Выбор количества и установленной мощности силовых трансформаторов

В системах электроснабжения предприятий мощность трансформаторов должна обеспечивать в нормальных условиях питание всех приемников электроэнергии. При выборе мощности трансформаторов следует добиваться экономически целесообразного режима работы и соответствующего обеспечения резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформаторов в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать сокращение естественного срока его службы.

Надежность электроснабжения предприятия достигается за счет установки на подстанции двух трансформаторов, которые, как правило, работают раздельно. При этом соблюдается условие, что любой из оставшихся в работе трансформаторов (при аварии с другим) обеспечивает полностью или с некоторым ограничением потребную мощность. Обеспечение потребной мощности может осуществляться не только за счет использования номинальной мощности трансформаторов, но и за счет их нагрузочной способности [10, 4].

Согласно суточным графикам известны значения максимальной активной мощности потребителей, из которых рассчитывается полная мощность на вторичной стороне трансформаторов.

Полная мощность на вторичной стороне трансформаторов необходима для питания потребителей и определяется, кВА:

 

, (1.6)

 

где P_max - максимальная активная мощность всех подстанций, кВт; cosφ – коэффициент мощности.

Мощность нагрузки на первичной стороне трансформатора с учетом потерь в нем, кВА:

 

 

где p_пост и p_пер – постоянные и переменные потери в стали трансформатора соответственно 1 и 4%; S_max – полная мощность на вторичной стороне трансформаторов, кВА.

Так как на всех подстанциях и распределительных пунктах уже установлены по два трансформатора, проверяется их мощность с учетом роста нагрузок на ближайшие пять лет. Электрические нагрузки предприятий непрерывно растут. От правильной оценки электрических нагрузок зависит рациональность схемы электроснабжения и всех ее элементов. Неучет роста нагрузок приводит к нарушению оптимальных параметров сети. Обследования предприятий различных отраслей промышленности и обработка данных на основе теории вероятностей и математической статистики показали [10], что в большинстве случаев рост максимальных нагрузок достаточно точно описывается линейным законом:

 

_, (1.8)

 

где, S_max – максимальная мощность нагрузки на первичной стороне трансформатора, кВА;

S(t) – максимальная мощность через t лет, кВА (время t принимается равным пяти годам);

α₁ – коэффициент годового роста максимальных нагрузок, принимается равным 0,1.

Зная нагрузки для любого года расчетного периода t, по выбранной методике находятся параметры элементов систем электроснабжения предприятий.

Для примера рассмотрим выбор мощности трансформаторов на ТП‑18 питающейся от главной понизительной подстанции (ГПП) «РТП‑220».

Из суточного графика нагрузок или из таблицы 1 находим максимальную активную мощность, она равна P_max =960кВт.

По формуле (1.6) определяем полную мощность на вторичной обмотке трансформатора, кВА:

 

.

 

 кВА.

 

После этого по формуле (1.7) находим максимальную полную мощность на первичной стороне трансформатора:

 

 

Далее определяем максимальную полную мощность, учитывая рост нагрузок:

 

 

Выбор мощностей трансформаторов для остальных подстанций сведен в приложение отдельно для ГПП и отдельных потребителей.

 

 

Таблица 1.5 – Выбор мощности трансформаторов подстанций, питаемых от ГПП «РТП‑220»

Потребитель	Pmax2, кВА	Smax2, кВА	Smax, кВА	S(t), кВА	Исходная мощность, кВА
ЦРП	260,00	393,94	413,636	620,455	1х400
ТП‑18 «Котельная»	960,00	1548,39	1625,806	2438,710	2х1600
ТП‑16 «Склад ГСМ»	368,00	387,37	406,737	610,105	1х400
ТП‑17 «Лок-Депо».	240,00	333,33	350,000	525,000	1х1000
ТП‑55	150,00	178,57	187,500	281,250	1х250
ТП‑19	59,20	83,38	87,549	131,324	1х160
ТП‑8	440,00	488,89	513,333	770,000	2х400
ТП‑20	260,00	305,88	321,176	481,765	2х250
ТП‑5	824,00	915,56	961,333	1442,000	1х630; 1х400
ТП‑2	224,00	248,89	261,333	392,000	2х400
КТП 2	150,00	178,57	187,500	281,250	1х250
КТП Мар.лес	19,00	33,93	35,625	53,438	1х100
КТП ТУСМ	14,40	24,00	25,200	37,800	1х40
КТП Мишута	59,20	83,38	87,549	131,324	1х160
КТП Головко	92,50	130,28	136,796	205,194	1х250
КТП Лесной	162,50	246,21	258,523	387,784	1х250

 

По результатам расчетов видно, что на трансформаторных подстанциях ТП №17, трансформатор, в период максимальной нагрузки остается недогруженным, а на ТП‑16 и ЦРП перегруженным. Предлагаю заменить трансформатор данной подстанции и установить на ТП‑16 трансформатор мощностью 630 кВА, а на ЦРП и ТП‑17 трансформаторы поменять местами, в целях экономии.