Что такое мощность подстанции
Составляющие полной мощности трансформатора и методика расчета
Понятие полной мощности используется в электротехники для определения фактической нагрузки на элементы сети. Величина полной мощности силового трансформатора является основой для проектирования его конструкции.
Полная мощность превосходит по абсолютной величине активную и зависит от характеристик нагрузки.
Понятие мощности трансформатора
Трансформатор переменного тока не производит электрическую энергию, а лишь преобразовывает ее по величине. Поэтому его мощность полностью зависит от ее величины нагрузки (тока потребления) вторичной цепи. При наличии нескольких потребителей должна учитываться суммарная нагрузка, которая может быть подключена одновременно. Для цепей переменного тока учитывается активный и реактивный характер потребления.
Активная
Данная составляющая часть характеристики определяется как среднее значение мгновенной за определенный период времени. Для цепей синусоидального переменного тока в качестве отрезка времени используется значение периода колебания:
Активная часть зависит от характера нагрузки, то есть от сдвига фаз между током и напряжением и определяется по формуле:
где ϕ – угол сдвига фаз.
Активная составляющая устройств переменного тока выражается в Ваттах, как и для цепей постоянного тока.
Реактивная
Реактивная нагрузка отличается от активной тем, что в течение одного периода колебаний напряжения электрическая энергия реально не потребляется, но возвращается назад. В результате того, что к питающему устройству подключены устройства с большой емкостью или индуктивностью (электродвигатели), между током и напряжением возникает сдвиг фаз.
Реактивная составляющая потребления определяется выражением:
Единица измерения – вар (вольт-ампер реактивный).
Полная
Полная мощность трансформатора учитывает всю потребленную и возвращенную энергию и находится из выражения:
Все составляющие связаны соотношением:
Единица измерения – ВА (вольт-ампер).
Полная мощность равняется активной только в случае полностью активной нагрузки.
Номинальная
Номинальная мощность трансформатора учитывает возможность работы конструкции с учетом подключения потребителей разного характера, то есть аналогична полной. При этом гарантируется исправная работа устройства весь заявленный срок службы при оговоренных условиях эксплуатации.
Номинальная мощность, как и полная, учитывает активный и реактивный характер потребления, которое может изменяться во время эксплуатации.
Выражается в вольт-амперах.
Методика расчета мощностей трансформатора
При расчете силового трансформатора питающей подстанции учитывается среднесуточная нагрузка и длительность периода максимальной потребления. При этом должно учитываться соотношение:
Режим пикового потребления также должен учитывать время воздействия, поскольку при кратковременных всплесках (до 1 часа), устройство будет работать в недогруженном режиме, что экономически не выгодно.
В таких случаях нужно брать в расчет перегрузочную способность конструкции, которая зависит от конструктивных особенностей, температуры окружающего воздуха и условий охлаждения. Это диктуется условиями допустимого нагрева составляющих элементов (обмоток, коммутирующих цепей).
Понятие коэффициента загрузки определяет отношение среднесуточного и максимального потребления электрической энергии. Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. Его величина связана с требованиями к надежности электроснабжения. Чем меньше требуемая надежность, тем больше коэффициент может приближаться к единице.
Примеры реальных расчетов
В качестве примера можно выбрать питающую подстанцию жилого района. Нагрузка подстанции является III категории, поэтому коэффициент загрузки допустимо выбирать из большего значения – 0.9-0.95.
Характер потребления тока бытового сектора зависит от времени суток и сезона, но с учетом высокого коэффициента загрузки допустимо учитывать среднее значение потребляемой мощности. Для повышения надежности работы в период максимального потребления рекомендуется использование маслонаполненных трансформаторов, которые отличаются большой перегрузочной способностью в течение длительного периода времени (30% перегрузки в течение 2-х часов).
Эскиз конструкции трансформатора
Конструкция мощного силового трансформатора состоит из нескольких частей:
В состав выемной части входит, собственно сердечник и обмотки с активной частью, которая включает переключатели с приводами, вводы высокого и низкого напряжений, предохранительные устройства.
Остов – основная составляющая конструкции активной части. В состав остова входит магнитная система (сердечник) со всеми обмотками, а также конструктивные элементы для крепления и соединения обмоток и частей магнитной системы.
Понятие номинальной мощности трансформатора, в чем указывается и измеряется
Для установки трансформатора необходимо рассчитывать его номинальную мощность. Выбор агрегата по данному показателю зависит от планируемых режимов работы, уровня нагрузки, условий и типа охлаждения прибора. При расчетах учитываются особенности измерения мощности трансформатора распределение нагрузки на составные части цепи при аварийной и стандартной работе прибора.
Понятие номинальной мощности трансформатора
Номинальная мощность трансформатора – это полная мощность, на которую рассчитан прибор его изготовителем. То есть, напряжение, которое в течение всего срока эксплуатации трансформатор выдерживает без перерыва.
Заводы дают гарантию службы от 20 до 25 лет.
Данный показатель всегда связан с температурным режимом работы: насколько допускается нагрев обмоток и при каких условиях охлаждается агрегат. При разных мощностях обмоток трансформатора номинальной считают наибольшую. В основном, в трансформаторах установлено масляное охлаждение, которое напрямую зависит от температуры окружающей среды.
Поскольку погодные условия постоянно изменяются, наибольший нагрев обмоток при максимальной теплоте воздуха считается верхним пределом среднего показателя сопротивления температуры, возможной для соблюдения безопасности.
У приборов с другим типом охлаждения в паспорте от производителя прописываются номинальные температурные условия.
Помимо номинальной, есть типовая мощность трансформатора, которая считается, как сумма величин нагрузки на все обмотки, поделенная на два. А максимальная нагрузка на обмотки рассчитывается, как произведение наибольшей величины тока на максимально разрешенное напряжение данной части цепи.
В чем измеряется и указывается
Номинальную мощность трансформаторов измеряют в кВА (киловольт-амперах), а не в кВТ (киловаттах). Эти два показателя отличаются друг от друга и не тождественны. Первый – это полная (номинальная) мощность, второй – активная. Номинальная потребляется в работу не в полном объеме, поскольку часть ее распространяется на электромагнитные поля цепи, и только оставшаяся часть – это активная мощность – действует по назначению.
Нагрузка на трансформатор обуславливается потребляемым током, а не энергией, которая используется фактически. То есть, полная мощность представляет собой все напряжение, налагаемое во время работы прибора на все составляющие электрической цепочки. Поэтому данную номинальную величину указывают в единицах вольт-ампер.
В работе электроприборов также учитывают коэффициент, который выражается в отношении активной к номинальной (cos фи). Данный коэффициент отражает величину сдвижения переменного тока по фазе относительно нагрузки, приложенной к ней.
Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов
На территории России используется единая шкала стандартных мощностей. Она разделяется на два шага: 1,35 и 1,6, каждый включает ряд величин, представленных в таблице ниже.
| Шаг 1,35. В кВА | Шаг 1,6. В кВА |
| 100 | 100 |
| 135 | 160 |
| 180 | 250 |
| 240 | 400 |
| 320 | 630 |
| 420 | 1000 |
| 560 | 1600 |
В настоящее время заводы выпускают трансформаторные подстанции (ТП), применяя мощности шага 1,6. Шкала шага 1,35 уже не используется на производствах, но старые установки, выпущенные в советское время, проектировались именно по этой шкале. При этом, исследования определили старые приборы как более выгодные, поскольку они могут работать в полную силу, в отличие от современных агрегатов.
При выборе разных видов приборов, учитывается, что они должны быть максимально близкими по наибольшему показателю нагрузки в обычном режиме и предельному напряжению в аварийном.
При выборе трансформаторов для промышленных производств важно учитывать их количество для рационального распределения электроэнергии и их типовые мощности при определенной номинальной нагрузке.
Пример выбора трансформатора
Выбрать трансформатор можно исходя из их конструктивного исполнения, ориентируясь на необходимые характеристики, или по номинальной нагрузке.
Выбор по конструктивному исполнению
Силовые трансформаторы бывают нескольких видов:
Масляные лучше остальных отводят тепло от сердечника и обмоток, составные части хорошо защищены от внешних воздействий. Также, данные трансформаторы меньше других по стоимости. К недостаткам относится необходимость установки в специальных помещениях или снаружи строений, из-за высокой вероятности возгорания или взрыва при поврежденной защите активных частей.
Сухие трансформаторы устанавливают в тех помещениях, где высокая вероятность возгорания и большое электрическое напряжение. Такие установки обладают повышенными огнеупорными свойствами благодаря жаропрочным изоляционным материалам. Но условия охлаждения уступают масляным, из-за чего плотность тока в обмотках меньше.
Агрегаты с негорючим диэлектриком обладают схожими огнеупорными свойствами с сухими, не наносят вред окружающей среде, за счет характеристик охлаждающей жидкостей и считаются более долговечными.
Выбор по мощности
Агрегаты для главных понизительных подстанций (ГПП) и цеховых трансформаторных подстанций выбирают по среднему напряжению за максимально загруженный период работы с контролем удельного расхода электроэнергии.
Фактор, которым характеризуется необходимая полная мощность трансформатора – это допустимое значение относительной аварийной нагрузки. Этот показатель регламентируется ГОСТом и определяется, как возможный тепловой износ изоляции агрегата за аварийный период с учетом температуры охлаждения, типа прибора и графика режима аварийной работы.
При определении необходимой номинальной нагрузки трансформатора используют два подхода, зависящие от наличия исходных данных:
Таблица КТП ТП трансформаторные подстанции мощности
Назначение
Прежде чем понять, что такое мощность подстанции – следует разобраться с назначением этой энергетической установки. Трансформаторная подстанция (ТП) предназначается для получения, преобразования и последующего распределения энергии по потребительским нагрузкам. Входящее в ее состав электротехническое оборудование должно:
В основу функционирования ТП заложен принцип понижения поступающего по высоковольтным линиям напряжения до приемлемого для поставки потребителю уровня (380 Вольт линейное и 220 Вольт – фазное). Основной функциональный показатель электроустановок типа ТП – их мощность, достаточная для гарантированного обеспечения электроэнергией без «проседания» напряжения в сети.
Достичь этого удается правильным выбором расчетных показателей как самого станционного оборудования, так и параметров распределительных линий с подключенными к ним нагрузками.
Киосковые подстанции
В состав конструкции входят силовой трансформатор, распределительное устройство, защитные и вспомогательные элементы (выключатели, релейная защита, измерительные приборы). На станции осуществляется:
Также схема снабжена кабельными или воздушными коммуникациями для вывода напряжения, сторона пониженного напряжения содержит заземление. Киосковые системы конструируются из сборного корпуса и делятся на две части. В одной размещается оборудование, в другой — низковольтные устройства. Сооружение герметично и надежно защищает электрическую часть от снега и дождя.
Установка киосковых КП должна быть выполнена в соответствии с правилами устройства электроустановок и пожарной безопасности:
Киосковые КТП должны использоваться в обычной среде, поэтому в устройстве недопустимо содержание взрывоопасных веществ и агрессивных паров. Их нельзя подвергать ударам и устанавливать на поверхности, подверженной вибрации.
Простое объяснение
Давайте не будем углубляться в скучные определения, формулы, а разберем вопрос по-простому. И в первую очередь разберемся какую же мощность потребляют наши с вами электроприборы.
Итак, для начала уясните, что далеко не каждый электроприбор, который работает от сети переменного тока, тратит всю поглощаемую мощность на выполнение полезной работы – разогрев, свет, звучание музыкальных колонок и т. п.
Нагрузку можно разделить на четыре основных вида и все из них могут подсоединяться непосредственно к трансформатору.
Резистивная нагрузка
Ярким представителем такого вида нагрузки является самый обычный электрочайник или же утюг, в котором разогревается тэн при прохождении по нему электрического тока.
По сути, тэн – это не что иное, как сопротивление, и здесь абсолютно неважно как по нему течет ток. Здесь все просто: чем больший ток течет, следовательно сильнее нагрев, а это значит, что абсолютно вся мощность затрачивается на этот процесс.
Так вот мощность, оная затрачивается на резистивной нагрузке, именуется активной. Вот именно такую нагрузку и измеряют в кВт.
Индуктивная нагрузка
Примером индуктивной нагрузки является самый обычный электродвигатель. При прохождении тока по электродвигателю далеко не вся энергия затрачивается на вращение.
Определенная часть уходит на то, чтобы создать электромагнитное поле, а также рассеивается в проводнике. Данная составляющая мощности именуется как реактивная мощность.
Она не затрачивается для выполнения работы напрямую, но нужна для того, чтобы оборудование полноценно функционировало.
Емкостная нагрузка
Это частный случай реактивной составляющей мощности. Как вы знаете, конденсатор работает по принципу: накопил заряд – отдал заряд. А это означает, что неизбежно часть мощности затрачивается на накопление и передачу заряда и не участвует в полезной работе напрямую.
Так вот сейчас крайне сложно найти дома электроприбор, в котором не будет стоять хотя бы парочка конденсаторов.
Смешанная нагрузка
Ну, здесь все предельно просто. В смешанной нагрузке есть все вышеописанные составляющие. И 99 из 100 электроприборов именно такие.
Так вот полная же мощность как раз и состоит из реактивной и активной составляющей и именно полная нагрузка измеряется в кВА.
Производители трансформаторов не могут заранее определить, какой вид нагрузки окажется подключен, и где именно будет использоваться их изделие. Поэтому в технических параметрах и указывается полная мощность для смешанного типа нагрузки.
Многие производители указывают мощность прибора в кВт, но так же указывают и коэффициент мощности К. Так вот, чтобы узнать полную мощность прибора, нужно запомнить простую формулу:
Давайте для лучшего понимания рассмотрим простой пример. Допустим, вы приобретаете дрель и ее мощность, согласно техническим данным, равна 3 кВт. А вот коэффициент мощности равен 0,8.
Так вот, зная эти данные, можно рассчитать полную мощность дрели:
Именно на эту величину дрель будет нагружать наш с вами трансформатор.
Основы расчета электрических подстанций
Исходные условия
Перед тем как рассчитать трансформаторную подстанцию потребуется учесть следующие моменты:
Характер изменения нагрузки должен учитываться при расчете оборудования подстанции (включая параметры токопроводящих шин, силовых трансформаторов и преобразователей). Его необходимо принимать во внимание и при расчете величины тепловых потерь, диапазона изменения сетевого напряжения, а также при выборе приборов защиты и компенсирующих устройств.
Выбор числа и мощности трансформаторов: принципы и правила
Содержание
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях определяется величиной и характером электрических нагрузок (требуемой надежностью электроснабжения и характером потребления электроэнергии), территориальным размещением нагрузок, их перспективным изменением и при необходимости обосновывается техникоэкономическими расчетами.
Расчёт нагрузки
Перед расчетом трансформаторных подстанций следует знать, что их мощность «Р» определяется как сумма рабочих нагрузок на вводных шинах всех подключенных потребителей.
Важно! Этот показатель должен высчитываться с учетом фактора одновременности.
Последний вводится как поправочный коэффициент для действующих сетей напряжением 380/220 Вольт и приводится в специальных таблицах (смотрите ниже).
Рассчитать мощность ТП для каждого участка линии – это значит учесть все однотипные нагрузки, подключаемые одновременно и с примерно одинаковыми значениями энергопотребления. Однако в реальной обстановке эти показатели распределяются совсем не так, что отражается в сезонных, годовых и суточных графиках.
Прекрасное подтверждение этому – величина реактивной мощности (как составляющая общего потребления), которая существенно возрастает в ночное время. Для большинства частных и государственных объектов это объясняется тем, что ночью включены газоразрядные лампы уличного освещения, а также дежурные осветители общественных зданий.
Дополнительная информация: При таком расчете также учитываются пиковые и несимметричные показатели потребления, связанные с мощными индуктивными нагрузками (электродвигателями, например).
Для энергоснабжения сельских населенных пунктов и садово-огородных товариществ, где преобладает смешанный тип нагрузки, вполне достаточно одной или двух трансформаторных подстанций ТП 10/0,4 кВ мощностью до 10 кВА. При выборе вида распределительного устройства для городских районов предпочтение отдается КТП со значением «Р» до160 кВА. Указанные рабочие показатели задаются главным образом мощностью используемых в ТП трансформаторов.
Области применения одно- и двухтрансформаторных подстанций
Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции. Применение трехтрансформаторных подстанций вызывает дополнительные капзатраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Трехтрансформаторные подстанции используются редко, как вынужденное решение, при реконструкции, расширении подстанции, при системе раздельного питания силовой и осветительной нагрузок, при питании резкопеременных нагрузок.
Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.
Однотрансформаторные ТП выгодны еще и в том отношении, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то можно за счет наличия перемычек между трансформаторными подстанциями на вторичном напряжении отключать часть трансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы трансформаторов.
Под экономическим режимом работы трансформаторов понимается режим, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах. В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.
Такие трансформаторные подстанции могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6-10 кВ к электроприемникам, уменьшая протяженность сетей до 1 кВ за счет децентрализации трансформирования электрической энергии. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух однотрансформаторных по сравнению с одной двухтрансформаторной подстанцией.
Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного, другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этой ситуации можно временно отключить электроприемники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки. В этих случаях выгодно менять присоединенную мощность трансформаторов, например, при наличии сезонных нагрузок, одно или двухсменной работы со значительной различающейся загрузкой смен.
Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких трансформаторных подстанций. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных подстанций определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения.
В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000, 1600 кВ×А, в электрических сетях городов — 400, 630 кВ×А. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.
Технологическое присоединение к электрическим сетям
Виды трансформаторных подстанций
По исполнению выделяют несколько типов комплектных трансформаторных подстанций.
Перечисленные типы комплектных трансформаторных подстанций не дают полный ответ на вопрос, какие бывают трансформаторные подстанции вообще. Можно классифицировать КТП по принципу, из чего состоит трансформаторная подстанция. Например, по типу трансформатора выделяют масляные трансформаторные подстанции и сухие. По способу присоединения к питающей линии выделяют проходные, ответвительные и тупиковые трансформаторные подстанции.
Разнообразие трансформаторных подстанций, как видите, велико. Поэтому, за консультацией по выбору комплектации трансформаторной подстанции обращайтесь к профессионалам. Поговорите с производителем трансформаторов и подстанций или с официальным представителем в вашем регионе. Вы всегда можете обратиться за помощью к менеджерам — официальному представителю МЭТЗ имени В.И. Козлова в России.
Советуем изучить — Подключение датчиков температуры
Выбор трансформаторов собственных нужд
Для трансформаторных подстанций собственных нужд принимается равное 0.3-0.5% от полной мощности потребителей (если в здании не указана мощность собственных нужд).
По рассчитанной мощности на собственные нужды подстанции выбирается трансформатор собственных нужд из условия:
Тип и параметры трансформатора собственных нужд.
Блочные комплектные трансформаторные подстанции в бетонной оболочке (БКТПБ «ИНВЭЛ»)
БКТПБ «ИНВЭЛ» предназначена для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6(10,20)/0,4 кВ и мощностью от 25 кВА до 6300 кВА. БКТПБ применяются для электроснабжения промышленных, инфраструктурных, жилищно-коммунальных объектов, а также коттеджных поселков и зон общественной застройки (ТП, РТП, РП).
Питающие и отходящие линии выполняются кабелем. Кабельный ввод осуществляется из грунта через кабельное сооружение. При необходимости подключения блочной комплектной транс к воздушной линии (ВЛ) применяется кабельная вставка с изоляцией из сшитого полиэтилена с выходом на опору ВЛ.
Советуем изучить — Подземные трансформаторные подстанции и их оборудование общие сведения
Выпускаются БКТПБ «ИНВЭЛ» нескольких видов:
однотрансформаторные электрические подстанции (БКТПБ «ИНВЭЛ») *
Выполняется в различных бетонных оболочках: левосторонней — вход в отсек РУ располагается слева от ворот трансформаторного отсека и правосторонней – вход в отсек РУ находится справа от ворот трансформаторного отсека.
двухтрансформаторные электрические подстанции (2БКТПБ «ИНВЭЛ») *
Состоит из правостороннего и левостороннего блоков. Кроме того, изготавливаются 2БКТПБ с выделенной абонентской частью, что дает возможность располагать РУВН и РУНН в двух разных блоках, имеющих отдельные входы.
* — производят трансформаторные подстанции в бетонной оболочке с неограниченным количеством трансформаторов и количеством модулей
распределительные электрические подстанции (БКРТПБ «ИНВЭЛ»).
Могут состоять из практически неограниченного количества состыкованных модулей, имеющих общий коридор обслуживания.
двухэтажная подстанция (2э2БКТПБ «ИНВЭЛ»)
Применение является оптимальным решением как с технической, так и с экономической точек зрения за счет снижения сроков строительства, монтажа и пуско-наладки в случаях малой земельной площади, отведенной под строительство подстанции из-за плотности застройки или, если необходимо вписаться в земельный участок при демонтаже существующей подстанции с целью увеличения количества и мощности силовых трансформаторов, числа отходящих линий.
малогабаритные подстанции (МБКТПБ «ИНВЭЛ»)
Мощность таких БКТПБ ограничена и составляет от 25 до 630кВА. Габаритные размеры не превышают 3000х2480х2970 (ШхДхВ). Данная подстанция является идеальным вариантом в случаях ограниченной застройки.
тяговые подстанции для электроснабжения наземного транспорта (ТБТПБ «ИНВЭЛ»)
На базе БКТПБ реализуются тяговые подстанции для наземного электрического транспорта (трамваи, троллейбусы, ж/д). При этом тяговые подстанции на базе БКТПБ позволяют существенно сократить площадь застройки, капитальные вложения, сроки монтажа и ввода в эксплуатацию. Таким образом, тяговые подстанции на базе БКТПБ являются наиболее приемлемым решением, особенно при размещении в черте населенных пунктов. При одноагрегатном исполнении здание БКТПБ состоит из 7 модулей, количество агрегатов может достигать — 3, с пропорциональным увеличением количества применяемых модулей.
подземная подстанция (ПБКТПБ «ИНВЭЛ»)
В густонаселенных районах современных городов трудно найти место для новых подстанций. Пространство для строительства ограничено настолько, что их можно установить лишь рядом с жилыми домами или под землей. Подземные трансформаторные подстанции как раз и решают эту проблему.
Подземную подстанцию можно смонтировать в любом подходящем месте: в парке, под детской площадкой, в подвале и т. д. Это будет безопасным решением как для людей, так и для окружающей среды.
Монтаж и пуско-наладка БКТПБ «ИНВЭЛ» должны осуществляться силами специализированной монтажной организации. При необходимости монтаж и наладка БКТПБ может быть осуществлена инженерно-сервисной службой «ИНВЭНТ-Электро».
Особенности подсчета мощности трансформаторов
Типовые значения рабочих мощностей преобразовательных изделий строго стандартизированы и могут принимать только дискретные значения (от 25 до 1000 Ватт).
Для определения мощности подстанций, оснащенных типовыми трансформаторами, в первую очередь потребуется собрать данные о подключенных к ней линейных нагрузках. Прямое суммирование полученных результатов в данном случае неприемлемо, поскольку для получения корректного показателя важно распределение потребления во времени.
В многоквартирных домах оно зависит не только от времени суток, но и от сезона: зимой в квартирах включается множество электрообогревателей, летом – не меньшее количество вентиляторов и кондиционеров. Значения поправочных коэффициентов, вводимых для учета сезонности нагрузок для многоквартирных домов, берутся из специальных справочников.
Обратите внимание! Для расчета мощностей, потребляемых промышленными предприятиями, необходим учет особенностей работы технологического оборудования (в частности – знание графика его включении и выключения).
При этом принимаются в расчет режимы максимальной сетевой загрузки (при включении в них предельного числа потребителей – Sмакс). Необходимо учесть и потенциальное расширение производственных мощностей данного предприятия, а также возможность подключения дополнительных нагрузок.
Принимается во внимание и общее число размещенных на подстанции преобразователей (N), мощность каждого из которых рассчитывается по следующей формуле:
Здесь Кз – коэффициент загрузки трансформаторного изделия, определяемый как отношение максимума потребляемой мощности к номиналу того же показателя.
Точное значение искомой величины находится затем из ряда дискретных значений от 25-ти до 1000 Ватт как ближайшее к ним.
Дополнительная информация: На практике доказано, что выбирать сильно заниженный Кз невыгодно из соображений экономии.
Рекомендуемые к применению значения коэффициента загруженности для разных категорий потребителей приведены ниже.
| Категория потребителей | Коэффициент загрузки |
| I | 0,65-0,7 |
| II | 0,7-0,8 |
| II | 0,9-0,95 |
Данные этой таблицы действительны лишь при том условии, что выход из строя одного из станционных трансформаторов автоматически перераспределяет нагрузку на оставшиеся изделия. При этом каждый их них выбирается исходя из допустимой перегрузки (то есть с небольшим запасом по мощности).
Этот показатель ограничивается требованиями предприятия-изготовителя и определяет возможность длительных перегрузок в рабочих цепях трансформаторной подстанции.
Обратите внимание! В соответствие с требованиями ПУЭ и ПТЭЭП перегрузка трансформаторов в течение длительного времени (для синтетических и масляных диэлектриков) ограничена значением 5 процентов.
Для масляных изделий
| Величина перегрузки, % | 30 | 45 | 60 | 75 | 100 |
| Длительность, мин | 120 | 80 | 45 | 20 | 10 |
Для сухих образцов трансформаторов
Из приведенных выше таблиц следует вывод, что трансформаторы с сухой изоляцией критичны к режиму перегрузки больше, чем масляные.
В заключительной части обзора отметим, что расчет трансформаторной подстанции по ее основному показателю (мощности) проводится с учетом следующих исходных данных и соображений:
После того, как все эти факторы будут полностью учтены – расчет подстанции сводится к выбору нужных коэффициентов и простому суммированию скорректированных значений.
Как выбрать силовой трансформатор по мощности
Сбор и анализ мощностей потребителей, запитанных от одного трансформатора, не всегда оказывается достаточным.
Для производственных объектов руководствуются порядком ввода оборудования в работу. При этом учитывают, что все потребители не могут быть включены одновременно. Однако также принимают во внимание возможное увеличение производственной мощности.
Поэтому при расчете и выборе мощности силового трансформатора руководствуются графиком среднесуточной и полной активной нагрузки подстанции, а также длительностью максимальной нагрузки. Если рассчитывается трансформатор, который будет участвовать в электроснабжении объектов жилой инфраструктуры, то учитывают и время года. В зимнее время нагрузка увеличивается за счет включения электрического обогрева, летом – кондиционеров.
Таблица №1 — Выбор силового трансформатора по мощности и допустимым аварийным нагрузкам