Επιλογή αριθμού και ισχύος μετασχηματιστών

Η σωστή επιλογή του αριθμού και της χωρητικότητας των μετασχηματιστών σε υποσταθμούς βιομηχανικών επιχειρήσεων είναι ένα από τα σημαντικά ζητήματα τροφοδοσίας και κατασκευής ορθολογικών δικτύων. Υπό κανονικές συνθήκες, οι μετασχηματιστές πρέπει να παρέχουν ρεύμα σε όλους τους χρήστες της επιχείρησης με το ονομαστικό τους φορτίο.

Ο αριθμός των μετασχηματιστών στον υποσταθμό καθορίζεται από την απαίτηση αξιοπιστίας τροφοδοσίας. Σε αυτή την προσέγγιση, η καλύτερη επιλογή είναι να εγκαταστήσετε δύο μετασχηματιστές, παρέχοντας αδιάλειπτη παροχή ρεύματος. χρήστες εργαστηρίου οποιασδήποτε κατηγορίας… Ωστόσο, εάν στην υπηρεσία είναι εγκατεστημένοι μόνο δέκτες κατηγορίας II και III, τότε συνήθως οι πιο οικονομικοί υποσταθμοί ενός μετασχηματιστή.

Κατά το σχεδιασμό δικτύων σε μια εγκατάσταση, η εγκατάσταση υποσταθμών μονού μετασχηματιστή πραγματοποιείται σε περίπτωση που παρέχεται βραχυκύκλωμα καταναλωτών μέσω του δικτύου χαμηλής τάσης, καθώς και όταν είναι δυνατή η αντικατάσταση κατεστραμμένου μετασχηματιστή εντός ορισμένου χρόνου.

Ρύζι. 1 Σχέδια τροφοδοσίας συνεργείου με έναν (α) και δύο (β) μετασχηματιστές

Οι υποσταθμοί δύο μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται με σημαντικό αριθμό χρηστών κατηγορίας ΙΙ ή παρουσία χρηστών κατηγορίας Ι. Επιπλέον, προτείνονται υποσταθμοί δύο μετασχηματιστών με ανομοιόμορφο ημερήσιο και ετήσιο χρονοδιάγραμμα φόρτωσης μιας επιχείρησης, με εποχιακό τρόπο λειτουργίας με σημαντική διαφορά στο φορτίο βάρδιας. Στη συνέχεια, όταν το φορτίο μειώνεται, ένας από τους μετασχηματιστές απενεργοποιείται.

Το πρόβλημα της επιλογής του αριθμού των μετασχηματιστών συνίσταται στην επιλογή μεταξύ δύο επιλογών (Εικ. 1 α και β) της επιλογής με τους καλύτερους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες. Η βέλτιστη έκδοση του συστήματος ισχύος επιλέγεται με βάση τη σύγκριση του μειωμένου ετήσιου κόστους για κάθε επιλογή:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

όπου Ce, i — λειτουργικά κόστη της i -ης επιλογής, kn, e — τυπικός συντελεστής απόδοσης, Ki — κεφαλαιουχικό κόστος για την i -η επιλογή, Ui — απώλειες καταναλωτών από διακοπή παροχής ρεύματος.

Πρέπει να σημειωθεί ότι στην περίπτωση του σχ. 1 (α), υπάρχει πλήρης διακοπή ρεύματος και εδώ δεν μπορεί να ληφθεί υπόψη η τροφοδοσία των καταναλωτών μέσω εφεδρικής γραμμής για τάση 0,4 kV, καθώς ένα τέτοιο κύκλωμα είναι παρόμοιο με ένα κύκλωμα δύο μετασχηματιστών, αλλά με χειρότερη απόδοση λόγω σε μεγάλη γραμμή από 0,4 kV...

Κατά τη σύγκριση των επιλογών, το ζήτημα της μελλοντικής ανάπτυξης της επιχείρησης παίζει σημαντικό ρόλο. Έτσι, για παράδειγμα, εάν αυτή τη στιγμή υπάρχουν μόνο χρήστες από τη δεύτερη κατηγορία στο κατάστημα, τότε είναι λογικό να εξετάσετε επιλογές. Αλλά εάν μετά από ένα χρόνο σχεδιάζεται να επανεξοπλιστεί η παραγωγή και οι καταναλωτές πρώτης κατηγορίας εμφανιστούν στο κατάστημα, τότε, φυσικά, είναι απαραίτητο να επιλέξετε την επιλογή με δύο μετασχηματιστές.

Κατ' αρχήν, η εγκατάσταση δύο μετασχηματιστών παρέχει αξιόπιστη τροφοδοσία στους καταναλωτές. Αυτό σημαίνει ότι εάν ένας μετασχηματιστής καταστραφεί, ο δεύτερος, λαμβάνοντας υπόψη την ικανότητα υπερφόρτισής του, εξασφαλίζει 100% αξιοπιστία της παροχής ρεύματος κατά το χρόνο που απαιτείται για την επισκευή του μετασχηματιστή.

Υπάρχουν όμως περιπτώσεις που η ισχύς των δύο υπαρχόντων μετασχηματιστών καθίσταται ανεπαρκής για την παροχή ισχύος σε όλους τους δέκτες, για παράδειγμα, κατά την εγκατάσταση ισχυρότερου εξοπλισμού, την αλλαγή του τρόπου λειτουργίας των ηλεκτρικών δεκτών κ.λπ. Στη συνέχεια εξετάζονται οι επιλογές για την εγκατάσταση ισχυρότερων μετασχηματιστών στον υποσταθμό ή την εγκατάσταση ενός τρίτου μετασχηματιστή για την κάλυψη της αυξημένης ισχύος.

Η δεύτερη επιλογή φαίνεται να είναι προτιμότερη, καθώς η αξιοπιστία του υποσταθμού αυξάνεται, δεν χρειάζεται να πουληθούν παλιοί μετασχηματιστές και το κεφαλαιουχικό κόστος για την εγκατάσταση ενός τρίτου μετασχηματιστή είναι, κατά κανόνα, πολύ μικρότερο από ό,τι κατά τον επανεξοπλισμό ολόκληρου του υποσταθμού .

Αλλά αυτή η επιλογή δεν είναι πάντα δυνατή, για παράδειγμα, με την πυκνή ανάπτυξη της επικράτειας της επιχείρησης, μπορεί απλώς να μην υπάρχει αρκετός χώρος για έναν πρόσθετο μετασχηματιστή. Από την άλλη πλευρά, υπάρχει σημαντική πολυπλοκότητα κυκλώματος που μπορεί να μην είναι δυνατή όταν οι μετασχηματιστές λειτουργούν παράλληλα. Επομένως, η εξέταση των επιλογών πραγματοποιείται κατά περίπτωση.

Εκτός από τις απαιτήσεις αξιοπιστίας, κατά την επιλογή του αριθμού των μετασχηματιστών, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο τρόπος λειτουργίας των δεκτών. Για παράδειγμα, με χαμηλό συντελεστή πλήρωσης καμπύλης φορτίου, είναι οικονομικά εφικτή η εγκατάσταση όχι ενός αλλά δύο μετασχηματιστών.

Επί μεγάλοι υποσταθμοί μετασχηματιστών, GPP, κατά κανόνα, ο αριθμός των μετασχηματιστών επιλέγεται όχι περισσότερο από δύο. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι το κόστος μεταγωγής εξοπλισμού στην πλευρά υψηλότερης τάσης της επιχείρησης είναι συγκρίσιμο με το κόστος ενός μετασχηματιστή.

Επιλογή μετασχηματιστών με ισχύ

Συνιστάται να επιλέξετε την ισχύ των μετασχηματιστών GPP και των μετασχηματιστών συνεργείου (εκτός από περιπτώσεις απότομα μεταβλητού χρονοδιαγράμματος φορτίου), συνιστάται η επιλογή του μέσου φορτίου για την πιο πολυσύχναστη βάρδια, ακολουθούμενη από έλεγχο και προσαρμογή σύμφωνα με την ειδική κατανάλωση ενέργειας ενός μονάδα παραγωγής που ελήφθη ως αποτέλεσμα μελετών για τα ηλεκτρικά φορτία των επιχειρήσεων.

Για συνεχή τροφοδοσία φορτίων πρώτης και δεύτερης κατηγορίας, συνιστάται η εγκατάσταση δύο μετασχηματιστών με συντελεστή φορτίου σε κανονική λειτουργία 0,6 — 0,7 ανά ΠΔΠ βιομηχανικών επιχειρήσεων.

Συνιστάται η λήψη των ακόλουθων συντελεστών φορτίου για μετασχηματιστές εμπορικών υποσταθμών: διπλός μετασχηματιστής με κυρίαρχο φορτίο πρώτης κατηγορίας — 0,65 — 0,7, μονός μετασχηματιστής με κυρίαρχο φορτίο δεύτερης κατηγορίας και πλεονασμός για τους δευτερεύοντες βραχυκυκλωτήρες τάσης — 0,7 — 0,8.

Ο αριθμός και η χωρητικότητα των μετασχηματιστών συνεργείου θα πρέπει να επιλέγονται με βάση τεχνικούς και οικονομικούς υπολογισμούς. Ταυτόχρονα, σε μια πρώτη προσέγγιση, η ισχύς των μετασχηματιστών σε δίκτυα με τάση 380 V μπορεί να ληφθεί με βάση τις ακόλουθες ειδικές πυκνότητες φορτίου: έως 1000 kVA σε πυκνότητες έως 0,2 kV-A / m2, 1600 kVA σε πυκνότητες 0,2 — 0,3 kVA / m2, 1600 — 2500 kVA σε πυκνότητες 0,3 kVA / m2 και άνω.

Κλίμακα τυπικών δυνάμεων μετασχηματιστών ισχύος

Στη χώρα μας έχει υιοθετηθεί μια ενιαία κλίμακα δυναμικότητας μετασχηματιστών. Η επιλογή μιας ορθολογικής κλίμακας είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα στη βελτιστοποίηση των βιομηχανικών συστημάτων ισχύος. Σήμερα υπάρχουν δύο κλίμακες ισχύος: με βήμα 1,35 και με βήμα 1,6. Δηλαδή, η πρώτη κλίμακα περιλαμβάνει ισχύ: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA κ.λπ. και η δεύτερη περιλαμβάνει 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA κ.λπ. Μετασχηματιστές της πρώτης κλίμακας ισχύος επί του παρόντος δεν παράγονται και χρησιμοποιούνται σε ήδη υπάρχοντες υποσταθμούς μετασχηματιστών και η δεύτερη κλίμακα ισχύος χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό νέων υποσταθμών μετασχηματιστών.

Σημειωτέον ότι η κλίμακα με συντελεστή 1,35 είναι πιο συμφέρουσα όσον αφορά τη φόρτιση του μετασχηματιστή. Για παράδειγμα, όταν δύο μετασχηματιστές λειτουργούν με συντελεστή φορτίου 0,7, όταν ένας από αυτούς είναι απενεργοποιημένος, ο άλλος υπερφορτώνεται κατά 30%. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας πληροί τις απαιτήσεις των συνθηκών λειτουργίας του μετασχηματιστή. Με αυτόν τον τρόπο, η ισχύς του μπορεί να αξιοποιηθεί πλήρως.

Σε επιτρεπόμενη υπερφόρτωση 40%, εμφανίζεται υποχρησιμοποίηση της εγκατεστημένης ισχύος μετασχηματιστών με κλίμακα 1,6.

Ας υποθέσουμε ότι δύο μετασχηματιστές του υποσταθμού μετασχηματιστή λειτουργούν χωριστά και το φορτίο του καθενός είναι 80 kVA, όταν ο ένας αποσυνδεθεί, ο δεύτερος πρέπει να παρέχει φορτίο 160 kVA. Η επιλογή εγκατάστασης δύο μετασχηματιστών των 100 kVA δεν μπορεί να γίνει αποδεκτή , καθώς σε αυτήν την περίπτωση η υπερφόρτωση θα είναι 60% όταν ένας μετασχηματιστής είναι εκτός λειτουργίας. Κατά την εγκατάσταση μετασχηματιστών 160 kVA, αυτό έχει ως αποτέλεσμα το φορτίο τους σε κανονική λειτουργία μόνο κατά 50%.

Όταν χρησιμοποιείτε μια κλίμακα με βήμα 1,35, μπορείτε να εγκαταστήσετε μετασχηματιστές χωρητικότητας 135 kVA, τότε το φορτίο τους σε κανονική λειτουργία θα είναι 70%, και σε υπερφόρτωση έκτακτης ανάγκης δεν θα είναι μεγαλύτερο από 40%.

Με βάση αυτό το παράδειγμα, μπορείτε να δείτε ότι μια κλίμακα με βήμα 1,35 είναι πιο ορθολογική. Και περίπου το 20% της ισχύος των παραγόμενων μετασχηματιστών δεν χρησιμοποιείται. Μια πιθανή λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η εγκατάσταση δύο μετασχηματιστών σε υποσταθμό μετασχηματιστή με διαφορετική ισχύ. Ωστόσο, αυτή η λύση δεν μπορεί να θεωρηθεί τεχνικά ορθολογική, γιατί όταν ένας μετασχηματιστής με μεγαλύτερη ισχύ τεθεί εκτός λειτουργίας, ο μετασχηματιστής που απομένει δεν θα καλύψει ολόκληρο το φορτίο του συνεργείου.

Γεννιέται ένα φυσικό ερώτημα: ποιος είναι ο λόγος για τη μετάβαση σε ένα νέο σύνολο δυναμικότητας; Η απάντηση βρίσκεται προφανώς στη μείωση της ποικιλίας των δυνατοτήτων για την ενοποίηση του εξοπλισμού: όχι μόνο μετασχηματιστές, αλλά και σε κοντινή απόσταση από αυτόν (διακόπτες, διακόπτες διακοπής φορτίου, αποζεύκτες και τα λοιπά.).

Με βάση όλα όσα αναφέρθηκαν, η επιλογή του αριθμού και της ισχύος των μετασχηματιστών για την τροφοδοσία των εργοστασιακών υποσταθμών πραγματοποιείται ως εξής:

1) ο αριθμός των μετασχηματιστών του υποσταθμού μετασχηματιστή καθορίζεται με βάση την αξιοπιστία της τροφοδοσίας, λαμβάνοντας υπόψη την κατηγορία των δεκτών.

2) επιλέγονται οι πλησιέστερες επιλογές για την τροφοδοσία των επιλεγμένων μετασχηματιστών (όχι περισσότεροι από τρεις), λαμβάνοντας υπόψη το επιτρεπόμενο φορτίο τους σε κανονική λειτουργία και την επιτρεπόμενη υπερφόρτωση σε λειτουργία έκτακτης ανάγκης.

3) μια οικονομικά εφικτή λύση καθορίζεται από τις περιγραφόμενες επιλογές, αποδεκτές για συγκεκριμένες συνθήκες.

4) λαμβάνεται υπόψη η δυνατότητα επέκτασης ή ανάπτυξης του υποσταθμού μετασχηματιστή και εξετάζεται το ζήτημα της πιθανής εγκατάστασης ισχυρότερων μετασχηματιστών στα ίδια θεμέλια ή εξετάζεται η δυνατότητα επέκτασης του υποσταθμού με αύξηση του αριθμού των μετασχηματιστών.