Escolha do número e potência dos transformadores

A seleção correta do número e capacidade dos transformadores em subestações de empreendimentos industriais é uma das questões importantes do fornecimento de energia e construção de redes racionais. Em condições normais, os transformadores devem fornecer energia a todos os usuários do empreendimento em sua carga nominal.

O número de transformadores na subestação é determinado pelo requisito de confiabilidade da fonte de alimentação. Nesta abordagem, a melhor opção é instalar dois transformadores, fornecendo alimentação ininterrupta. usuários da oficina de qualquer categoria… No entanto, se apenas os receptores das categorias II e III forem instalados no serviço, geralmente as subestações transformadoras individuais são mais econômicas.

Ao projetar redes em uma instalação, a instalação de subestações de transformador único é realizada no caso de curto-circuito dos consumidores através da rede de baixa tensão, bem como quando é possível substituir um transformador danificado dentro de um determinado tempo.

Arroz. 1 Esquemas de alimentação de oficina com um (a) e dois (b) transformadores

As subestações de dois transformadores são utilizadas com um número significativo de usuários da categoria II ou na presença de usuários da categoria I. Além disso, são recomendadas subestações de dois transformadores com uma programação de carga diária e anual desigual de uma empresa, com modo de operação sazonal com uma diferença significativa na carga de turno. Então, quando a carga diminui, um dos transformadores é desligado.

O problema de escolha do número de transformadores consiste em escolher entre duas opções (Fig. 1 aeb) a opção com os melhores indicadores técnicos e econômicos. A versão ótima do esquema de energia é selecionada com base na comparação dos custos anuais reduzidos para cada opção:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

onde Ce, i — custos operacionais da i -ésima opção, kn, e — fator de eficiência padrão, Ki — custos de capital para a i -ésima opção, Ui — perdas de consumidores por interrupção do fornecimento de energia.

Deve notar-se que no caso da fig. 1(a), há uma falha total de energia e aqui o fornecimento de consumidores através de uma linha de backup para tensão 0,4 kV não pode ser considerado, pois tal circuito é semelhante a um circuito de dois transformadores, mas com desempenho pior devido para uma linha longa de 0,4 kV...

Ao comparar opções, a questão do desenvolvimento futuro da empresa desempenha um papel importante. Portanto, por exemplo, se atualmente houver apenas usuários da segunda categoria na loja, faz sentido considerar as opções. Mas se depois de um ano se planeja reequipar a produção e aparecerem consumidores de primeira categoria na loja, então, claro, é preciso escolher a opção com dois transformadores.

Em princípio, a instalação de dois transformadores fornece fornecimento de energia confiável aos consumidores. Isto significa que se um transformador for danificado, o segundo, tendo em conta a sua capacidade de sobrecarga, garante 100% de fiabilidade da alimentação durante o tempo necessário à reparação do transformador.

Mas há casos em que a potência dos dois transformadores existentes se torna insuficiente para fornecer energia a todos os receptores, por exemplo, ao instalar equipamentos mais potentes, alterar o modo de operação dos receptores elétricos, etc. Opções para instalar transformadores mais potentes na subestação ou instalar um terceiro transformador para cobrir o aumento de potência são então consideradas.

A segunda opção parece ser preferível, pois a confiabilidade da subestação aumenta, não há necessidade de vender transformadores antigos e o custo de capital para instalar um terceiro transformador é, via de regra, muito menor do que no reequipamento de toda a subestação .

Mas esta opção nem sempre é possível, por exemplo, com o desenvolvimento denso do território da empresa, simplesmente pode não haver espaço para um transformador adicional. Por outro lado, existe uma considerável complexidade do circuito que pode não ser possível quando os transformadores estão operando em paralelo. Portanto, a consideração das opções é realizada caso a caso.

Além dos requisitos de confiabilidade, ao escolher o número de transformadores, o modo de operação dos receptores deve ser levado em consideração. Por exemplo, com um baixo fator de preenchimento da curva de carga, é economicamente possível instalar não um, mas dois transformadores.

Sobre grandes subestações transformadoras, GPP, via de regra, o número de transformadores é selecionado não mais que dois. Isso se deve principalmente ao fato de que o custo do equipamento de comutação no lado de maior tensão do empreendimento é comparável ao custo de um transformador.

Seleção de transformadores por potência

Recomenda-se selecionar a potência dos transformadores GPP e transformadores de oficina (exceto em casos de carga horária muito variável), recomenda-se selecionar a carga média para o turno de maior movimento, verificando e ajustando de acordo com o consumo específico de energia de um unidade de produção obtida a partir de estudos das cargas elétricas das empresas.

Para alimentação contínua de cargas da primeira e segunda categoria, recomenda-se a instalação de dois transformadores com fator de carga em modo normal de 0,6 a 0,7 por GPP de empreendimentos industriais.

Recomenda-se levar os seguintes fatores de carga para transformadores de subestações comerciais: transformador duplo com carga predominante da primeira categoria — 0,65 — 0,7, transformador único com carga predominante da segunda categoria e redundância para os jumpers de tensão secundária — 0,7 — 0,8.

O número e a capacidade dos transformadores de oficina devem ser selecionados com base em cálculos técnicos e econômicos. Ao mesmo tempo, em uma primeira aproximação, a potência dos transformadores em redes com tensão de 380 V pode ser tomada com base nas seguintes densidades de carga específicas: até 1000 kVA em densidades de até 0,2 kV-A / m2, 1600 kVA em densidades de 0,2 — 0,3 kVA / m2, 1600 — 2500 kVA em densidades de 0,3 kVA / m2 e mais.

Escala de potências padrão de transformadores de potência

Em nosso país, foi adotada uma escala única de capacidades de transformadores. Escolher uma escala racional é uma das principais tarefas na otimização de sistemas de energia industrial. Hoje existem duas escalas de potência: com passo de 1,35 e com passo de 1,6. Ou seja, a primeira escala inclui potências: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, etc., e a segunda inclui 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, etc. escala de potência que atualmente não são produzidas e são utilizadas em subestações transformadoras já existentes, e a segunda escala de potência é utilizada para o projeto de novas subestações transformadoras.

Deve-se notar que a escala com coeficiente de 1,35 é mais vantajosa em termos de carga do transformador. Por exemplo, quando dois transformadores estão operando com fator de carga de 0,7, quando um deles é desligado, o outro fica 30% sobrecarregado. Este modo de operação atende aos requisitos das condições de operação do transformador. Desta forma, seu poder pode ser totalmente utilizado.

Com uma sobrecarga admissível de 40%, ocorre subutilização da potência instalada de transformadores com escala de 1,6.

Suponha que dois transformadores da subestação transformadora estejam trabalhando separadamente e a carga de cada um seja de 80 kVA, quando um deles for desconectado, o segundo deverá fornecer uma carga de 160 kVA. A opção de instalação de dois transformadores de 100 kVA não pode ser aceita , pois neste caso a sobrecarga será de 60% quando um transformador estiver fora de serviço. Ao instalar transformadores de 160 kVA, isso resulta em sua carga no modo normal em apenas 50%.

Ao usar uma escala com passo de 1,35, você pode instalar transformadores com capacidade de 135 kVA, então sua carga no modo normal será de 70% e em sobrecarga de emergência não será superior a 40%.

Com base neste exemplo, você pode ver que uma escala com passo de 1,35 é mais racional. E cerca de 20% da potência dos transformadores produzidos não é utilizada. Uma possível solução para este problema é a instalação de dois transformadores em uma subestação transformadora com potências diferentes. No entanto, esta solução não pode ser considerada tecnicamente racional, pois quando um transformador de maior potência é retirado de serviço, o transformador restante não cobrirá toda a carga da oficina.

Uma pergunta natural surge: qual é a razão para mudar para um novo conjunto de capacidades? A resposta, obviamente, está na redução da variedade de capacidades para unificar equipamentos: não apenas transformadores, mas também nas proximidades (comuta, interruptores de interrupção de carga, desconectores etc).

Com base em tudo o que foi dito, a seleção do número e da potência dos transformadores para alimentar as subestações da fábrica é realizada da seguinte forma:

1) o número de transformadores da subestação transformadora é determinado com base na confiabilidade do fornecimento de energia, levando em consideração a categoria dos receptores;

2) são selecionadas as opções mais próximas para alimentar os transformadores selecionados (não mais que três), levando em consideração sua carga permitida no modo normal e sobrecarga permitida no modo de emergência;

3) uma solução economicamente viável é determinada pelas opções delineadas, aceitáveis ​​para condições específicas;

4) considera-se a possibilidade de ampliação ou desenvolvimento da subestação transformadora e pondera-se a eventual instalação de transformadores mais potentes nas mesmas fundações ou contempla-se a possibilidade de ampliar a subestação aumentando o número de transformadores.