Таблица мощности силовых трансформаторов: как правильно выбрать и рассчитать

Правильный выбор мощности силового трансформатора — основа надежного и экономичного электроснабжения любого объекта. От этого решения зависят не только капитальные затраты на оборудование, но и эксплуатационные расходы, срок службы трансформатора и бесперебойность питания потребителей. В данной статье мы рассмотрим ключевые критерии выбора, нормативные требования и практические методики расчета, а также приведем таблицы мощностей и коэффициентов загрузки для трансформаторов 10/0,4 кВ.

Выбор числа трансформаторов

Количество трансформаторов на подстанции определяется категорией надежности электроснабжения потребителей согласно ПУЭ.

• I категория — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб или нарушение сложного технологического процесса. Для таких объектов предусматривается питание от двух независимых источников, как правило, устанавливаются два трансформатора.
• II категория — потребители, перерыв в питании которых связан с массовым недоотпуском продукции или простоем оборудования. Допускается питание от одного трансформатора при наличии резервного питания по сетям низкого напряжения (перемычки на 0,4 кВ) или складского резерва трансформаторов.
• III категория — все остальные потребители. Допускается питание от одного трансформатора без резервирования.

Допустимая аварийная перегрузка масляных трансформаторов может достигать 40% в течение не более 6 часов в сутки в течение 5 суток подряд. ПУЭ

Как выбрать силовой трансформатор по мощности

Выбор номинальной мощности трансформатора — ключевой этап проектирования. Он основывается на расчетных нагрузках, графике работы оборудования и допустимых перегрузках.

Основные критерии выбора мощности:

1. Расчетная максимальная нагрузка — определяется по суммарной мощности всех потребителей с учетом коэффициентов спроса и одновременности.
2. Категория надежности — определяет необходимость резервирования и допустимый уровень перегрузки в аварийных режимах.
3. График нагрузки — суточные и сезонные колебания потребления электроэнергии.
4. Допустимые перегрузки — способность трансформатора работать с превышением номинальной мощности в течение ограниченного времени без ущерба для срока службы.
5. Экономическая целесообразность — минимизация приведенных затрат с учетом потерь электроэнергии и стоимости оборудования.

Для предварительного выбора мощности трансформатора можно использовать рекомендуемые коэффициенты загрузки в зависимости от категории надежности и типа подстанции.

Таблица 1 — Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП

Примечание: рекомендуемые коэффициенты загрузки уточняются по НТП ЭПП-94 с учетом фактического графика нагрузки и режима работы объекта.

Номинальная мощность трансформатора должна быть не менее расчетной максимальной нагрузки, деленной на коэффициент загрузки:

S_ном ≥ S_р / K_з

где S_р — расчетная полная мощность нагрузки, кВА; K_з — рекомендуемый коэффициент загрузки.

Выбор силового трансформатора по расчетной мощности

Выбор трансформатора по расчетной мощности заключается в сопоставлении полной мощности объекта (кВА) с интервалами допустимой нагрузки для трансформаторов различных типов в нормальном и аварийном режимах.

Полная расчетная мощность определяется по формуле:

S_р = √(P_р² + Q_р²)

где P_р — расчетная активная мощность, кВт; Q_р — расчетная реактивная мощность, квар.

Для ориентировочного выбора мощности трансформатора можно использовать удельную плотность нагрузки (кВА/м²) и общую расчетную нагрузку объекта.

Таблица 2 — Шкала номинальных мощностей силовых трансформаторов 10/0,4 кВ

Примечание: предпочтительные номинальные мощности трансформаторов должны соответствовать ГОСТ 9680. При выборе мощности из стандартного ряда следует выбирать ближайшее большее значение.

Важным аспектом является учет нагрузочной способности трансформатора — совокупности допустимых систематических и аварийных перегрузок, определяемых из расчета теплового износа изоляции. Неучет нагрузочной способности приводит к необоснованному завышению номинальной мощности и экономическим потерям.

Допустимые перегрузки трансформаторов

Перегрузки трансформаторов допустимы, но их величина и длительность ограничены нормативами. Согласно ПТЭЭП (глава 2.1.20 и 2.1.21), продолжительная нагрузка масляных трансформаторов может превышать номинальный ток на 5%. В аварийных режимах допускаются кратковременные перегрузки в следующих пределах:

• перегрузка по току до 100% — длительность не более 10 минут;
• перегрузка по току до 50% — длительность не более 1 часа;
• перегрузка по току до 30% — длительность не более 2 часов.

Таблица 3 — Допустимая длительность перегрузки для масляных трансформаторов (аварийный режим)

Для сухих трансформаторов допустимые перегрузки ниже: при перегрузке 20% — не более 60 минут, 30% — 45 минут, 40% — 32 минуты, 50% — 18 минут, 60% — 5 минут.

Таблица 4 — Зависимость коэффициента допустимой перегрузки от коэффициента загрузки в нормальном режиме

Нормативные документы по выбору силовых трансформаторов

1. НТП ЭПП-94 — Нормы технологического проектирования. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий (РФ, взамен СН 174-75). Указания по выбору числа и мощности трансформаторов цеховых ТП — пп 6.4.3 – 6.4.10.
2. Методические указания по выбору мощности силовых трансформаторов 10/0,4 кВ (РФ).
3. ГОСТ Р 52719-2007 — «Трансформаторы силовые. Общие технические условия».
4. ГОСТ 14209-85 — «Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки».
5. ПУЭ (Правила устройства электроустановок), раздел 1.8 — «Нормы испытаний электрооборудования».
6. ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей), глава 2.1 — «Силовые трансформаторы и реакторы».

Часто задаваемые вопросы