Таблица мощности силовых трансформаторов тока расчёт

Рациональная схема электроснабжения зависит от технически обоснованного подбора мощности трансформатора, влияющего на эксплуатационные затраты и окупаемость, которая возможна за 6 – 10 лет.

При выборе трансформатора руководствуются следующими критериями:

Категория электроснабжения
– определяется количество трансформаторов. Объекты категории электроснабжения III – один трансформатор. Объекты II и I категории электроснабжения – два или в некоторых случаях три трансформатора.
Перегрузочная способность
– определение мощности трансформатора.
Суточный график распределения нагрузок
– учет нагрузок по времени и дням в неделю.
Экономичный режим работы тр-ра.

Выбор числа трансформаторов

Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения. Во-вторых, для потребителей, имеющих возможность резервирования электроснабжения с помощью АВР (автоматического включения резерва) с другого источника питания.

При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно. Поэтому при аварийной ситуации некоторые потребители III категории электроснабжения отключают от сети.

Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому. Таким образом, сокращается количество резервного оборудования.

Выбор мощности трансформаторов

Выбор мощности трансформаторов, устанавливаемых в ТП, необходимо выполнять с учетом их перегрузочной способности в нормальном и послеаварийном режимах работы:

(2.2)

≥ ×

где – номинальная мощность трансформатора (таблицы 2.2, 2.3);

– коэффициент загрузки трансформатора;

– полная расчетная мощность нагрузки на шинах 0,38 кВ ТП.

Для поселковых сетей в нормальном режиме двухтрансформаторных подстанций находится в пределах 0,60…0,65. Если в нормальном режиме К3 < 0,93, то в послеаварийном режиме на время максимума нагрузок (общей продолжительностью до 6 часов в сутки в течение не более пяти суток) оставшийся в работе трансформатор может быть загружен до 140% своей номинальной мощности.

В связи с этим при проектировании распределительных сетей номинальная мощность трансформатора может быть выбрана из условия:

. (2.3)

Для двухтрансформаторных подстанций с масляными трансформаторами допустимая аварийная перегрузка в случае отключения одного из трансформаторов в период максимума должна приниматься в соответствии с таблицей 2.1.

Таблица 2.1 – Кратковременная перегрузка масляных трансформаторов в послеаварийных режимах

Перегрузка, %
Длительность перегрузки, мин	1,5

Для однотрансформаторных подстанций, возрастание нагрузки которых не предполагается, номинальная мощность трансформатора может быть выбрана из условия:

. (2.4)

С учетом возможного роста нагрузки номинальную мощность трансформатора следует выбирать из условия:

, (2.5)

где k — коэффициент, учитывающий возрастание нагрузки.

Если необходимо учесть резервирование нагрузки другой подстанции по перемычке напряжением 0,38 кВ, то при приближенных расчетах номинальная мощность трансформатора может быть выбрана из условия:

, (2.6)

где – резервируемая нагрузка.

Таблица 2.2 — Основные характеристики трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов напряжением 10 кВ

Тип трансформатора	Sном, кВ·А	Каталожные данные	Расчетные данные
Uнн, кВ	Uк,%	ΔРК, кВт	ΔРХ, кВт	Iх, %	Rт, Ом	Хт, Ом	ΔQх, квар
ТМ-25/10	0,4	4,5	0,6	0,13	3,2	152,3	0,8
ТМ-40/10	0,4	4,5	1,00	0,19	3,0	98,1	1,2
ТМ-63/10	0,4	4,5	1,28	0,26	2,8	37,0	70,5	1,76
ТМ-100/10	0,4	4,5	1,97	0,36	2,6	19,7	40,7	2,6
ТМ-250/10	0,4; 0,69	4,5	3,7	0,82	2,3	5,92	17,0	5,75
ТМ-320/10	0,4; 0,23	5,5	6,2	0,91	0,7	6,05	16,1	2,24
ТМ-400/10	0,4; 0,69	4,5	5,5	1,05	2,1	3,44	10,7	8,4
ТМЗ-400/10	0,4	5,5	5,5	1,08	4,5	3,44	13,3	18,0
ТМ-630/10	0,4; 0,69	5,5	7,6	1,56	2,0	1,91	8,73	12,6
ТМ-1000/10	0,4; 6,3	5,5	12,2	2,45	1,4	1,22	5,36	14,0

Таблица 2.3 — Основные характеристики трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов напряжением 6 кВ

Тип трансформатора	Sном, кВ·А	Каталожные данные	Расчетные данные
Uнн, кВ	Uк,%	ΔРК, кВт	ΔРХ, кВт	Iх, %	Rт, Ом	Хт, Ом	ΔQх, квар
ТМ-25/6	0,4	4,5	0,6	0,13	3,2	39,6	54,8	0,8
ТМ-40/6	0,4	4,5	0,88	0,19	3,0	19,8	35,3	1,2
ТМ-63/6	0,4; 0,23	4,7	1,4	0,36	4,5	14,0	26,1	2,83
ТМ-100/6	0,4	4,5	1,97	0,36	2,6	7,09	14,6	2,6
ТМ-160/6	0,4; 0,23	4,5	2,65	0,46	2,4	4,11	10,4	3,84
ТМ-250/6	0,4; 0,69	4,5	3,7	0,82	2,3	2,35	6,75	5,75
ТМ-320/6	0,4	5,5	6,07	1,6	2,35	6,40	19,2
ТМ-400/6	0,4; 0,69	4,5	5,5	1,05	2,1	1,24	3,86	8,4
ТМ-630/6	0,4; 0,69	5,5	7,6	1,56	2,0	0,69	3,07	12,6
ТМ-1000/6	0,4; 0,69	5,5	12,2	2,45	1,4	0,44	1,93	14,0
ТМ-2500/6	0,4; 0,69	5,5	26,0	4,6	1,0	0,15	0,78	25,0

Для трансформаторов, установленных на двухтрансформаторной подстанции, расчетная мощность равна:

, (2.8)

где – расчетная мощность подстанции, кВ·А.

Трансформаторы, принятые по экономическим интервалам нагрузки, проверяются по условиям их работы в нормальном и послеаварийном режимах эксплуатации.

Для нормального режима работы подстанции трансформаторы проверяются по допустимой нагрузке исходя из условия:

Sд.мин< Sр < Sд.мах, (2.9)

где Sд.мин, Sд.мах– соответственно минимальные и максимальные границы допустимой нагрузки трансформатора, определяемые в зависимости от вида нагрузки подстанции и номинальной мощности трансформатора, кВ·А.

Для послеаварийного режима работы подстанции трансформаторы проверяются по аварийным расчетным нагрузкам исходя из условия:

Sав.мин. ≤ Sав. ≤ Sав.мах.,(2.10)

где Sав.мин, Sав.мах – соответственно минимальные и максимальные границы аварийной нагрузок трансформатора, определяются в зависимости от вида нагрузки подстанции и номинальной мощности трансформатора, кВ·А .

Пример:

Рассчитаем радиусы окружностей для заданных потребителей, приняв m = 0.1 к ВА/ :

Таблица 2.1 Радиусы окружностей для картограмм

R1;мм	R2;мм	R3;мм	R4;мм	R5;мм	R6;мм	R7;мм	R8;мм	R9;мм	R10;мм
9,28	28,51	19,7	44,1	30,5	35,3	7,7	21,6	28,2	34,5

К ТП1 подключен один потребитель (свиноводческий комплекс), который относим ко второй категории надежности электроснабжения, поэтому на трансформаторной подстанции необходимо будет установить два трансформатора одинаковой мощности. Рассчитаем координаты местонахождения ТП:

Рисунок 2.1. – Картограмма электрических нагрузок

Мощность трансформаторов на трансформаторной подстанции определяется из неравенства:

ST ≥ Кз S

где Кз– коэффициент загрузки трансформаторов, принимаем равным (0,65… 0,7).

Из таблицы справочника выбираем двухобмоточный трансформатор для ТП1 и рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме(Кзпр ) и коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме (Кзав.). На подстанции устанавливают два трансформатора ТМ 320/10 .

Животноводческий комплекс по производству молока имеет собственное ТП. Поскольку он относится ко второй категории надежности электроснабжения, то на ТП установлено два трансформатора.

ТП3 питает одного потребителя II категории надежности электроснабжения.

К ТП4 подключено 3 потребителя(жилая застройка на 70 домов, школа, водонапорная башня) III категории надежности электроснабжения. Поскольку III категория не требуют резервного питания, то на ТП можно установить один двухобмоточный трансформатор. При этом трансформатор выбирается из расчета, что коэффициент загрузки трансформатора равен 1.

Жилая застройка и магазин подключены к одной трансформаторной подстанции ТП5. Поскольку эти потребители относятся ко II и III категории надежности электроснабжения, то на ТП необходимо установить 2 трансформатора.

ТП6 питает два потребителя, основным из которых является катрофелехранилище, относящееся ко II категории надежности электроснабжения, поэтому на ТП следует установить два трансформатора.

Вид трансформаторной подстанции определяем исходя из количества трансформаторов и нагрузок. Комплексную трансформаторную подстанцию (КТП) необходимо установить на месте ТП4, поскольку на этой подстанции устанавливается один трансформатор мощностью до 400 кВ А. все остальные трансформаторные подстанции выполняются закрытого типа (ЗТП).

Таблица 2.2 Основные параметры трансформаторных подстанций

ТП1	ТП2	ТП3	ТП4	ТП5	ТП6
Суммарная расчетная нагрузка, подключаемая к ТП	393,25	609,76	373,56	396,287	318,72	395,83
Категории потребителей	II	II	II	III	II и III	II и III
Координаты местонахождения ТП	89,7	51,3
0,5	26,3	20,1
Тип трансформатора	2xТМ 320/10	2xТМ 600/10	2xТМ 320/10	ТМ 400/10	2xТМ 250/10	2xТМ 320/10
Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме Кзпр.,%	61,4	50,2	58,4	63,7	61,8
Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме Кзав,%	101,6	116,7	127,4	123,6

(2.2)

≥ ×

где – номинальная мощность трансформатора (таблицы 2.2, 2.3);

– коэффициент загрузки трансформатора;

– полная расчетная мощность нагрузки на шинах 0,38 кВ ТП.

. (2.3)

Таблица 2.1 – Кратковременная перегрузка масляных трансформаторов в послеаварийных режимах

Перегрузка, %
Длительность перегрузки, мин	1,5

. (2.4)

С учетом возможного роста нагрузки номинальную мощность трансформатора следует выбирать из условия:

, (2.5)

где k — коэффициент, учитывающий возрастание нагрузки.

, (2.6)

где – резервируемая нагрузка.

Таблица 2.2 — Основные характеристики трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов напряжением 10 кВ

Тип трансформатора	Sном, кВ·А	Каталожные данные	Расчетные данные
Uнн, кВ	Uк,%	ΔРК, кВт	ΔРХ, кВт	Iх, %	Rт, Ом	Хт, Ом	ΔQх, квар
ТМ-25/10	0,4	4,5	0,6	0,13	3,2	152,3	0,8
ТМ-40/10	0,4	4,5	1,00	0,19	3,0	98,1	1,2
ТМ-63/10	0,4	4,5	1,28	0,26	2,8	37,0	70,5	1,76
ТМ-100/10	0,4	4,5	1,97	0,36	2,6	19,7	40,7	2,6
ТМ-250/10	0,4; 0,69	4,5	3,7	0,82	2,3	5,92	17,0	5,75
ТМ-320/10	0,4; 0,23	5,5	6,2	0,91	0,7	6,05	16,1	2,24
ТМ-400/10	0,4; 0,69	4,5	5,5	1,05	2,1	3,44	10,7	8,4
ТМЗ-400/10	0,4	5,5	5,5	1,08	4,5	3,44	13,3	18,0
ТМ-630/10	0,4; 0,69	5,5	7,6	1,56	2,0	1,91	8,73	12,6
ТМ-1000/10	0,4; 6,3	5,5	12,2	2,45	1,4	1,22	5,36	14,0

Таблица 2.3 — Основные характеристики трехфазных масляных двухобмоточных трансформаторов напряжением 6 кВ

Тип трансформатора	Sном, кВ·А	Каталожные данные	Расчетные данные
Uнн, кВ	Uк,%	ΔРК, кВт	ΔРХ, кВт	Iх, %	Rт, Ом	Хт, Ом	ΔQх, квар
ТМ-25/6	0,4	4,5	0,6	0,13	3,2	39,6	54,8	0,8
ТМ-40/6	0,4	4,5	0,88	0,19	3,0	19,8	35,3	1,2
ТМ-63/6	0,4; 0,23	4,7	1,4	0,36	4,5	14,0	26,1	2,83
ТМ-100/6	0,4	4,5	1,97	0,36	2,6	7,09	14,6	2,6
ТМ-160/6	0,4; 0,23	4,5	2,65	0,46	2,4	4,11	10,4	3,84
ТМ-250/6	0,4; 0,69	4,5	3,7	0,82	2,3	2,35	6,75	5,75
ТМ-320/6	0,4	5,5	6,07	1,6	2,35	6,40	19,2
ТМ-400/6	0,4; 0,69	4,5	5,5	1,05	2,1	1,24	3,86	8,4
ТМ-630/6	0,4; 0,69	5,5	7,6	1,56	2,0	0,69	3,07	12,6
ТМ-1000/6	0,4; 0,69	5,5	12,2	2,45	1,4	0,44	1,93	14,0
ТМ-2500/6	0,4; 0,69	5,5	26,0	4,6	1,0	0,15	0,78	25,0

Для трансформаторов, установленных на двухтрансформаторной подстанции, расчетная мощность равна:

, (2.8)

где – расчетная мощность подстанции, кВ·А.

Sд.мин< Sр < Sд.мах, (2.9)

Sав.мин. ≤ Sав. ≤ Sав.мах.,(2.10)

Пример:

Рассчитаем радиусы окружностей для заданных потребителей, приняв m = 0.1 к ВА/ :

Таблица 2.1 Радиусы окружностей для картограмм

R1;мм	R2;мм	R3;мм	R4;мм	R5;мм	R6;мм	R7;мм	R8;мм	R9;мм	R10;мм
9,28	28,51	19,7	44,1	30,5	35,3	7,7	21,6	28,2	34,5

Рисунок 2.1. – Картограмма электрических нагрузок

Мощность трансформаторов на трансформаторной подстанции определяется из неравенства:

ST ≥ Кз S

где Кз– коэффициент загрузки трансформаторов, принимаем равным (0,65… 0,7).

ТП3 питает одного потребителя II категории надежности электроснабжения.

Таблица 2.2 Основные параметры трансформаторных подстанций

ТП1	ТП2	ТП3	ТП4	ТП5	ТП6
Суммарная расчетная нагрузка, подключаемая к ТП	393,25	609,76	373,56	396,287	318,72	395,83
Категории потребителей	II	II	II	III	II и III	II и III
Координаты местонахождения ТП	89,7	51,3
0,5	26,3	20,1
Тип трансформатора	2xТМ 320/10	2xТМ 600/10	2xТМ 320/10	ТМ 400/10	2xТМ 250/10	2xТМ 320/10
Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме Кзпр.,%	61,4	50,2	58,4	63,7	61,8
Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме Кзав,%	101,6	116,7	127,4	123,6

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

Вид нагрузки	Интервалы нагрузки (кВ-А) для трансформаторов мощностью (кВ-А)
Вид нагрузки	25	40	63	100	160	250	400	630
Производственные потребители, хоздворы, мастерские по обслуживанию сельскохозяйственной техники, стройцеха, овощехранилища и насосные станции водоснабжения, котельные	до 42	43-68	69-107	108-169	170-270	271-422	423-676	677-1064
Комунально-бытовые потребители — общественные и административные предприятия (школы, клубы, столовые, бани, магазины) в сочетании с жилыми домами	до 44	45-70	71-110	111-176	177-278	279-435	436-696	697-1096
Сельские жилые дома, группы сельских жилых домов (как правило, одноэтажной застройки)	до 45	46-72	73-113	114-179	180-286	287-447	448-716	717-1127
Комунально-бытовые потребители поселков городского типа и городов районного подчинения	до 43	44-68	69-108	109-172	173-270	271-422	423-676	677-1064
Жилые дома, поселки городского типа и города районного подчинения	до 42	43-68	69-107	108-170	171-273	274-427	428-684	685-1077
Смешанная нагрузка с преобладанием (более 60%) производственных потребителей	до 42	43-67	68-106	107-161	162-257	258-402	403-644	645-1014
Со смешанной нагрузкой с преобладанием (более 40%) комунально-бытовых потребителей	до 42	43-68	69-107	108-164	165-262	263-410	411-656	657-1033

При отсутствии точных сведений активная нагрузка определяется по формуле:

Sном ≥ ∑ Pmax ≥ Pp;

Где ∑ Pmax

– максимальная активная мощность;

Pp– проектная мощность подстанции.

Если график работы подстанции характеризуется кратковременным пиковым режимом мощности – 30 мин или не более 1 часа, то тр-ор будет работать в недогруженном режиме. Поэтому выгоднее подбирать трансформатор с мощностью, приближенной к продолжительной максимальной нагрузке и полностью использовать перегрузочные возможности трансформатора с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

В реальных условиях значение допустимой перегрузки определяется коэффициентом начальной загрузки. На выбор величины нагрузки влияет температура окружающего воздуха, в котором находится работающий трансформатор.

Коэффициент загрузки всегда меньше единицы.

Kн = Pc/Pmax = Ic/Imax ; где Pc, Pmax и Ic, Imax – среднесуточные и максимальные мощности и тока.

Таблица №2 — Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП. Коэффициент ограничивает перегрузку трансформатора оставляя по мощности некоторый запас.

Коэффициент загрузки трансформатора	Вид ТП и характер нагрузки
0,65…0,7	Двухтрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой I категории
0,7…0,8	Однотрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резервирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении
0,9…0,95	ТП с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использования складского резерва трансформаторов

Таблица №3 — длительности и величины перегрузки при аварийных режимах с принудительным охлаждением масла устанавливается по заводским параметрам. ПТЭ и ПТБ электроустановок тб. ЭП-4-1

Нагрузки в долях номинальной по току	Допустимая длительность, мин
Нагрузки в долях номинальной по току	Маслонаполненные трансформаторы	Сухие трансформаторы
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,75 2,00	— 120 90 70 45 20 10	60 45 32 18 5 — —

Характер суточной нагрузки эквивалентен температуре окружающей среды, постоянной времени трансформатора, типу охлаждения, допускаются периодические перегрузки.

Рисунок 1 — Расчетный график нагрузки. 1 – суточный по факту; 2 – двухступенчатый эквивалентный фактическому

Согласно графику, начальный период нагрузки характеризуется работой трансформатора с номинальной нагрузкой за 20 часов и коэффициентом начальной нагрузки – 0,705.

Второй период – коэффициент перегруза kпер.= 1,27 и временем – 4 часа. Значит, перегрузки определяются графиком нагрузки преобразованном в эквивалентный график с учетом тепла. Допустимая нагрузка тр-ра зависит от номинальной нагрузки, ее длительности и максимального пика, определяется по коэффициенту превышения нагрузки:

kпер = Iэ max / Iном

коэффициент начальной нагрузки

kн.н. = Iэ.н./ Iном

Iэ max – эквивалентный максимум нагрузки;

Iэ.н — эквивалентная начальная нагрузка.

Перегрузки трансформаторов допустимы, но их возможности: время и величина ограничены нормативами, установленными заводом изготовителем. Правила ПТЭЭП, глава 2. 1. 20 и гл. 2. 1. 21. ограничивают перегрузку трансформатора до 5%.

Таблица №4 — Перегрузка по времени для масляных трансформаторов

Величина перегрузки, %	30	45	60	75	100
Продолжительность, мин.	120	80	45	20	10

Таблица №5 — Перегрузка по времени для сухого трансформатора

Величина перегрузки, %	20	30	40	50	60
Продолжительность, мин.	60	45	32	18	5

Вентиляция помещения электроустановки должна обеспечить отвод тепла, чтобы при перегрузке и максимальной температуре воздуха нагрев трансформатора не превышал допустимое значение. Часто в условиях жары на отдаленных от населенных пунктов месторождений прибегают к естественной вентиляции, открывая двери трансформаторного отсека.

Правила ПУЭ разрешают максимальный послеаварийный перегруз трансформатора до 40% на время не более 6 часов в течение 5 суток.

Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов

В нашей стране принята единая шкала мощностей трансформаторов. Выбор рациональной шкалы является одной из основных задач при оптимизации систем промышленного электроснабжения. На сегодняшний день существует две шкалы мощностей: с шагом 1,35 и с шагом 1,6. То есть первая шкала включает мощности: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 кВА и т. д, а вторая включает 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА и т. д. Трансформаторы первой шкалы мощностей в настоящее время не производятся и используются на уже существующих ТП, а для проектирования новых ТП применяется вторая шкала мощностей.

Следует отметить, что шкала с коэффициентом 1,35 более выгодна с точки зрения загрузки трансформаторов. Например, при работе двух трансформаторов с коэффициентом загрузки 0,7 при отключении одного из них второй перегружается на 30 %. Такой режим работы соответствует требованиям условий работы трансформатора. Таким образом, его мощность может использоваться полностью.

При допустимой перегрузке в 40 % появляется недоиспользование установленной мощности трансформаторов со шкалой 1,6.

Допустим, два трансформатора на ТП работают раздельно и нагрузка каждого составляет 80 кВА, при отключении одного из них второму требуется обеспечить нагрузку 160 кВА. Вариант установки двух трансформаторов по 100 кВА не может быть принят, поскольку в этом случае перегрузка составит 60 % при выводе из работы одного трансформатора. При установке же трансформаторов по 160 кВА ведёт к их загрузке в нормальном режиме лишь на 50%.

При использовании шкалы с шагом 1,35 можно установить трансформаторы мощностью 135 кВА, тогда их загрузка в нормальном режиме составит 70 %, а в аварийном перегрузка составит не более 40%.

Исходя из этого примера видно, что шкала с шагом 1,35 более рациональна. А около 20% мощности выпускаемых трансформаторов не используется. Возможным решением этой проблемы является установка двух трансформаторов на ТП разной мощности. Однако это решение нельзя считать технически рациональным, поскольку при выводе из строя трансформатора большей мощности, оставшийся трансформатор не покроет всю нагрузку цеха.

Встаёт закономерный вопрос: чем был обусловлен переход на новый ряд мощностей? Ответ, видимо, кроется в сокращении многообразия мощностей для унификации оборудовании: не только трансформаторов, но и смежного с ним (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители и др.).

Исходя из всего сказанного, выбор числа и мощности трансформаторов для питания заводских подстанций производится следующим образом:

1) определяется число трансформаторов на ТП, исходя из обеспечения надёжности электроснабжения с учётом категории приёмников;

2) выбираются наиболее близкие варианты мощности выбираемых трансформаторов (не более трёх) с учётом допустимой нагрузки их в нормальном режиме и допустимой перегрузке перегрузки в аварийном режиме;

3) определяется экономически целесообразное решение из намеченных вариантов, приемлемое для конкретных условий;

4) учитывается возможность расширения или развития ТП и решается вопрос о возможной установке более мощных трансформаторов на тех же фундаментах, либо предусматривается возможность расширения подстанции за счёт увеличения числа трансформаторов.

Короткие замыкания. Основные понятия и соотношения величин токов.

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод); двухфазное (замыкание двух фаз между собой);

двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю); трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;

замыкание обмотки на металлический корпус.

Последствия короткого замыкания

Железнодорожное военное оборудование — устройство закорачивания и отвода контактной сети (ЗОКС)

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, расплавлению электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное в близко расположенном оборудовании навести ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.

Методы защиты

Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры:

Ограничивающие ток короткого замыкания: устанавливают токоограничивающие электрические реакторы;

применяют распараллеливание электрических цепей, то есть отключение секционных и шиносоединительных выключателей;

используют понижающие трансформаторы с расщеплённой обмоткой низкого напряжения;

используют отключающее оборудование — быстродействующие коммутационные аппараты с функцией ограничения тока короткого замыкания — плавкие предохранители и автоматические выключатели;

Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи

Основные понятия и соотношения величин токов.Электрический ток — упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Прохождение тока по проводнику сопровождается следующими его действиями:

магнитным (наблюдается во всех проводниках)

тепловым (наблюдается во всех проводниках, кроме сверхпроводников) химическим (наблюдается в электролитах).

Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий:1) наличие в среде свободных электрических зарядов ; 1)создание в среде электрического поля.

В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы.

Электрическое иоле в среде необходимо для создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью Е действует сила F = q* E, которая и заставляет свободные заряды двигаться в направлении электрического поля. Признаком существования в проводнике электрического поля является наличие не равной нулю разности потенциалов между любыми двумя точками проводника,

Однако, электрические силы не могут длительное время поддерживать электрический ток. Направленное движение электрических зарядов через некоторое время приводит к выравниванию потенциалов на концах проводника и, следовательно, к исчезновению в нем электрического поля.

Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы).

Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока.

Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока.

Выбор силового трансформатора по расчетной мощности.

Для выбора используют требования нормативных документов

Таблица №6 — Зависимости коэффициентов допустимой перегрузки масляных трансформаторов для одно, двух и трехтрансформаторных подстанций и коэффициента загрузки в обычном режиме работы

Коэффициент допустимой перегрузки масляного трансформатора, определенный согласно ГОСТ 14209-85	Коэффициент загрузки масляного трансформатора в нормальном режиме
	двухтрансформаторная подстанция	трехтрансформаторная подстанция
1,0	0,5	0,666
1,1	0,55	0,735
1,2	0,6	0,8
1,3	0,65	0,86
1,4	0,7	0,93

Производитель электрооборудования, предлагая покупателю трансформатор, предоставляет сведения о разрешенных перегрузках.

По нормам СН 174-75 «Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий» для каждого объекта принимают различные коэффициенты загрузки:

Двухтрансформаторная подстанция для нагрузки I категории – 0,65 до 0,7.
Подстанция с одним трансформатором с резервированием для нагрузки II категории – от 0,7 до 0,8.
Для нагрузки категории II и III с использованием резерва – 0,9-0,95.

Таким образом, можно сделать вывод, что нормальный режим трансформатора – это загруженность на 90 или даже 95%.

Выбор трансформатора по расчетной мощности заключается в сравнении полной мощности объекта (кВА) и интервалами допустимой нагрузки тр-ров для различных типов потребителей в аварийном и нормальном режимах работы. Руководствуются методикой выбора мощности силового трансформатора и нормативными документами.

Таблица 1. Технические данные масляных двухобмоточных трансформаторов общего назначения класса 6-10 кВ
Тип трансформатора

Схема соед. обм.	Потери, Вт		Uкз, %	Iхх, %	Сопротивление, мОм
Схема соед. обм.	хх	кз	Uкз, %	Iхх, %	Rт	Хт	Zт	Zт(1)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ТМ-25/10/0,4	Y-Y-0	130	600	4,5	3,2	154	244	287	3110
-40		175	880	4,5	3	88	157	180	1944
-63		240	1280	4,5	2,8	52	102	114	1237
-100		330	1970	4,5	2,6	31,5	65	72	779
-160		510	2650	4,5	2,4	16,6	41,7	45	486
-250		740	3700	4,5	2,3	9,4	27,2	28,7	311
-400		950	5500	4,5	2,1	5,5	17,1	18	195
-630		1310	7600	5,5	2	3,1	13,6	14	128
-1000		2000	12200	6,5	1,4	1,7	8,6	8,8	81
-1600/6/0,4		2750	18000	6,5	1,3	1,0	5,4	5,5	63,5
ТМ-2500/6/0,4	3850	23500	6,5	1	0,64	3,46	3,52	10,56
Модернизированные
ТМ-400/10/0,4	Y-Y-0	900	5500	4,5	1,5	5,5	17,1	18	81
-630		1250	7600	5,5	1,25	3,1	13,6	14	63,5
1000		1900	10500	5,5	1,15	1,7	8,6	8,8	26,4

Примечания.

Указанные в таблице значения сопротивлений приведены к напряжению 0,4 кВ.

Для трансформаторов со вторичным напряжением 0,23 кВ данные таблицы следует уменьшить в 3 раза, а 0,69 кВ – увеличить в 3 раза.

В колонках 7, 8, 9 указаны сопротивления прямой последовательности (для расчетов токов КЗ).

Таблица 2. Технические данные масляных и сухих трансформаторов для комплектных трансформаторных подстанций

Тип трансформатора	Схема соед. обм.	Потери, Вт		Uкз, %	Iхх, %	Сопротивление, мОм
Тип трансформатора	Схема соед. обм.	хх	кз	Uкз, %	Iхх, %	Rт	Хт	Zт	Zт(1)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ТМЗ-25/10/0,4	Y-Y-0	740	3700	4,5	2,3	9,4	27,2	28,7	311
-400		950	5500	4,5	2,1	5,5	17,1	18	195
ТМЗ (ТНЗ)-630		1310	7600	5,5	1,8	3,1	13,6	14	128
-1000		1900	10800	5,5	1,2	1,7	8,6	8,8	81
-1600		2650	16500	6	1	1	5,4	5,5	63,5
-2500		3750	24000	6	0,8	0,64	3,46	3,52	10,56
ТСЗ-160		700	2700	5,5	4	16,6	41,7	45	486
-250		1000	3800	5,5	3,5	9,4	27,2	28,7	311
-400		1300	5400	5,5	1,8	5,5	17,1	18	195
ТСЗЛ-630		2000	7300	5,5	1,5	3,1	13,6	14	128
-1000		2500	12000	8	1,1	1,7	8,6	8,8	81
-1600		3400	16000	5,5	0,7	1	5,4	5,5	63,5
-2500		4600	20500	6	0,65	0,64	3,46	3,52	10,56

Примечание.

Rт, Xт, Zт – активное, индуктивное и полное сопротивления трансформатора прямой последовательности, предназначены для расчетов токов КЗ.

Zт(1) – сопротивление току однофазного КЗ

Таблица 3. Технические данные сухих трансформаторов общего назначения класса 10 кВ

Тип	Sн, кВ·А	Номинальное на- пряжение обмоток, В		Потери, Вт		Uкз, %	Iхх, %
Тип	Sн, кВ·А	ВН	НН	ХХ	КЗ	Uкз, %	Iхх, %
1	2	3	4	5	6	7	8
ТС-10/0,66 ТСЗ-10/0,66	10	380,660 380	230, 400 36,42	75 (90)	280	4,5	7
ТС-16/0,66 ТСЗ-16/0,66	16	380, 660 220 380	230, 400 230 36, 42	100(125)	400	4,5	5,8
ТС-25/0,66 ТСЗ-25/0,66	25	380, 660 220 380	230, 400 230 36, 42	140(180)	560	4,5	4,8
ТС-40/0,66 ТСЗ-40/0,66	40	380, 660 220 380	230, 4000 230 36, 42	200(250)	800	4,5	4
ТС-63/0,66 ТСЗ-63/0,66	63	380, 660 220	230, 4000 230	280(350)	1050	4,5	3,3
ТС-100/0,66 ТСЗ-100/0,66	100	380, 660	230, 400	390(490)	1450	4,5	2,7
ТС-1600/0,66 ТСЗ-1600/0,66	160	380, 660	230, 400	560(700)	2000	4,5	2,3

Примечание.

В скобках указаны данные для трансформаторов т. ТСЗ.