаварийный режим — отключение конденсаторной батареи. При отключении конденсаторной батареи, мощность, проходящая через трансформатор равна полной расчетной мощности нагрузок цеха:

Вариант допустим, так как перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме входит в допустимые значения = 1,4 [20].

Вариант 2.

Число трансформаторов N =1. Коэффициент загрузки трансформаторов = 0,95. Компенсация реактивной мощности отсутствует.

Ближайшее стандартное значение S_Тном=400кВА Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

Мощность низковольтной конденсаторной установки:

; принимаем Q_нкб1=0.

Вариант 3.

Число трансформаторов N = 2. Коэффициент загрузки трансформаторов = 0,7. Применяется полная компенсация реактивной мощности.

.

Ближайшее стандартное значение S_Тном=160кВА.

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

Мощность низковольтной конденсаторной установки:

Т.к. рассматривается двухтрансформаторная подстанция, то были выбраны две конденсаторные батареи КРМ — 0,4 — 75 — 25 [10].

Необходимо рассмотреть послеаварийный режим — отключение конденсаторной батареи:

;

Вариант допустим, так как перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме нет.

Рассматривается послеаварийный режим (отключение одного трансформатора):

;

;

Аварийная перегрузка не выходит за допустимые пределы, вариант допустим.

Вариант 4.

Число трансформаторов N =2. Коэффициент загрузки трансформаторов = 0,7. Компенсация реактивной мощности отсутствует.

Ближайшее стандартное значение S_Тном=250кВА Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

Мощность низковольтной конденсаторной установки:

; принимаем Q_нкб1=0.

Рассматривается послеаварийный режим (отключение одного трансформатора):

Вариант допустим, так как перегрузка трансформатора в послеаварийном режиме входит в допустимые значения = 1,4.

Так как все варианты допустимы по условиям перегрузки, то необходимо провести технико-экономическое сравнение всех четырех вариантов.