Anzahl und Leistung der Transformatoren frei wählbar

Die richtige Auswahl der Anzahl und Leistung von Transformatoren in Umspannwerken von Industrieunternehmen ist eine der wichtigen Fragen der Stromversorgung und des Aufbaus rationeller Netze. Unter normalen Bedingungen müssen die Transformatoren alle Verbraucher des Unternehmens mit ihrer Nennlast mit Strom versorgen.

Die Anzahl der Transformatoren im Umspannwerk wird durch die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung bestimmt. Bei diesem Ansatz besteht die beste Option darin, zwei Transformatoren zu installieren, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten. Workshop-Benutzer jeder Kategorie… Wenn jedoch nur Empfänger der Kategorien II und III im Netz installiert sind, dann in der Regel die wirtschaftlicheren Einzeltransformatorstationen.

Bei der Planung von Netzen in einer Anlage erfolgt die Installation von Einzeltransformator-Umspannwerken für den Fall, dass Verbraucher über das Niederspannungsnetz kurzgeschlossen werden und ein beschädigter Transformator innerhalb einer bestimmten Zeit ausgetauscht werden kann.

Reis. 1 Werkstatt-Stromversorgungsschemata mit einem (a) und zwei (b) Transformatoren

Umspannwerke mit zwei Transformatoren werden bei einer erheblichen Anzahl von Benutzern der Kategorie II oder in Anwesenheit von Benutzern der Kategorie I eingesetzt. Darüber hinaus werden Zwei-Transformator-Umspannwerke mit einem ungleichmäßigen Tages- und Jahreslastplan eines Unternehmens, mit einer saisonalen Betriebsweise mit erheblichen Unterschieden in der Schichtlast, empfohlen. Wenn dann die Last abnimmt, wird einer der Transformatoren abgeschaltet.

Das Problem bei der Auswahl der Anzahl der Transformatoren besteht darin, zwischen zwei Optionen (Abb. 1 a und b) die Option mit den besten technischen und wirtschaftlichen Indikatoren zu wählen. Die optimale Version des Energiesystems wird basierend auf einem Vergleich der reduzierten jährlichen Kosten für jede Option ausgewählt:

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

wobei Ce, i – Betriebskosten der i-ten Option, kn, e – Standardeffizienzfaktor, Ki – Kapitalkosten für die i-te Option, Ui – Verluste der Verbraucher durch Unterbrechung der Stromversorgung.

Es ist zu beachten, dass im Fall von Abb. 1 (a) liegt ein völliger Stromausfall vor und hier kann die Versorgung von Verbrauchern über eine Ersatzleitung für eine Spannung von 0,4 kV nicht berücksichtigt werden, da eine solche Schaltung einer Zwei-Transformator-Schaltung ähnelt, jedoch aufgrund einer schlechteren Leistung zu einer langen Leitung von 0,4 kV...

Beim Vergleich von Optionen spielt die Frage nach der zukünftigen Entwicklung des Unternehmens eine wichtige Rolle. Befinden sich also zum Beispiel aktuell nur Nutzer der zweiten Kategorie im Shop, dann ist es sinnvoll, über Optionen nachzudenken. Wenn jedoch nach einem Jahr eine Umrüstung der Produktion geplant ist und Verbraucher der ersten Kategorie im Laden erscheinen, muss natürlich die Option mit zwei Transformatoren gewählt werden.

Grundsätzlich sorgt der Einbau von zwei Transformatoren für eine zuverlässige Stromversorgung der Verbraucher. Dies bedeutet, dass im Falle einer Beschädigung eines Transformators der zweite Transformator unter Berücksichtigung seiner Überlastfähigkeit eine 100-prozentige Zuverlässigkeit der Stromversorgung während der für die Reparatur des Transformators erforderlichen Zeit gewährleistet.

Es gibt jedoch Fälle, in denen die Leistung der beiden vorhandenen Transformatoren nicht mehr ausreicht, um alle Empfänger mit Strom zu versorgen, beispielsweise wenn leistungsstärkere Geräte installiert werden, die Betriebsart elektrischer Empfänger geändert wird usw. Anschließend werden Optionen für die Installation leistungsstärkerer Transformatoren im Umspannwerk oder die Installation eines dritten Transformators zur Abdeckung der erhöhten Leistung geprüft.

Die zweite Option erscheint vorzuziehen, da die Zuverlässigkeit des Umspannwerks steigt, alte Transformatoren nicht verkauft werden müssen und die Kapitalkosten für die Installation eines dritten Transformators in der Regel deutlich geringer sind als bei der Umrüstung des gesamten Umspannwerks .

Diese Option ist jedoch nicht immer möglich, da beispielsweise bei einer dichten Bebauung des Unternehmensgebiets möglicherweise nicht genügend Platz für einen zusätzlichen Transformator vorhanden ist. Andererseits besteht ein erheblicher Schaltungsaufwand, der bei Parallelbetrieb der Transformatoren möglicherweise nicht möglich ist. Daher erfolgt die Abwägung der Optionen im Einzelfall.

Bei der Wahl der Anzahl der Transformatoren ist neben den Anforderungen an die Zuverlässigkeit auch die Funktionsweise der Empfänger zu berücksichtigen. Beispielsweise ist es bei einem niedrigen Füllfaktor der Lastkurve wirtschaftlich möglich, nicht einen, sondern zwei Transformatoren zu installieren.

An große Umspannwerke, GPP, in der Regel wird die Anzahl der Transformatoren nicht mehr als zwei gewählt. Dies liegt vor allem daran, dass die Kosten für Schaltgeräte auf der Hochspannungsseite des Unternehmens mit den Kosten für einen Transformator vergleichbar sind.

Auswahl der Transformatoren nach Leistung

Es wird empfohlen, die Leistung von GPP-Transformatoren und Werkstatttransformatoren auszuwählen (außer bei stark schwankenden Lastplänen). Produktionseinheit, die als Ergebnis von Untersuchungen der elektrischen Belastungen von Unternehmen ermittelt wurde.

Zur kontinuierlichen Versorgung von Lasten der ersten und zweiten Kategorie wird empfohlen, zwei Transformatoren mit einem Lastfaktor im Normalbetrieb von 0,6 – 0,7 pro GPP von Industrieunternehmen zu installieren.

Es wird empfohlen, die folgenden Belastungsfaktoren für Transformatoren von kommerziellen Umspannwerken anzunehmen: Doppeltransformator mit überwiegender Last der ersten Kategorie – 0,65 – 0,7, Einzeltransformator mit überwiegender Last der zweiten Kategorie und Redundanz für die sekundären Spannungsbrücken – 0,7 – 0,8.

Die Anzahl und Leistung der Werkstatttransformatoren sollte auf der Grundlage technischer und wirtschaftlicher Berechnungen ausgewählt werden. Dabei kann in erster Näherung die Leistung von Transformatoren in Netzen mit einer Spannung von 380 V anhand folgender spezifischer Lastdichten ermittelt werden: bis 1000 kVA bei Dichten bis 0,2 kV-A/m2, 1600 kVA bei Dichten von 0,2 – 0,3 kVA/m2, 1600 – 2500 kVA bei Dichten 0,3 kVA/m2 und mehr.

Skala der Standardleistungen von Leistungstransformatoren

In unserem Land wurde eine einheitliche Skala für Transformatorkapazitäten eingeführt. Die Wahl eines rationalen Maßstabs ist eine der Hauptaufgaben bei der Optimierung industrieller Energiesysteme. Heute gibt es zwei Leistungsskalen: mit einer Schrittweite von 1,35 und mit einer Schrittweite von 1,6. Das heißt, die erste Skala umfasst Leistungen: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA usw. und die zweite umfasst 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA usw. Transformatoren der ersten In der Leistungsskala werden sie derzeit nicht produziert und in bereits bestehenden Umspannwerken verwendet, und die zweite Leistungsskala wird für die Planung neuer Umspannwerke verwendet.

Es ist zu beachten, dass die Skala mit einem Koeffizienten von 1,35 hinsichtlich der Transformatorbelastung vorteilhafter ist. Wenn beispielsweise zwei Transformatoren mit einem Lastfaktor von 0,7 betrieben werden und einer von ihnen abgeschaltet wird, ist der andere um 30 % überlastet. Diese Betriebsart entspricht den Anforderungen der Betriebsbedingungen des Transformators. Auf diese Weise kann seine Kraft voll ausgenutzt werden.

Bei einer zulässigen Überlastung von 40 % kommt es zu einer Unterausnutzung der installierten Leistung von Transformatoren mit einer Skala von 1,6.

Angenommen, zwei Transformatoren der Umspannstation arbeiten separat und die Last beträgt jeweils 80 kVA. Wenn einer von ihnen ausgeschaltet ist, muss der zweite eine Last von 160 kVA liefern. Die Option, zwei Transformatoren mit 100 kVA zu installieren, kann nicht akzeptiert werden , da in diesem Fall die Überlastung 60 % beträgt, wenn ein Transformator außer Betrieb ist. Bei der Installation von 160-kVA-Transformatoren führt dies dazu, dass deren Belastung im Normalbetrieb nur um 50 % beträgt.

Bei Verwendung einer Skala mit einer Schrittweite von 1,35 können Sie Transformatoren mit einer Leistung von 135 kVA installieren, dann beträgt deren Belastung im Normalbetrieb 70 % und bei Notüberlastung maximal 40 %.

Anhand dieses Beispiels können Sie erkennen, dass eine Skala mit einer Schrittweite von 1,35 sinnvoller ist. Und etwa 20 % der erzeugten Leistung der Transformatoren werden nicht genutzt. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die Installation von zwei Transformatoren an einem Umspannwerk mit unterschiedlicher Leistung. Diese Lösung kann jedoch nicht als technisch sinnvoll angesehen werden, da bei der Außerbetriebnahme eines Transformators mit höherer Leistung der verbleibende Transformator nicht die gesamte Last der Werkstatt abdecken kann.

Es stellt sich natürlich die Frage: Was ist der Grund für den Wechsel zu neuen Kapazitäten? Die Antwort liegt offensichtlich darin, die Vielfalt der Kapazitäten zu reduzieren, um Geräte zu vereinheitlichen: nicht nur Transformatoren, sondern auch in deren unmittelbarer Nähe (Schalter, Lasttrennschalter, Trennschalter usw.).

Nach alledem erfolgt die Auswahl der Anzahl und Leistung der Transformatoren zur Versorgung von Fabrikumspannwerken wie folgt:

1) Die Anzahl der Transformatoren der Umspannstation wird auf der Grundlage der Zuverlässigkeit der Stromversorgung unter Berücksichtigung der Empfängerkategorie bestimmt.

2) Es werden die nächstgelegenen Optionen für die Stromversorgung der ausgewählten Transformatoren (nicht mehr als drei) ausgewählt, wobei deren zulässige Belastung im Normalmodus und zulässige Überlast im Notbetrieb berücksichtigt werden.

3) Durch die dargelegten Optionen wird eine wirtschaftlich machbare Lösung bestimmt, die für bestimmte Bedingungen akzeptabel ist;

4) die Möglichkeit einer Erweiterung oder Weiterentwicklung des Umspannwerks wird berücksichtigt und die Frage nach der möglichen Installation leistungsstärkerer Transformatoren auf den gleichen Fundamenten geprüft oder die Möglichkeit einer Erweiterung des Umspannwerks durch Erhöhung der Anzahl der Transformatoren ins Auge gefasst.