класс энергоэффективности трансформаторной подстанции

Расчетная мощность трансформаторной подстанции – основной эксплуатационный показатель распределительного устройства, определяющий эффективность его работы.

• Назначение
• Устройство подстанций
• Виды ТП
• Основы расчета электрических подстанций
• Исходные условия
• Расчёт нагрузки
• Особенности подсчета мощности трансформаторов
• Для масляных изделий
• Для сухих образцов трансформаторов

Во всем мире актуальна проблема сбережения энергии. Производители электрооборудования разрабатывают энергосберегающие трансформаторы для сетевого комплекса и производственных предприятий. Выбор такого оборудования не только рациональный, но и дальновидный, поэтому спрос на него растет.

Однако внедрение новых технологий требует дополнительных затрат и поиска способов снижения себестоимости производства. В такой ситуации потребители выбирают преобразователи, ориентируясь на производителя и расчеты КПД.

• Чем обусловлена необходимость в производстве нового вида трансформаторов
• Эксплуатационные характеристики аморфного сплава
• Особенности производства аморфного сплава
• Другие способы повышения КПД трансформаторов
• Критерии выбора трансформатора по КПД

Основы расчета электрических подстанций

Перед тем как рассчитать трансформаторную подстанцию потребуется учесть следующие моменты:

• Показатель загруженности станционного оборудования определяется мощностью всех присоединенных к ТП электрических потребителей и потерями в распределительной сети.
• Режим потребления приемников электроэнергии никогда не бывает постоянным.
• Величина нагрузки в таких линиях все время меняется, что вызывает изменение потребляемой от ТП мощности.

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.

Нормирование энергоэффективности распределительных трансформаторов. Standardization of energy efficiency of distribution transformers

Authors: V. Ivakin, V. Kovalev, A. Magnitsky, OJSC «ELEKTROZAVOD»

Ключевые слова: энергоэффективность; распределительные трансформаторы; потери короткого замыкания (к. ); потери холостого хода (х. х); капитализированная стоимость.

Keywords: energy efficiency; distribution transformers; Short-circuit faults; loss of idling ; capitalized value.

Аннотация: Повышение энергоэффективности оборудования – важнейшая задача энергосбережения всех предприятий электроэнергетического комплекса, решение которой обеспечивает снижение технологических потерь при производстве, передаче и потреблении электроэнергии. Значительная доля технологических потерь в распределительных сетях, а также в системах электроснабжения промышленных предприятий связана с потерями в распределительных трансформаторах. Поэтому в развитых странах мира планомерно ужесточаются требования к энергоэффективности таких трансформаторов. В статье приводятся данные о требованиях к энергоэффективности распределительных трансформаторов в зарубежных странах и России, а также изложены предложения по нормированию их энергоэффективности.

«Монетизация» энергоэффективности в трансформаторостроении

Отраслевой стандарт ПАО «Россети» СТО 34. 01-3. 2-011-2017 «Трансформаторы силовые распределительные 6-10 кВ мощностью 63-2500 кВА. Требования к уровню потерь холостого хода и короткого замыкания» определяет четыре класса энергоэффективности для распределительных масляных трансформаторов соответствующих мощностей. Первый класс энергоэффективности – «стандартный» (выпускаемые трансформаторы);
Второй класс энергоэффективности – «энергоэффективный» (усовершенствованная технология);
Третий класс энергоэффективности – «высокий энергоэффективный» (передовая технология);
Четвертый класс энергоэффективности – «инновационный» (инновационная технология).

Указанным выше стандартом устанавливаются четыре категории уровня максимальных потерь в силовом трансформаторе 6-10 кВ (холостого хода (далее ХХ) – с индексом «Х», и короткого замыкания (далее КЗ) – с индексом «К»): 1, 2, 3 и 4 (4 класса энергоэффективности), приведенные в табл. 1 и 2. В зависимости от сочетания категорий «Х» и «К» возможны различные сочетания классов энергоэффективности, приведенные в табл.

Как отмечено в стандарте, класс энергоэффективности Х2К2 удовлетворяет требованиям к энергоэффективности, рекомендованным постановлением правительства Российской Федерации от 17. 2015 № 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности». Однако в стандарте однозначно не указано, как определяется класс энергоэффективности – указаны лишь сочетания классов энергоэффективности по потерям ХХ и КЗ. Но, по-видимому, разработчики стандарта (это можно проследить по контексту изложения) имели в виду, что класс энергоэффективности, который должен быть ОБЯЗАТЕЛЬНО нанесен на табличку (шильдик) трансформатора, определяется по наивысшему классу энергоэффективности в сочетании классов энергоэффективности потерь ХХ и КЗ. для сочетания Х1К2 верным будет второй класс энергоэффективности («энергоэффективный» (усовершенствованная технология)).

Сегодня основные трансформаторные заводы, как российские, так и в странах СНГ, выпускают линейки распределительных масляных трансформаторов с характеристиками потерь холостого хода и короткого замыкания в самых широких диапазонах значений. До введения стандарта понятие энергоэффективности для распределительных трансформаторов являлось крайне «размытым». По существу, каждый завод был волен «назначить» энергоэффективным трансформатор с достаточно произвольными характеристиками потерь. Теперь перед производителями распределительных трансформаторов встала задача переработки конструкторской документации (КД) всех линеек выпускаемых трансформаторов в плане соответствия требованиям стандарта СТО 34. 01-3. 2-011-2017.

Однако переработка КД – это трудоемкий процесс, затратный в финансовом и временном отношениях. Прежде чем «запускать» процесс переработки, необходимо оценить целесообразность переработки КД в аспекте изменения цены новых, доработанных в соответствии со стандартом, трансформаторов. Так как изменения конструкции призваны изменить характеристики потерь холостого хода и короткого замыкания, то необходимы математические модели, которые позволяют быстро и адекватно оценить изменение цены трансформатора при изменении характеристик потерь.

Полученные зависимости можно также применить для технико-экономического обоснования применения энергоэффективных трансформаторов. Зависимость (5) дает возможность оценить изменение цены при изменении характеристик потерь до уровня энергоэффективных. Далее в соответствии с Приложением Б стандарта СТО 34. 01-3. 2-011-2017 определяются приведенные затраты при эксплуатации трансформатора. В соответствии со стандартом СТО 34. 01-3. 2-011-2017 закупка распределительных трансформаторов должна осуществляться с учетом оценки стоимости потерь электроэнергии на протяжении всего нормативного срока службы трансформатора. Упрощенно (для предварительной оценки) – по минимизации приведенных затрат при эксплуатации трансформатора, определяемых по упрощенной схеме (без учета методики расчета совокупной капитализированной стоимости) по формуле:
Зп = СТ / n + А * (N * Pxx + k2 * τ * Ркз), (6)
где Зп – приведенные к году эксплуатационные издержки, руб. ; СТ – стоимость трансформатора, руб. ; Рхх – потери холостого хода, кВт; Ркз – потери короткого замыкания, кВт; τ – число часов наибольших потерь мощности, час; k – коэффициент загрузки трансформатора, о. ; А – тариф на компенсацию потерь электроэнергии руб. / кВт-ч; n – число лет нормативного срока эксплуатации трансформатора; N – годовое число часов (8760).

Для трансформатора ТМГ- 1000 / 10 / 0,4 с алюминиевыми обмотками с характеристиками: СТ = 445 000 руб. ; Рхх = 1,6 кВт; Ркз = 10,8 кВт; τ = 1976 часов; k = 0,5 о. ; А = 1,756 руб. / кВт-ч; n = 30 лет; N = 8760 часов. Приведенные годовые эксплуатационные издержки равны Зп = 48 813 руб. Стандарт СТО 34. 01-3. 2-011-2017 требует с 1 января 2019 г. для трансформаторов мощностью 1000 кВА, чтобы характеристики потерь составляли для Х2К2 Рхх = 0,957 кВт и Ркз = 9,545 кВт, увеличение стоимости активной части трансформатора, рассчитанное по формулам (4) и (5), составит 1,274. С достаточной степенью точностью можно принять это увеличение равным увеличению материальной себестоимости трансформатора. С учетом того, что материальная себестоимость трансформатора составляет примерно 60 % от его цены, увеличение цены трансформатора составит 16 % – примерно 520 000 руб.

Приведенные годовые эксплуатационные издержки для энергоэффективного трансформатора Х2К2 составят Зп = 40 334 руб. Нетрудно рассчитать срок окупаемости дополнительных затрат на приобретение энергоэффективного трансформатора: он составляет около 9 лет, т. меньше трети всего нормативного срока эксплуатации. Таким образом, разработанная математическая модель анализа изменения цен распределительных масляных трансформаторов позволяет с минимальными временными затратами оценить коммерческую целесообразность разработки новых серий трансформаторов с улучшенными характеристиками потерь холостого хода и короткого замыкания. Выражаю искреннюю благодарность ведущим специалистам завода «Трансформер» (г. Подольск), к. Печенкину и к. Стулову, за предоставленные материалы и конструктивное обсуждение содержания и выводов данной статьи. Юрий САВИНЦЕВ

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:

• гарантировать бесперебойную поставку электроэнергии рядовому потребителю;
• обеспечивать своевременное перераспределение мощности между конечными нагрузками;
• предусматривать возможность расширения схемы (с учетом роста числа нагрузок).

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.

Чем обусловлена необходимость в производстве нового вида трансформаторов

Любой силовой трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток и емкости для масла (если он масляный). Конструкция остается неизменной многие десятилетия, меняются технологии производства отдельных элементов. Горячекатаная электротехническая сталь была заменена холоднокатаной, бак с толстыми стенками – гофрированным тонкостенным. В течение 40-а лет масляные преобразователи постепенно менялись на сухие, обладающие более низкими потерями и повышенным КПД.

Производителей на изменение технологий стимулируют нормативные акты федеративного уровня: Закон № 261-ФЗ, изменивший прежние акты, касающиеся энергосбережения, и Распоряжение Правительства № 1830-р (план повышения энергоэффективности в РФ). В Распоряжении имеется указание по ограничению использования преобразователей, в состав которых включена электротехническая горяче- или холоднокатаная сталь.

Энергосберегающие трансформаторы – что это с точки зрения производителя? Эта установка стержней, изготовленные из аморфных сплавов, и использование для намотки кабелей или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Они позволяют сделать исключительно энергоэффективное оборудование за счет низких технических потерь в преобразователях распределительного типа.

Виды ТП

Известно множество разновидностей распределительных трансформаторных подстанций, различающихся по мощности, месту расположения и своему устройству. Среди них можно выделить следующие основные типы:

• ТП мощностью до 40 кВт, используемые для подачи электроэнергии на небольшие объекты.
• Мощные распределительные комплексы, применяемые для энергоснабжения городских микрорайонов и крупных предприятий.
• Комплектные трансформаторные подстанции или КТП, построенные по модульному (блочному) принципу.

Дополнительная информация: КТП в свою очередь подразделяются на проходные и тупиковые, входящие в систему распределительных магистралей.

По месту своего расположения все известные виды ТП делятся на закрытые и открытые станционные установки. Примером второго типа являются мачтовые или столбовые трансформаторные преобразователи.

Критерии выбора трансформатора по КПД

Энергоэффективная эксплуатация трансформатора – это покупка оборудования с максимальным КПД и соблюдение условий эксплуатации, прежде всего графика перезагрузок. При выборе преобразователей необходимо провести расчет полных потерь. Они зависят от потерь короткого замыкания и холостого хода. Существуют достаточно точные формулы, позволяющие выбрать оборудование с максимально равными потерями в обмотке и железе.

13% трансформаторов в России производят 6 предприятий:

• группа «СВЭЛ»;
• ЗАО «Энергомаш – Уралэлектротяжмаш»;
• ООО «Тольяттинский трансформатор»;
• ОАО «ПК ХК Электрозавод»;
• ЗАО «Трансформер»;
• ЗАО «ГК «ЭЛЕКТРОЩИТ».

Вероятность приобрести действительно энергосберегающий силовой преобразователь возрастает при обращении к этим производителям.

Не стоит покупать оборудование после ремонта. Так же желательно обратить внимание на материал, использованный в обмотках. Алюминий и его комбинация с медью не снизит показатель КПД только в том случае, если производитель ответственно относится к технологии производства.

Из данных статистики можно сделать вывод, что стоимость обслуживания одного силового трансформатора ровна 8% от его первоначальной цены. Оптимальный вариант снижения затрат – изготовление магнитопроводов из аморфных сплавов и намотка катушек из кабеля или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Но решить проблему могут только производители путем внедрения новых технологий и материалов.

Нам данный момент преобразователи по новым технологиям производятся в основном в США и Японии. Их стоимость окупается за 3 года за счет снижения затрат на передачу электроэнергии, уменьшения сжигаемого топлива и более длительного срока эксплуатации.

Энергоэффективная эксплуатация трансформаторов

Трансформатор представляет собой устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Широкое распространение трансформаторов обусловлено, в частности, тем, что электроэнергия передается и распределяется при более высоком уровне напряжения, чем уровень, необходимый для питания промышленного оборудования, что позволяет снизить потери при передаче.

Как правило, трансформатор является статическим устройством, состоящим из сердечника, набранного из ферромагнитных пластин, а также первичной и вторичной обмоток, расположенных с противоположных сторон сердечника. Важнейшей характеристикой трансформатора является коэффициент трансформации, который определяется как отношение выходного напряжения к входному — V2/V1 (рис.

Рисунок. Схема трансформатора

Если P1 представляет собой электрическую мощность, потребляемую трансформатором, P2 -отдаваемую мощность, а PL — мощность потерь, то закон сохранения энергии можно записать в следующем виде:

а КПД трансформатора равен:

Потери в трансформаторах подразделяются на два основных типа — «потери в стали» (т. в сердечнике) и «потери в меди» (т. в обмотках). Потери в стали вызываются гистерезисом и вихревыми токами в ферромагнитных пластинах сердечника; их величина пропорциональна V2 и составляет примерно 0,2-0,5 % номинальной мощности трансформатора Pn (P2). Потери в меди связаны с сопротивлением медных обмоток и выделением джоулева тепла в них; величина этих потерь пропорциональна I2, и составляет примерно 1-3% номинальной мощности Pn (при стопроцентной загрузке трансформатора).

При эксплуатации трансформатора в реальных условиях средний коэффициент загрузки х всегда меньше 100 % (Pэфф = xPn). Можно показать, что зависимость между КПД трансформатора и коэффициентом загрузки имеет вид, показанный на рис. 24 (для трансформатора мощностью 250 кВА). В данном случае КПД достигает максимума при величине коэффициента загрузки около 40%.

Рисунок. Уровень потерь и КПД трансформатора в зависимости от коэффициента загрузки

Независимо от мощности конкретного трансформатора, зависимость КПД от коэффициента загрузки имеет максимум, находящийся в среднем на уровне 45% от номинальной загрузки.

Эта особенность позволяет рассмотреть следующие варианты повышения эффективности для трансформаторной подстанции:

• если общая мощность, потребляемая нагрузкой, ниже уровня 40-50% Pn, в качестве меры энергосбережения целесообразно отключить один или несколько трансформаторов, чтобы довести загрузку остальных до оптимальной величины;
• в противоположной ситуации (общая мощность, потребляемая нагрузкой, превышает 75% Pn), достичь оптимального КПД трансформаторов можно лишь посредством установки дополнительных мощностей;
• при замене трансформаторов, исчерпавших ресурс, или модернизации трансформаторных подстанций предпочтительной является установка трансформаторов с пониженным уровнем потерь, что позволяет снизить потери на 20-60%.

Сокращение потребления вторичных энергоресурсов.

Как правило, на трансформаторных подстанциях имеется избыток установленных мощностей, вследствие чего средний фактор загрузки относительно низок. Этот избыток мощностей традиционно поддерживается для того, чтобы обеспечить бесперебойную работу в случае выхода из строя одного или нескольких трансформаторов.

Критерии оптимизации применимы ко всем трансформаторным подстанциям. Согласно оценкам, оптимизация загрузки возможна в 25% случаев.

Величина трансформаторных мощностей, заново устанавливаемых или обновляемых в промышленности ежегодно, оценивается в 5% общей установленной мощности. В этих случаях может рассматриваться возможность установки трансформаторов с пониженным уровнем потерь.

В случае установки трансформаторов с пониженным уровнем потерь или замены ими используемых в настоящее время низкоэффективных трансформаторов срок окупаемости, как правило, является относительно коротким, принимая во внимание значительное время работы трансформаторов (ч/год).

Основными мотивами являются энергосбережение и снижение затрат.

По материалам «Справочного документа по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности»

Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог».

Список используемой литературы

Эксплуатационные характеристики аморфного сплава

Аморфный сплав дает возможность производить энергосберегающие трансформаторы с более высоким КПД. Этот материал не имеет кристаллической структуры атомов. Их расположение похоже на расположение в стекле, поэтому аморфные сплавы называют стеклянными металлами.

Они отличаются низкими потерями на вихревых токах и гистерезисе (отставании индукции магнитного поля от напряженности).

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.

Особенности производства аморфного сплава

Аморфные сплавы производятся на основе кобальта, никеля и железа при взаимодействии с углеродом, кремнием и бором. Последние вводятся в состав с целью снизить температуру плавления и обеспечить стеклование в процессе охлаждения. Одновременно повышаются показатели твердости, прочности и устойчивости к образованию ржавчины.

На производстве тщательно подбирается состав и используется сверхбыстрое охлаждение. Расплав льется на диск, быстро охлаждается и превращается в ленту с аморфной структурой. Толщина варьирует в пределах 15-60 мкм. Далее из нее при помощи навивки формируются U-образные и кольцевые сердечники с сечением от нескольких миллиметров до 50 см. При дальнейшей термомагнитной обработке ленту можно превратить в частично кристаллизованную или нанокристаллическую.

Преимущества использования аморфных сплавов:

• сокращение потерь холостого хода 4-5 раз;
• снижение затрат на производстве за счет сравнительно небольшой температуры плавления;
• повышение производительности за счет короткого производственного цикла;
• низкая стоимость шихтовых составляющих.

Кроме того, толщину ленты возможно увеличить легированием, пластичность – снижением содержания аморфизиторов.

Имеющиеся преимущества могут стимулировать производителей на изготовление энергоэффективных трансформаторов. На данный момент их себестоимость на 20-40% выше, чем при производстве традиционного оборудования.

Для покупателей цена тоже выше, причем полностью зависит от используемого в магнитопроводе материала.

Устройство подстанций

Основным функциональным узлом ТП является понижающий трансформатор, для нормальной работы которого в составе подстанции предусмотрено следующее оборудование:

• приборы высоковольтной защиты (разрядники и пробойники);
• выключатели различного типа;
• ограничители перенапряжения;
• трансформаторы тока и напряжения;
• линейные шинные секции;
• приборы для снятия показаний и учёта электроэнергии.

Помимо этого любая подстанция содержит в своем составе устройства контроля, системы энергопитания для собственных нужд и другое вспомогательное оборудование.

Другие способы повышения КПД трансформаторов

В России примерно 60% силовых трансформаторов требуют замены, так как они давно просрочены. Установка аналогичного по конструкции оборудования не целесообразно по причине больших потерь в процессе эксплуатации. Если преобразователи с магнитопроводом из аморфных сплавов пока не доступны, при расчете энергоэффективности силового трансформатора необходимо учесть другие показатели, позволяющие повысить КПД.

Потери холостого хода можно снизить, если выбрать оптимальный режим загрузки. Для уменьшения мощности короткого замыкания (потерь в обмотках) на производствах внедряются новые материалы, в том числе высокотемпературные сверхпроводниковые.

• снизить нагрузочные потери;
• уменьшить габариты (до 40%) и вес преобразователей, облегчая транспортировку и монтаж;
• заменить изношенной оборудование без изменения конструкции подстанций;
• ограничить токи короткого замыкания аварийных ситуациях;
• снизить реактивное сопротивление и стабилизировать напряжение без регулирования;
• снизить старение изоляции при перегрузках;
• увеличить срок эксплуатации силовых преобразователей.

Использование высокотемпературных сверхпроводниковых материалов в намотках дает возможность повысить уровень энергосбережения, то есть, повысить энергоэффективность силовых трансформаторов.

Класс энергоэффективности трансформаторов силовых путем снижения потерь короткого замыкания позволяют так же выполнение обмоток из кабеля, изготовленного из алюминиевой жилы или многопроволочной меди. Толщину изоляции можно выбирать, базируясь на требования к электрической прочности. На изоляцию накладывается заземленный экран, более рационально распределяющий электрическое поле. При отсутствии масла (в сухом исполнении) класс безопасности позволяет использовать такое оборудование в охраняемых регионах, под землей, в районах с высокой плотностью населения.

Если преобразователи из новых материалов недоступны, следует использовать иной подход. При отсутствии на предприятии специалиста, способного провести точные расчеты, необходимо привлечь его со стороны. Это поможет выбрать лучший вариант из доступных и купить нужное количество оборудования.

Экономия на количестве преобразователей может повлечь за собой дополнительные затраты, если в процессе эксплуатации будут превышены нормы перегрузок.

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 потребителейКоэффициент загрузки
I0,65-0,7
II0,7-0,8
II0,9-0,95

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, %30456075100
Длительность, мин12080452010

Для сухих образцов трансформаторов

Величина перегрузки, %2030405060
Длительность, мин604532185

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:

• количество всех подсоединенных к его шинам нагрузок;
• принятие во внимание постоянного изменения их эксплуатационных параметров (как активных, так и реактивных);
• допустимость перераспределения составляющих мощностей между отдельными потребительскими линиями в соответствие с возможностями входящего в их состав трансформаторного оборудования.

После того, как все эти факторы будут полностью учтены – расчет подстанции сводится к выбору нужных коэффициентов и простому суммированию скорректированных значений.