Scelta del numero e della potenza dei trasformatori

La corretta selezione del numero e della capacità dei trasformatori nelle sottostazioni delle imprese industriali è una delle questioni importanti dell'alimentazione e della costruzione di reti razionali. In condizioni normali, i trasformatori devono fornire energia a tutti gli utenti dell'azienda al loro carico nominale.

Il numero di trasformatori nella sottostazione è determinato dal requisito di affidabilità dell'alimentazione. In questo approccio, l'opzione migliore è installare due trasformatori, fornendo un'alimentazione ininterrotta. utenti dell'officina di qualsiasi categoria… Tuttavia, se nel servizio sono installati solo ricevitori di categoria II e III, di solito le singole sottostazioni di trasformazione più economiche.

Quando si progettano reti in un impianto, l'installazione di sottostazioni a trasformatore singolo viene eseguita nel caso in cui venga fornito un cortocircuito dei consumatori attraverso la rete a bassa tensione, nonché quando è possibile sostituire un trasformatore danneggiato entro un certo tempo.

Riso. 1 Schemi di alimentazione da officina con uno (a) e due (b) trasformatori

Le cabine a due trasformatori sono utilizzate con un numero significativo di utenti di categoria II o in presenza di utenti di categoria I. Inoltre, si consigliano sottostazioni a due trasformatori con un programma di carico giornaliero e annuale irregolare di un'impresa, con una modalità operativa stagionale con una differenza significativa nel carico del turno. Quindi, quando il carico diminuisce, uno dei trasformatori viene spento.

Il problema della scelta del numero di trasformatori consiste nello scegliere tra due opzioni (Fig. 1 aeb) l'opzione con i migliori indicatori tecnici ed economici. La versione ottimale del regime energetico viene selezionata sulla base di un confronto dei costi annuali ridotti per ciascuna opzione:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

dove Ce, i — costi operativi dell'i-esima opzione, kn, e — fattore di efficienza standard, Ki — costi di capitale per l'i-esima opzione, Ui — perdite di consumatori dovute all'interruzione dell'alimentazione.

Si noti che nel caso di fig. 1 (a), si verifica un'interruzione completa dell'alimentazione e qui non è possibile prendere in considerazione l'alimentazione dei consumatori tramite una linea di backup per una tensione di 0,4 kV, poiché tale circuito è simile a un circuito a due trasformatori, ma con prestazioni peggiori a causa a una linea lunga da 0,4 kV...

Quando si confrontano le opzioni, la questione del futuro sviluppo dell'impresa gioca un ruolo importante. Quindi, ad esempio, se al momento ci sono solo utenti della seconda categoria nel negozio, allora ha senso considerare le opzioni. Ma se dopo un anno si prevede di riattrezzare la produzione e nel negozio compaiono consumatori di prima categoria, allora, ovviamente, è necessario scegliere l'opzione con due trasformatori.

In linea di principio, l'installazione di due trasformatori fornisce un'alimentazione affidabile ai consumatori. Ciò significa che se un trasformatore è danneggiato, il secondo, tenendo conto della sua capacità di sovraccarico, garantisce il 100% di affidabilità dell'alimentazione durante il tempo necessario per riparare il trasformatore.

Ma ci sono casi in cui la potenza dei due trasformatori esistenti diventa insufficiente per fornire energia a tutti i ricevitori, ad esempio quando si installano apparecchiature più potenti, si modifica la modalità di funzionamento dei ricevitori elettrici, ecc. Vengono quindi prese in considerazione le opzioni per l'installazione di trasformatori più potenti nella sottostazione o l'installazione di un terzo trasformatore per coprire l'aumento di potenza.

La seconda opzione sembra essere preferibile, poiché l'affidabilità della sottostazione aumenta, non è necessario vendere vecchi trasformatori e il costo di capitale per l'installazione di un terzo trasformatore è, di norma, molto inferiore rispetto a quando si riattrezza l'intera sottostazione .

Ma questa opzione non è sempre possibile, ad esempio, con uno sviluppo denso del territorio dell'impresa, potrebbe semplicemente non esserci spazio sufficiente per un trasformatore aggiuntivo. D'altra parte, vi è una notevole complessità circuitale che potrebbe non essere possibile quando i trasformatori operano in parallelo. Pertanto, l'esame delle opzioni viene effettuato caso per caso.

Oltre ai requisiti di affidabilità, quando si sceglie il numero di trasformatori, è necessario tenere conto della modalità di funzionamento dei ricevitori. Ad esempio, con un basso fattore di riempimento della curva di carico, è economicamente possibile installare non uno ma due trasformatori.

SU grandi cabine di trasformazione, GPP, di norma, il numero di trasformatori è selezionato non più di due. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il costo della commutazione delle apparecchiature sul lato a tensione più elevata dell'azienda è paragonabile al costo di un trasformatore.

Selezione dei trasformatori per potenza

Si consiglia di selezionare la potenza dei trasformatori GPP e dei trasformatori da officina (tranne nei casi di programma di carico fortemente variabile), si consiglia di selezionare il carico medio per il turno più impegnativo, seguito dal controllo e dalla regolazione in base al consumo di energia specifico di un unità di produzione ottenuta a seguito di studi sui carichi elettrici delle imprese.

Per la fornitura continua di carichi della prima e della seconda categoria, si consiglia di installare due trasformatori con un fattore di carico in modalità normale di 0,6 - 0,7 per GPP delle imprese industriali.

Si raccomanda di prendere i seguenti fattori di carico per i trasformatori delle cabine commerciali: doppio trasformatore con carico predominante di prima categoria — 0,65 — 0,7, singolo trasformatore con carico predominante di seconda categoria e ridondanza per i ponticelli di tensione secondaria — 0,7 — 0.8.

Il numero e la capacità dei trasformatori da officina dovrebbero essere selezionati sulla base di calcoli tecnici ed economici. Allo stesso tempo, in prima approssimazione, la potenza dei trasformatori nelle reti con una tensione di 380 V può essere presa in base alle seguenti densità di carico specifiche: fino a 1000 kVA a densità fino a 0,2 kV-A / m2, 1600 kVA a densità di 0 ,2 — 0,3 kVA / m2, 1600 — 2500 kVA a densità 0,3 kVA / m2 e oltre.

Scala delle potenze standard dei trasformatori di potenza

Nel nostro paese è stata adottata un'unica scala di capacità dei trasformatori. La scelta di una scala razionale è uno dei compiti principali nell'ottimizzazione dei sistemi di alimentazione industriali. Oggi ci sono due scale di potenza: con un passo di 1,35 e con un passo di 1,6. Cioè, la prima scala include potenze: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, ecc., e la seconda include 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, ecc. Trasformatori della prima scala di potenza attualmente non vengono prodotte e vengono utilizzate su cabine di trasformazione già esistenti, e la seconda scala di potenza viene utilizzata per la progettazione di nuove cabine di trasformazione.

Va notato che la scala con un coefficiente di 1,35 è più vantaggiosa in termini di carico del trasformatore. Ad esempio, quando due trasformatori funzionano con un fattore di carico di 0,7, quando uno di essi viene spento, l'altro viene sovraccaricato del 30%. Questa modalità di funzionamento soddisfa i requisiti delle condizioni operative del trasformatore. In questo modo, il suo potere può essere pienamente utilizzato.

Con un sovraccarico ammissibile del 40%, si verifica un sottoutilizzo della potenza installata dei trasformatori con una scala di 1,6.

Supponiamo che due trasformatori della cabina di trasformazione funzionino separatamente e il carico di ciascuno sia di 80 kVA, quando uno di essi è disconnesso, il secondo deve fornire un carico di 160 kVA, l'opzione di installare due trasformatori da 100 kVA non può essere accettata , poiché in questo caso il sovraccarico sarà del 60% quando un trasformatore è fuori servizio. Quando si installano trasformatori da 160 kVA, ciò si traduce in un carico in modalità normale solo del 50%.

Quando si utilizza una scala con un gradino di 1,35, è possibile installare trasformatori con una capacità di 135 kVA, quindi il loro carico in modalità normale sarà del 70% e in caso di sovraccarico di emergenza non sarà superiore al 40%.

Sulla base di questo esempio, puoi vedere che una scala con un passo di 1,35 è più razionale. E circa il 20% della potenza dei trasformatori prodotti non viene utilizzata. Una possibile soluzione a questo problema è l'installazione di due trasformatori in una cabina di trasformazione con potenza diversa. Tuttavia, questa soluzione non può essere considerata tecnicamente razionale, perché quando un trasformatore di potenza superiore viene messo fuori servizio, il trasformatore rimanente non coprirà l'intero carico dell'officina.

Sorge una domanda naturale: qual è la ragione per passare a una nuova serie di capacità? La risposta sta ovviamente nel ridurre la varietà di capacità per unificare le apparecchiature: non solo trasformatori, ma anche in prossimità di essi (interruttori, sezionatori di carico, sezionatori eccetera.).

Sulla base di quanto detto, la selezione del numero e della potenza dei trasformatori per l'alimentazione delle sottostazioni di fabbrica viene effettuata come segue:

1) il numero di trasformatori della sottostazione di trasformazione è determinato in base all'affidabilità dell'alimentazione, tenendo conto della categoria dei ricevitori;

2) vengono selezionate le opzioni più vicine per alimentare i trasformatori selezionati (non più di tre), tenendo conto del carico consentito in modalità normale e del sovraccarico consentito in modalità di emergenza;

3) una soluzione economicamente fattibile è determinata dalle opzioni delineate, accettabili per condizioni specifiche;

4) si tiene conto della possibilità di ampliamento o sviluppo della sottostazione di trasformazione e si considera la questione dell'eventuale installazione di trasformatori più potenti sulle stesse fondazioni o si prevede la possibilità di ampliare la sottostazione aumentando il numero di trasformatori.