Choix du nombre et de la puissance des transformateurs

La sélection correcte du nombre et de la capacité des transformateurs dans les sous-stations des entreprises industrielles est l'un des problèmes importants de l'alimentation électrique et de la construction de réseaux rationnels. Dans des conditions normales, les transformateurs doivent alimenter tous les utilisateurs de l'entreprise à leur charge nominale.

Le nombre de transformateurs dans la sous-station est déterminé par l'exigence de fiabilité de l'alimentation électrique. Dans cette approche, la meilleure option consiste à installer deux transformateurs, fournissant une alimentation électrique ininterrompue. utilisateurs de l'atelier de toute catégorie… Cependant, si seuls des récepteurs de catégorie II et III sont installés dans le service, il s'agit généralement des sous-stations à transformateur unique les plus économiques.

Lors de la conception de réseaux dans une installation, l'installation de sous-stations à transformateur unique est effectuée dans le cas où un court-circuit des consommateurs est assuré via le réseau basse tension, ainsi que lorsqu'il est possible de remplacer un transformateur endommagé dans un certain délai.

Riz. 1 Schémas d'alimentation d'atelier avec un (a) et deux (b) transformateurs

Les postes à deux transformateurs sont utilisés avec un nombre important d'utilisateurs de catégorie II ou en présence d'utilisateurs de catégorie I. De plus, les sous-stations à deux transformateurs avec un calendrier de charge journalier et annuel irrégulier d'une entreprise, avec un mode de fonctionnement saisonnier avec une différence significative de charge par quart de travail, sont recommandées. Ensuite, lorsque la charge diminue, l'un des transformateurs est éteint.

Le problème du choix du nombre de transformateurs consiste à choisir entre deux options (Fig. 1 a et b) l'option présentant les meilleurs indicateurs technico-économiques. La version optimale du schéma d'alimentation est sélectionnée sur la base d'une comparaison des coûts annuels réduits pour chaque option :

Γi = Ce, i + kn, eKi + Yi,

où Ce, i - coûts d'exploitation de la i -ème option, kn, e - facteur d'efficacité standard, Ki - coûts d'investissement pour la i -ème option, Ui - pertes des consommateurs dues à l'interruption de l'alimentation électrique.

Il convient de noter que dans le cas de la fig. 1 (a), il y a une panne de courant complète et ici l'alimentation des consommateurs via une ligne de secours pour une tension de 0,4 kV ne peut pas être prise en compte, car un tel circuit est similaire à un circuit à deux transformateurs, mais avec une performance inférieure en raison à une longue ligne de 0,4 kV...

Lors de la comparaison des options, la question du développement futur de l'entreprise joue un rôle important. Ainsi, par exemple, s'il n'y a actuellement que des utilisateurs de la deuxième catégorie dans le magasin, il est logique d'envisager des options. Mais si après un an, il est prévu de rééquiper la production et que des consommateurs de première catégorie apparaissent dans le magasin, alors, bien sûr, il faut choisir l'option avec deux transformateurs.

En principe, l'installation de deux transformateurs fournit une alimentation électrique fiable aux consommateurs. Cela signifie que si un transformateur est endommagé, le second, compte tenu de sa capacité de surcharge, assure une fiabilité à 100% de l'alimentation pendant le temps nécessaire à la réparation du transformateur.

Mais il existe des cas où la puissance des deux transformateurs existants devient insuffisante pour alimenter tous les récepteurs, par exemple lors de l'installation d'équipements plus puissants, du changement du mode de fonctionnement des récepteurs électriques, etc. Les options d'installation de transformateurs plus puissants dans la sous-station ou d'installation d'un troisième transformateur pour couvrir l'augmentation de puissance sont alors envisagées.

La deuxième option semble préférable, car la fiabilité de la sous-station augmente, il n'est pas nécessaire de vendre d'anciens transformateurs et le coût en capital de l'installation d'un troisième transformateur est, en règle générale, bien inférieur à celui du rééquipement de l'ensemble de la sous-station. .

Mais cette option n'est pas toujours possible, par exemple, avec un développement dense du territoire de l'entreprise, il peut tout simplement ne pas y avoir assez d'espace pour un transformateur supplémentaire. D'autre part, il existe une complexité de circuit considérable qui peut ne pas être possible lorsque les transformateurs fonctionnent en parallèle. Par conséquent, l'examen des options est effectué au cas par cas.

Outre les exigences de fiabilité, lors du choix du nombre de transformateurs, le mode de fonctionnement des récepteurs doit être pris en compte. Par exemple, avec un faible facteur de remplissage de la courbe de charge, il est économiquement possible d'installer non pas un mais deux transformateurs.

Sur grands postes de transformation, GPP, en règle générale, le nombre de transformateurs est sélectionné pas plus de deux. Cela est principalement dû au fait que le coût de l'équipement de commutation du côté haute tension de l'entreprise est comparable au coût d'un transformateur.

Sélection des transformateurs par puissance

Il est recommandé de sélectionner la puissance des transformateurs GPP et des transformateurs d'atelier (sauf en cas de programme de charge fortement variable), il est recommandé de sélectionner la charge moyenne pour le quart de travail le plus chargé, puis de vérifier et d'ajuster en fonction de la consommation électrique spécifique d'un unité de production obtenue à la suite d'études des charges électriques des entreprises.

Pour l'alimentation continue des charges des première et deuxième catégories, il est recommandé d'installer deux transformateurs avec un facteur de charge en mode normal de 0,6 - 0,7 par GPP des entreprises industrielles.

Il est recommandé de prendre les facteurs de charge suivants pour les transformateurs des sous-stations commerciales : transformateur double avec charge prédominante de première catégorie — 0,65 — 0,7, transformateur simple avec charge prédominante de deuxième catégorie et redondance pour les cavaliers de tension secondaires — 0,7 — 0,8.

Le nombre et la capacité des transformateurs d'atelier doivent être sélectionnés sur la base de calculs techniques et économiques. Dans le même temps, en première approximation, la puissance des transformateurs dans les réseaux avec une tension de 380 V peut être prise en fonction des densités de charge spécifiques suivantes: jusqu'à 1000 kVA à des densités jusqu'à 0,2 kV-A / m2, 1600 kVA à des densités de 0 ,2 - 0,3 kVA / m2, 1600 - 2500 kVA à des densités de 0,3 kVA / m2 et plus.

Échelle des puissances standard des transformateurs de puissance

Dans notre pays, une échelle unique de capacités des transformateurs a été adoptée. Le choix d'une échelle rationnelle est l'une des principales tâches de l'optimisation des systèmes électriques industriels. Il existe aujourd'hui deux échelles de puissance : avec un pas de 1,35 et avec un pas de 1,6. C'est-à-dire que la première échelle comprend des puissances : 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 kVA, etc., et la seconde comprend 100, 160, 250, 400, 630, 1000 kVA, etc. Transformateurs de la première échelle de puissance, ils ne sont actuellement pas produits et sont utilisés sur des postes de transformation déjà existants, et la deuxième échelle de puissance est utilisée pour la conception de nouveaux postes de transformation.

Il convient de noter que l'échelle avec un coefficient de 1,35 est plus avantageuse en termes de charge du transformateur. Par exemple, lorsque deux transformateurs fonctionnent avec un facteur de charge de 0,7, lorsque l'un d'eux est éteint, l'autre est surchargé de 30 %. Ce mode de fonctionnement répond aux exigences des conditions de fonctionnement du transformateur. De cette façon, sa puissance peut être pleinement utilisée.

À une surcharge admissible de 40%, une sous-utilisation de la puissance installée des transformateurs avec une échelle de 1,6 se produit.

Supposons que deux transformateurs du poste de transformation fonctionnent séparément et que la charge de chacun soit de 80 kVA, lorsque l'un d'eux est déconnecté, le second doit fournir une charge de 160 kVA, l'option d'installer deux transformateurs de 100 kVA ne peut être acceptée , car dans ce cas la surcharge sera de 60% lorsqu'un transformateur est hors service. Lors de l'installation de transformateurs de 160 kVA, cela se traduit par leur charge en mode normal de seulement 50 %.

Lorsque vous utilisez une échelle avec un pas de 1,35, vous pouvez installer des transformateurs d'une capacité de 135 kVA, puis leur charge en mode normal sera de 70% et en cas de surcharge d'urgence, elle ne dépassera pas 40%.

Sur la base de cet exemple, vous pouvez voir qu'une échelle avec un pas de 1,35 est plus rationnelle. Et environ 20% de la puissance des transformateurs produits n'est pas utilisée. Une solution possible à ce problème est l'installation de deux transformateurs dans un poste de transformation de puissance différente. Cependant, cette solution ne peut pas être considérée comme techniquement rationnelle, car lorsqu'un transformateur de puissance supérieure est mis hors service, le transformateur restant ne couvrira pas toute la charge de l'atelier.

Une question naturelle se pose : quelle est la raison du passage à un nouvel ensemble de capacités ? La réponse réside évidemment dans la réduction de la variété des capacités pour unifier les équipements : non seulement les transformateurs, mais aussi à proximité (commutateurs, interrupteurs-sectionneurs, sectionneurs etc.).

Sur la base de tout ce qui a été dit, la sélection du nombre et de la puissance des transformateurs pour alimenter les sous-stations d'usine s'effectue comme suit :

1) le nombre de transformateurs du poste de transformation est déterminé en fonction de la fiabilité de l'alimentation électrique, en tenant compte de la catégorie des récepteurs ;

2) les options les plus proches pour alimenter les transformateurs sélectionnés (pas plus de trois) sont sélectionnées, en tenant compte de leur charge admissible en mode normal et de leur surcharge admissible en mode d'urgence ;

3) une solution économiquement réalisable est déterminée par les options décrites, acceptables pour des conditions spécifiques ;

4) la possibilité d'agrandissement ou d'aménagement du poste de transformation est prise en compte et la question de l'installation éventuelle de transformateurs plus puissants sur les mêmes fondations est envisagée ou la possibilité d'agrandir le poste en augmentant le nombre de transformateurs est envisagée.