Keuze van aantal en vermogen van transformatoren

De juiste selectie van het aantal en de capaciteit van transformatoren in onderstations van industriële ondernemingen is een van de belangrijke kwesties van stroomvoorziening en de aanleg van rationele netwerken. Onder normale omstandigheden moeten de transformatoren stroom leveren aan alle gebruikers van de onderneming bij hun nominale belasting.

Het aantal transformatoren in het onderstation wordt bepaald door de eis van betrouwbaarheid van de voeding. In deze benadering is de beste optie om twee transformatoren te installeren, die zorgen voor een ononderbroken stroomvoorziening. werkplaatsgebruikers van elke categorie… Als er echter alleen ontvangers van categorie II en III in de dienst worden geïnstalleerd, dan zijn meestal de zuinigere enkelvoudige transformatorstations.

Bij het ontwerpen van netwerken in een installatie, wordt de installatie van onderstations met één transformator uitgevoerd in het geval dat kortsluiting van consumenten wordt geboden via het laagspanningsnetwerk, en ook wanneer het mogelijk is om een ​​beschadigde transformator binnen een bepaalde tijd te vervangen.

Rijst. 1 Werkplaatsvoedingsschema's met één (a) en twee (b) transformatoren

Tweetransformatorstations worden gebruikt bij een aanzienlijk aantal gebruikers van categorie II of in aanwezigheid van gebruikers van categorie I. Bovendien worden onderstations met twee transformatoren aanbevolen met een ongelijk dagelijks en jaarlijks belastingschema van een onderneming, met een seizoensgebonden werkingsmodus met een aanzienlijk verschil in ploegenbelasting. Wanneer de belasting vervolgens afneemt, wordt een van de transformatoren uitgeschakeld.

Het probleem bij het kiezen van het aantal transformatoren bestaat uit het kiezen tussen twee opties (Fig. 1 a en b) de optie met de beste technische en economische indicatoren. De optimale versie van het stroomschema wordt geselecteerd op basis van een vergelijking van de verlaagde jaarlijkse kosten voor elke optie:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

waarbij Ce, i — bedrijfskosten van de i -de optie, kn, e — standaard efficiëntiefactor, Ki — kapitaalkosten voor de i -de optie, Ui — verliezen van consumenten door onderbreking van de stroomvoorziening.

Opgemerkt moet worden dat in het geval van Fig. 1 (a), er is een volledige stroomuitval en hier kan geen rekening worden gehouden met de levering van consumenten via een back-uplijn voor een spanning van 0,4 kV, aangezien een dergelijk circuit vergelijkbaar is met een circuit met twee transformatoren, maar met een slechtere prestatie vanwege naar een lange lijn van 0,4 kV...

Bij het vergelijken van opties speelt de vraag naar de toekomstige ontwikkeling van de onderneming een belangrijke rol. Dus als er momenteel bijvoorbeeld alleen gebruikers uit de tweede categorie in de winkel zijn, is het logisch om opties te overwegen. Maar als het na een jaar gepland is om de productie opnieuw uit te rusten en consumenten van de eerste categorie in de winkel verschijnen, dan is het natuurlijk noodzakelijk om de optie met twee transformatoren te kiezen.

In principe zorgt de installatie van twee transformatoren voor een betrouwbare stroomvoorziening van de verbruikers. Dit betekent dat als één transformator beschadigd is, de tweede, rekening houdend met zijn overbelastingscapaciteit, zorgt voor 100% betrouwbaarheid van de voeding gedurende de tijd die nodig is om de transformator te repareren.

Maar er zijn gevallen waarin het vermogen van de bestaande twee transformatoren onvoldoende wordt om alle ontvangers van stroom te voorzien, bijvoorbeeld bij het installeren van krachtigere apparatuur, het wijzigen van de werkingsmodus van elektrische ontvangers, enz. Vervolgens worden opties overwogen voor het installeren van krachtigere transformatoren in het onderstation of het installeren van een derde transformator om het verhoogde vermogen te dekken.

De tweede optie lijkt de voorkeur te hebben, aangezien de betrouwbaarheid van het onderstation toeneemt, het niet nodig is om oude transformatoren te verkopen en de kapitaalkosten voor het installeren van een derde transformator in de regel veel lager zijn dan bij het opnieuw uitrusten van het hele onderstation .

Maar deze optie is niet altijd mogelijk, bijvoorbeeld met een dichte ontwikkeling van het territorium van de onderneming, is er eenvoudigweg niet genoeg ruimte voor een extra transformator. Aan de andere kant is er een aanzienlijke circuitcomplexiteit die misschien niet mogelijk is wanneer de transformatoren parallel werken. Daarom worden de opties per geval bekeken.

Naast betrouwbaarheidseisen moet bij het kiezen van het aantal transformatoren rekening worden gehouden met de werkingsmodus van de ontvangers. Bij een lage vulfactor van de belastingscurve is het bijvoorbeeld economisch mogelijk om niet één maar twee transformatoren te installeren.

Op grote transformatorstations, GPP, in de regel wordt het aantal transformatoren niet meer dan twee geselecteerd. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat de kosten van schakelapparatuur aan de hogere spanningszijde van de onderneming vergelijkbaar zijn met de kosten van een transformator.

Selectie van transformatoren op vermogen

Het wordt aanbevolen om het vermogen van GPP-transformatoren en werkplaatstransformatoren te selecteren (behalve in gevallen van sterk wisselende belastingsschema's), het wordt aanbevolen om de gemiddelde belasting voor de drukste dienst te selecteren, gevolgd door controle en aanpassing volgens het specifieke stroomverbruik van een productie-eenheid verkregen als resultaat van studies van de elektrische belastingen van ondernemingen.

Voor continue levering van belastingen van de eerste en tweede categorie, wordt aanbevolen om twee transformatoren te installeren met een belastingsfactor in de normale modus van 0,6 - 0,7 per GPP van industriële ondernemingen.

Het wordt aanbevolen om de volgende belastingsfactoren te nemen voor transformatoren van commerciële onderstations: dubbele transformator met overheersende belasting van de eerste categorie - 0,65 - 0,7, enkele transformator met overheersende belasting van de tweede categorie en redundantie voor de secundaire spanningsjumpers - 0,7 - 0,8.

Het aantal en de capaciteit van werkplaatstransformatoren moet worden geselecteerd op basis van technische en economische berekeningen. Tegelijkertijd kan in een eerste benadering het vermogen van transformatoren in netwerken met een spanning van 380 V worden genomen op basis van de volgende specifieke belastingsdichtheden: tot 1000 kVA bij dichtheden tot 0,2 kV-A / m2, 1600 kVA bij dichtheden van 0,2 - 0,3 kVA / m2, 1600 - 2500 kVA bij dichtheden van 0,3 kVA / m2 en meer.

Schaal van standaardvermogens van vermogenstransformatoren

In ons land is een enkele schaal van transformatorcapaciteiten aangenomen. Het kiezen van een rationele schaal is een van de belangrijkste taken bij het optimaliseren van industriële energiesystemen. Tegenwoordig zijn er twee vermogensschalen: met een stap van 1,35 en met een stap van 1,6. Dat wil zeggen, de eerste schaal omvat vermogens: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, enz., En de tweede omvat 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, enz. Transformatoren van de eerste schaal van vermogen ze worden momenteel niet geproduceerd en worden gebruikt op reeds bestaande transformatorstations, en de tweede vermogensschaal wordt gebruikt voor het ontwerp van nieuwe transformatorstations.

Opgemerkt moet worden dat de schaal met een coëfficiënt van 1,35 voordeliger is in termen van transformatorbelasting. Als bijvoorbeeld twee transformatoren werken met een belastingsfactor van 0,7, wordt de andere met 30% overbelast wanneer een van de transformatoren wordt uitgeschakeld. Deze bedrijfsmodus voldoet aan de eisen van de bedrijfsomstandigheden van de transformator. Op deze manier kan zijn kracht volledig worden benut.

Bij een toegestane overbelasting van 40% treedt onderbenutting van het geïnstalleerde vermogen van transformatoren met een schaal van 1,6 op.

Stel dat twee transformatoren van het transformatorstation afzonderlijk werken en de belasting van elk 80 kVA is, wanneer een van hen is losgekoppeld, moet de tweede een belasting van 160 kVA leveren.De optie om twee transformatoren van 100 kVA te installeren, kan niet worden geaccepteerd , aangezien in dit geval de overbelasting 60% zal zijn wanneer één transformator buiten dienst is. Bij het installeren van 160 kVA-transformatoren resulteert dit in een belasting van slechts 50% in de normale modus.

Bij gebruik van een schaal met een stap van 1,35, kunt u transformatoren installeren met een capaciteit van 135 kVA, dan is hun belasting in de normale modus 70% en bij noodoverbelasting niet meer dan 40%.

Aan de hand van dit voorbeeld zie je dat een schaal met een stap van 1,35 rationeler is. En ongeveer 20% van het vermogen van de geproduceerde transformatoren wordt niet gebruikt. Een mogelijke oplossing voor dit probleem is het plaatsen van twee transformatoren op een transformatorstation met verschillend vermogen. Deze oplossing kan echter technisch niet als rationeel worden beschouwd, want wanneer een transformator met een hoger vermogen buiten dienst wordt gesteld, zal de resterende transformator niet de volledige belasting van de werkplaats dekken.

Een natuurlijke vraag rijst: wat is de reden om naar een nieuwe reeks capaciteiten te verhuizen? Het antwoord ligt uiteraard in het verminderen van de verscheidenheid aan capaciteiten om apparatuur te verenigen: niet alleen transformatoren, maar ook in de nabijheid ervan (schakelaars, lastscheidingsschakelaars, scheiders enz.).

Op basis van alles wat is gezegd, wordt de selectie van het aantal en het vermogen van transformatoren voor het voeden van fabrieksonderstations als volgt uitgevoerd:

1) het aantal transformatoren van het transformatorstation wordt bepaald op basis van de betrouwbaarheid van de voeding, rekening houdend met de categorie ontvangers;

2) de dichtstbijzijnde opties voor het voeden van de geselecteerde transformatoren (niet meer dan drie) worden geselecteerd, rekening houdend met hun toegestane belasting in normale modus en toegestane overbelasting in noodmodus;

3) een economisch haalbare oplossing wordt bepaald door de geschetste opties, acceptabel voor specifieke omstandigheden;

4) er wordt rekening gehouden met de mogelijkheid van uitbreiding of ontwikkeling van het transformatorstation en de vraag naar de mogelijke installatie van krachtigere transformatoren op dezelfde fundering of de mogelijkheid om het onderstation uit te breiden door het aantal transformatoren te vergroten, wordt overwogen.