DIMENSIONAREA POSTURILOR DE TRANSFORMARE

Dimensionarea posturilor de transformare

Problema dimensionarii PT este relativ complexa, deoarece presupune parcurgerea urmatoarelor etape mai importante:

- stabilirea numarului de PT si a puterilor cerute pe fiecare PT;

- determinarea locurilor de amplasare a PT;

determinarea puterilor activa si aparenta pe fiecare PT;

- stabilirea numarului si a puterilor transformatoarelor dintr-un PT;

- organizarea regimului de functionare in paralel a transformatoarelor din fiecare PT.

A.     Stabilirea numarului de PT

Modalitatea de grupare a receptoarelor si utilajelor pe puncte de alimentare in joasa tensiune este subordonata unor criterii ca:

- amplasarea invecinata;

- apartenenta la acelasi proces tehnologic;

- puterile aparente cerute sa se incadreze in domeniul (16 1600) kVA;

- puterile cerute pe fiecare PT sa aiba valori apropiate.

Organizarea energetica a consumatorilor, in ceea ce priveste numarul de PT, se face pe planul de situatie al acestuia, cu luarea in considerare a puterilor cerute de receptoare si utilaje. Se procedeaza la gruparea sarcinilor plasate in vecinatate, astfel incat un ansamblu de sarcini sa nu depaseasca puterea aparenta ceruta de 1600 kVA si sa se obtina puteri aparente apropiate pe posturi, pentru ca numarul de tipuri de PT sa fie cat mai mic.

Numarul de ansambluri de sarcini astfel delimitat reprezinta numarul de PT, notat in continuare - n_PT. Pentru fiecare PT, se calculeaza apoi puterile cerute, pe baza metodelor de estimare cunoscute.

B.    Determinarea locurilor de amplasare a PT

Se considera toate utilajele si receptoarele, aferente unui PT, reprezentate pe planul de amplasamente, asa cum se prezinta in figura 2.9; in plus, s-a asociat arealului dreptunghiular, in care sunt situate utilajele si receptoarele, un sistem de axe de coordonate xOy, pentru a se putea referi in acest plan fiecare punct de consum. Puterile cerute de utilaje si receptoare se considera determinate corespunzator numarului echivalent de receptoare, pentru PT in discutie.

Fig. 2.9. Centrul de sarcina si definitivarea amplasarii PT

Coordonatele centrului de sarcina echivalenta se calculeaza cu relatiile:

, (2.1)

, (2.2)

in care x_j si y_k reprezinta coordonatele caracteristice curente, intelegand prin coordonate caracteristice acele abscise sau ordonate, la care este situat cel putin un receptor sau utilaj;

S_cxj, S_cyk - suma puterilor aparente cerute, la coordonatele caracteristice respective, incluse in indice.

Evident sumele de la numitorii relatiilor (2.1) si (2.2) sunt identice, reprezentand sarcina 'echivalenta', adica suma aritmetica a puterilor aparente cerute. Dupa calcularea coordonatelor (x_C, y_C) ale centrului de sarcina echivalenta si reprezentarea acestuia pe planul de amplasamente, se trece la luarea deciziei privitoare la pozitia finala a PT, in functie de tipul constructiv al acestuia si de spatiul disponibil din interiorul sau exteriorul cladirii (halei). Daca, de exemplu, se decide ca amplasarea PT se face in afara spatiului ocupat de utilaje si receptoare, centrul de sarcina va fi deplasat din punctul C (fig.2.9), de coordonate (x_C, y_C), pe distanta cea mai scurta.

C.    Definitivarea puterilor aparente pe fiecare PT

Luand ca punct de referinta determinarea puterilor cerute P_ct si Q_ct, din reteaua de medie tensiune, se pune problema determinarii puterii aparente, pe baza careia sa se aleaga puterea nominala a transformatoarelor din PT. Mai intai, se impune remarca referitoare la calculul puterii reactive, totale - Q_ct: la estimarea acestei marimi, puterea reactiva a mijloacelor de compensare ar trebui neglijata, Q_bc= 0, pentru a conferi un nivel sporit de fiabilitate postului de transformare.

Deoarece echipamentele electrice, cum sunt si transformatoarele, admit anumite regimuri de suprasarcina, rationamentul care se aplica la determinarea puterii de calcul, pentru alegerea puterii nominale S_nT a transformatoarelor este urmatorul: puterea ceruta totala, cu semnificatia acesteia de putere maxima absorbita, sa fie suportata de catre transformatoarele electrice din PT in regim de suprasarcina. In acest fel, transformatoarele nu se supradimensioneaza si, din punct de vedere economic, PT revine la un cost mai scazut.

Notand cu a coeficientul care exprima capacitatea totala de suprasarcina a transformatoarelor, conditia enuntata anterior se transpune pentru puterea activa sub forma

, (2.3)

in care s-a notat cu P_PT puterea activa, de calcul, a PT. Capacitatea de suprasarcina totala a transformatoarelor rezulta datorita variatiilor zilnice si anuale a sarcinii, cand, datorita functionarii unor intervale importante de timp la sarcini mai mici, regimul termic al transformatoarelor este mai putin solicitant si deci fenomenul imbatranirii izolatiei este diminuat.

Suprasarcina admisa pe baza variatiilor zilnice ale sarcinii, conform curbei de sarcina zilnica, este definita prin regula celor trei procente, astfel: pentru fiecare 10 de reducere a coeficientului de aplatizare K_PM fata de 100 , se admite o suprasarcina de 3 . Expresia analitica a suprasarcinii relative admise, notata a , este in baza regulii enuntate:

. (2.4)

Suprasarcina admisa pe baza variatiilor anuale ale sarcinii, notata prin a_p, se defineste pe baza regulii celor p procente, avand urmatorul enunt: pentru fiecare p% de subincarcare vara, se poate admite iarna o suprasarcina echivalenta ca marime, dar nu mai mare de 15%. Cu alte cuvinte, suprasarcina admisa iarna este egala cu subincarcarea din timpul verii, ceea ce se scrie analitic sub forma:

; (2.5)

din ultimii doi membrii ai egalitatii se poate obtine relatia:

, (2.6)

care exprima sub alta forma regula celor p%.

Avand definite cele doua componente ale suprasarcinilor admise, se determina capacitatea totala de suprasarcina cu relatia:

, (2.7)

care nu trebuie sa depaseasca valoarea maxima a_M pentru transformatoare instalate in interior si a_M pentru transformatoare montate in exterior.

Puterea activa, de calcul, pentru PT se deduce din relatia (2.3), pentru conditia de egalitate, mai intai sub forma:

, (2.8)

in care se introduc expresiile (2.4), (2.5) si (2.7) ale suprasarcinilor admise, obtinandu-se relatia finala

, (2.9)

unde a fost pus in evidenta raportul P_Mv/P_Mi, ca indicator al curbelor de sarcina.

In acelasi timp, puterea activa a PT trebuie sa corespunda valorilor maxim admise pentru capacitatea totala de suprasarcina, conform celor de mai sus, astfel ca se impune conditia suplimentara

. (2.10)

Daca se are in vedere faptul ca, pentru consumatorul racordat la PT se cunoaste factorul de putere natural cosj, se calculeaza in continuare puterea aparenta de calcul a PT cu relatia:

, (2.11)

pe baza careia se poate trece la determinarea puterii nominale a transformatoarelor din PT.

D.    Stabilirea numarului si a puterii nominale a transformatoarelor

Intr-un PT se monteaza, de obicei, transformatoare de aceeasi putere nominala, din acelasi considerent, pentru care se evita diversificarea tipurilor de PT, la acelasi consumator: criteriul economic. Numarul de transformatoare identice dintr-un PT este in functie de categoriile receptoarelor, din punct de vedere al continuitatii in alimentarea cu energie electrica, recomandarile fiind expuse in continuare, in raport cu incadrarea pe categorii.

Pentru PT alimentand receptoare din categoria 0, se prevad doua transformatoare, fiecare dintre acestea putand suporta intreaga sarcina:

n_T=2,

, (2.12)

prin aceasta asigurandu-se o rezerva de 100% in surse.

Daca consumatorul are receptoare de categoria I-a si puterea aparenta, totala a acestora, S_cI, este mai mica decat 0,5S_PT, atunci se recomanda tot doua unitati de transformator, a caror putere nominala sa poata acoperi cel putin puterea receptoarelor mai exigente, conform conditiei:

, n_T=2. (2.13)

Ponderea mai mare a receptoarelor de categoria I-a, evidentiata prin inegalitatea:

S_cI> 0,5S_PT,

se rezolva cu recomandarea de a se utiliza, in acest caz, trei unitati de transformator, ale caror puteri nominale sa satisfaca conditiile:

(2.14)

n_T= 3.

Pentru cazul in care consumatorul este alcatuit din receptoare de categoria a II-a, conditiile de determinare a transformatoarelor din PT sunt dupa cum urmeaza:

n_T=2;

. (2.15)

In sfarsit, daca in compunerea consumatorului se afla numai receptoare de categoria a III-a, se prevede o singura unitate, determinata astfel:

n_T=1;

. (2.16)