Расчёт нагрузки силового трансформатора
Расчёт полной мощности нагрузки трансформатора ТП с учётом коэффициента спроса и cos φ. Определяет требуемую типовую мощность ТМГ/ТСЗ (160, 250, 400, 630, 1000, 1600 кВА) и загрузку в номинальном режиме. Основа проекта ВЛ-0,4 кВ и выбора РУ-10/0,4.
Выбор силового трансформатора в трансформаторной подстанции определяется расчётной полной мощностью нагрузки с учётом характера потребителей, одновременности их работы и коэффициента мощности. Для корректного подбора типовой мощности недостаточно простого суммирования установленной мощности электроприёмников — необходимо учитывать реальный график нагрузки, перегрузочную способность трансформатора и перспективу роста потребления на 15–20%.
Полная мощность нагрузки определяется по формуле S = Pр / cos φ, где расчётная активная мощность Pр получается из установленной мощности Pуст умножением на коэффициент спроса Kс. Для жилых зданий Kс принимается 0,3–0,5, для административных 0,5–0,7, для промышленных цехов 0,6–0,85 в зависимости от характера производства. Коэффициент мощности cos φ для смешанной нагрузки обычно равен 0,85–0,92 после компенсации реактивной мощности УКРМ.
Пример для бизнес-центра 8000 м². Установленная мощность 1200 кВт, коэффициент спроса 0,6, cos φ после компенсации 0,92. Расчётная активная мощность Pр = 1200 × 0,6 = 720 кВт, полная S = 720 / 0,92 = 782 кВА. С учётом перспективы роста 15% принимаем S = 900 кВА и выбираем стандартный ТМГ-1000/10 с загрузкой в номинальном режиме около 78%, что обеспечивает резерв на пусковые токи и перегрузки.
При проектировании двухтрансформаторных ТП расчёт ведётся так, чтобы при отказе одного трансформатора второй принимал всю нагрузку I категории с допустимой аварийной перегрузкой до 40% на срок не более 6 часов согласно ГОСТ 14209. Это особенно актуально для ЦОД, больниц и других объектов I категории надёжности.
Нормативная база
- ПУЭ, глава 1.7 — выбор трансформаторов по мощности
- СП 31.110-2003 — проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий
- ГОСТ 14209-97 — руководство по нагрузке силовых трансформаторов
Частые вопросы
Какой запас по мощности закладывать при выборе трансформатора?
Оптимальная загрузка трансформатора в нормальном режиме — 60–75% от номинала. Это даёт запас на пусковые токи крупных электродвигателей, рост потребления и перегрузку при аварии второго трансформатора в двухтрансформаторной ТП. При загрузке выше 85% ресурс изоляции сокращается в 2–3 раза.Нужно ли учитывать электродвигатели отдельно?
Да, крупные двигатели (от 30 кВт) при прямом пуске дают пусковой ток 5–7 Iном, что вызывает просадку напряжения. Для таких потребителей либо увеличивают запас мощности трансформатора на 20–30%, либо проектируют устройства плавного пуска или частотные преобразователи.
Источники
- ГОСТ 14209-97 — Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов — Росстандарт
- СП 31.110-2003 — Проектирование и монтаж электроустановок — Госстрой РФ