Elección del número y potencia de los transformadores

La selección correcta del número y la capacidad de los transformadores en las subestaciones de las empresas industriales es uno de los temas importantes del suministro de energía y la construcción de redes racionales. En condiciones normales, los transformadores deben suministrar energía a todos los usuarios de la empresa a su carga nominal.

El número de transformadores en la subestación está determinado por el requisito de confiabilidad del suministro de energía. En este enfoque, la mejor opción es instalar dos transformadores, proporcionando suministro de energía ininterrumpida. usuarios del taller de cualquier categoría… Sin embargo, si solo se instalan receptores de categoría II y III en el servicio, entonces generalmente las subestaciones de un solo transformador más económicas.

Al diseñar redes en una instalación, la instalación de subestaciones de un solo transformador se lleva a cabo en el caso de que se proporcione un cortocircuito de los consumidores a través de la red de bajo voltaje, así como cuando es posible reemplazar un transformador dañado dentro de un cierto tiempo.

Arroz. 1 Esquemas de suministro de energía del taller con uno (a) y dos (b) transformadores

Las subestaciones de dos transformadores se utilizan con un número significativo de usuarios de categoría II o en presencia de usuarios de categoría I. Además, se recomiendan subestaciones de dos transformadores con un programa de carga diario y anual desigual de una empresa, con un modo de operación estacional con una diferencia significativa en la carga de turno. Luego, cuando la carga disminuye, uno de los transformadores se apaga.

El problema de elegir el número de transformadores consiste en elegir entre dos opciones (Fig. 1 ayb) la opción con los mejores indicadores técnicos y económicos. La versión óptima del esquema de energía se selecciona en base a una comparación de los costos anuales reducidos para cada opción:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

donde Ce, i — costos operativos de la i-ésima opción, kn, e — factor de eficiencia estándar, Ki — costos de capital para la i-ésima opción, Ui — pérdidas de consumidores por interrupción del suministro eléctrico.

Cabe señalar que en el caso de la fig. 1 (a), hay una falla completa de energía y aquí no se puede tener en cuenta el suministro de consumidores a través de una línea de respaldo para un voltaje de 0.4 kV, ya que dicho circuito es similar a un circuito de dos transformadores, pero con un rendimiento peor debido a una línea larga de 0,4 kV...

Al comparar opciones, la cuestión del desarrollo futuro de la empresa juega un papel importante. Entonces, por ejemplo, si actualmente solo hay usuarios de la segunda categoría en la tienda, entonces tiene sentido considerar opciones. Pero si después de un año se planea volver a equipar la producción y aparecen consumidores de primera categoría en la tienda, entonces, por supuesto, es necesario elegir la opción con dos transformadores.

En principio, la instalación de dos transformadores proporciona un suministro de energía confiable a los consumidores. Esto significa que si un transformador se daña, el segundo, teniendo en cuenta su capacidad de sobrecarga, asegura el 100% de confiabilidad de la fuente de alimentación durante el tiempo necesario para reparar el transformador.

Pero hay casos en que la potencia de los dos transformadores existentes se vuelve insuficiente para proporcionar energía a todos los receptores, por ejemplo, al instalar equipos más potentes, cambiar el modo de funcionamiento de los receptores eléctricos, etc. Luego se consideran opciones para instalar transformadores más potentes en la subestación o instalar un tercer transformador para cubrir el aumento de potencia.

La segunda opción parece ser preferible, ya que aumenta la confiabilidad de la subestación, no hay necesidad de vender transformadores viejos y el costo de capital de instalar un tercer transformador es, por regla general, mucho menor que cuando se reequipa toda la subestación. .

Pero esta opción no siempre es posible, por ejemplo, con un desarrollo denso del territorio de la empresa, simplemente puede no haber suficiente espacio para un transformador adicional. Por otro lado, existe una complejidad de circuito considerable que puede no ser posible cuando los transformadores funcionan en paralelo. Por lo tanto, la consideración de las opciones se lleva a cabo caso por caso.

Además de los requisitos de confiabilidad, al elegir el número de transformadores, se debe tener en cuenta el modo de operación de los receptores. Por ejemplo, con un factor de llenado de la curva de carga bajo, es económicamente posible instalar no uno sino dos transformadores.

En grandes subestaciones transformadoras, GPP, por regla general, el número de transformadores se selecciona no más de dos. Esto se debe principalmente al hecho de que el costo de cambiar el equipo en el lado de mayor voltaje de la empresa es comparable al costo de un transformador.

Selección de transformadores por potencia.

Se recomienda seleccionar la potencia de los transformadores GPP y transformadores de taller (excepto en casos de horario de carga muy variable), se recomienda seleccionar la carga promedio para el turno más ocupado, seguido de verificación y ajuste de acuerdo con el consumo de energía específico de un unidad de producción obtenida como resultado de estudios de las cargas eléctricas de las empresas.

Para el suministro continuo de cargas de primera y segunda categoría, se recomienda instalar dos transformadores con un factor de carga en modo normal de 0,6 a 0,7 por GPP de empresas industriales.

Se recomienda tomar los siguientes factores de carga para transformadores de subestaciones comerciales: doble transformador con carga predominante de primera categoría — 0,65 — 0,7, transformador simple con carga predominante de segunda categoría y redundancia para los puentes de tensión secundarios — 0,7 — 0.8.

El número y la capacidad de los transformadores del taller deben seleccionarse en base a cálculos técnicos y económicos. A su vez, en una primera aproximación, la potencia de los transformadores en redes con tensión de 380 V se puede tomar en base a las siguientes densidades de carga específicas: hasta 1000 kVA en densidades hasta 0,2 kV-A/m2, 1600 kVA a densidades de 0 ,2 — 0,3 kVA / m2, 1600 — 2500 kVA a densidades de 0,3 kVA / m2 y más.

Escala de potencias estándar de transformadores de potencia

En nuestro país se ha adoptado una escala única de capacidades de transformadores. Elegir una escala racional es una de las principales tareas en la optimización de los sistemas de energía industrial. Hoy en día existen dos escalas de potencia: con un paso de 1,35 y con un paso de 1,6. Es decir, la primera escala incluye potencias: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, etc., y la segunda incluye 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, etc. Transformadores de la primera escala de potencia actualmente no se producen y se utilizan en subestaciones transformadoras ya existentes, y la segunda escala de potencia se utiliza para el diseño de nuevas subestaciones transformadoras.

Cabe señalar que la escala con un coeficiente de 1,35 es más ventajosa en términos de carga del transformador. Por ejemplo, cuando dos transformadores están operando con un factor de carga de 0,7, cuando uno de ellos se apaga, el otro se sobrecarga en un 30%. Este modo de operación cumple con los requisitos de las condiciones de operación del transformador. De esta manera, su poder puede ser utilizado por completo.

A una sobrecarga admisible del 40% se produce una subutilización de la potencia instalada de los transformadores con una escala de 1,6.

Supongamos que dos transformadores de la subestación transformadora están trabajando por separado y la carga de cada uno es de 80 kVA, cuando uno de ellos está desconectado, el segundo debe proporcionar una carga de 160 kVA, no se puede aceptar la opción de instalar dos transformadores de 100 kVA. , ya que en este caso la sobrecarga será del 60% cuando un transformador esté fuera de servicio. Al instalar transformadores de 160 kVA, esto hace que su carga en modo normal sea solo del 50%.

Al usar una escala con un paso de 1.35, puede instalar transformadores con una capacidad de 135 kVA, entonces su carga en modo normal será del 70% y en sobrecarga de emergencia no será más del 40%.

Con base en este ejemplo, puedes ver que una escala con un paso de 1.35 es más racional. Y alrededor del 20% de la potencia de los transformadores producidos no se utiliza. Una posible solución a este problema es la instalación de dos transformadores en un centro de transformación de distinta potencia. Sin embargo, esta solución no puede considerarse técnicamente racional, ya que cuando se pone fuera de servicio un transformador de mayor potencia, el transformador restante no cubrirá toda la carga del taller.

Surge una pregunta natural: ¿cuál es la razón para pasar a un nuevo conjunto de capacidades? La respuesta obviamente está en reducir la variedad de capacidades para unificar equipos: no solo transformadores, sino también en las proximidades de ellos (interruptores, interruptores de ruptura de carga, seccionadores etc.).

Con base en todo lo dicho, la selección del número y potencia de los transformadores para alimentar las subestaciones de fábrica se realiza de la siguiente manera:

1) el número de transformadores de la subestación transformadora se determina en función de la confiabilidad de la fuente de alimentación, teniendo en cuenta la categoría de los receptores;

2) se seleccionan las opciones más cercanas para alimentar los transformadores seleccionados (no más de tres), teniendo en cuenta su carga admisible en modo normal y la sobrecarga admisible en modo de emergencia;

3) una solución económicamente factible está determinada por las opciones delineadas, aceptable para condiciones específicas;

4) se tiene en cuenta la posibilidad de ampliación o desarrollo de la subestación transformadora y se plantea la cuestión de la posible instalación de transformadores de mayor potencia sobre los mismos cimientos o se prevé la posibilidad de ampliación de la subestación aumentando el número de transformadores.