STABILIREA TIPURILOR SI DOTARILOR DIN POSTURILOR DE TRANSFORMARE

STABILIREA TIPURILOR SI DOTARILOR DIN POSTURILOR DE TRANSFORMARE

2.1. Stabilirea sarcinilor maxime pe posturile de transformare

In zona analizata se proiecteaza si se echipeaza doua posturi de transformare: PT1 si 131j91b PT2.

Puterea activa maxima pe post se calculeaza prin insumarea puterilor de calcul ale grupurilor de vile, dupa aplicarea coeficientului de simultaneitate, cu puterile active de calcul ale celorlalti consumatori alimentati direct din postul de transformare.

Puterea ractiva maxima pe post e data de relatia:

- puterea activa maxima pe postul de transformare;

- factorul de putere.

Puterea aparenta maxima pe post e data de relatia:

Calculul sarcinilor maxime pe postul de transformare PT1

Din postul PT1 se alimenteaza: vilele de tip: 1,2,3,4, complexul comercial, banca si iluminatul public. Cunoscand puterile fiecarui consumator, se vor calcula:

Ø      puterea activa maxima pe postul PT1:

Ø      puterea reactiva maxima pe postul PT1:

Ø      puterea aparenta maxima pe postul PT1:

Calculul sarcinilor maxime pe postul de transformare PT2

Din postul PT2 se alimenteaza: vilele de tip 5 si 6, centrala telefonica si benzinaria.

Cunoscand puterile de calcul ale fiecarui consumator se pot calcula:

Ø      puterea activa maxima pe postul PT2:

Ø      puterea reactiva maxima pe postul PT2:

Ø      puterea aparenta maxima pe postul PT2:

2.2. Alegerea transformatoarelor si a tipului posturilor de transformare

2.2.1. Alegerea transformatoarelor din posturile de transformare

Alegerea tipurilor de transformare din postul de transformare se face in functie de :

Ø      sarcina maxima anuala S_M1, care e de asteptat sa revina in primul an de exploatare fiecaruia dintre transformatoarele instalate in post;

Ø      durata de utilizare anuala la sarcina maxima T_SM din PE 145/85 se vor lua coeficienti de incarcare la limita sa inferioara k_1inf si respectiv, la limita

sa superioara k_1sup, care se dau pentru primul an de exploatare al transformatorului in functie de durata de utilizare T_SM;

Ø      se determina puterea nominala economica S_nec, folosind una din urmatoarele doua variante de calcul, ambele conduc la o aceeasi treapta de putere nominala;

se determina puterea teoretica maxima in primul an de functionare, conform relatiei:

Din scoaterea valorilor standardizate se adopta puterea nominala imediat inferioara valorii teoretice S_{n MAX}.

se determina puterea teoretica minima in primul an de functionare, conform relatiei:

Se adopta din scoaterea valorilor standardizate transformatorul cu puterea nominala imediat superioare valorii teoretice s_{n min} .

Alegerea puterilor nominale economice se poate face din diagrama corespunzatoare transformatoarelor cuprinse intre 100.1600 kVA, care se gaseste in PE 145/85.

Un transformator in decursul exploatarii poate fi mentinut intr-un acelasi post atat timp cat incarcarile sale maxime anuale se mentin in domeniul delimitat de coeficientii de incarcare K_INF si K_SUP, indicati in 145/85, care se aleg in functie de T_SM .

K_INF si K_SUP - coeficienti de incarcare la limita inferioara si superioara in restulanilor de exploatare a transformatorului.

Daca in exploatare, incarcarea maxima anuala ajunge sa coboare la valoarea K_INF, se recomanda ca in cel mult un an transformatorul respectiv sa fie inlocuit cu o unitate avand o putere nominala mai mica, astfel incat incarcarea maxima in primul an dupa inlocuire sa se incadreze in frontierele: k_1inf - k_1sup.

Daca in exploatare incarcarea maxima anuala creste pana la K_SUP, se recomanda ca in cel mult un an transformatorul respectiv sa fie inlocuit cu o unitate de putere mai mare.

Alegerea transformatoarelor pentru postul PT1

Sarcina maxima anuala a postului de transformare PT1 a fost calculata la subpunctul anterior si ea este:

S_M1 = 624,543kVA

Durata de utilizare a sarcinii maxime anuale este:

T_SM = 5000h/an

Din PE 145/85 se iau valorile coeficientilor de incarcare la limita inferioara si superioara, in primul an de exploatare a transformatorului:

k_1inf = 0,45;

k_1sup = 0,72.

Cunoscand aceste date, se pot calcula:

puterea teoretica maxima in primul an de exploatare:

Din scara valorilor standardizate se adopta transformatorul cu puterea nominala:

S_1nec = 1000kVA

puterea teoretica minima in primul an de exploatare:

Se alege transformatorul de putere nominala:

S_1nec = 1000kVA

Aceasta solutie, de a avea in postul PT1 un singur transformator de 1000kVA, nu e o solutie foarte buna, deoarece in caz de avarie la transformator, consumatorii nu mai pot fi alimentati cu energie electrica. Se prefera folosirea a doua transformatoare de putere mai mica, acestea putandu-se rezerva reciproc, in caz de avarie toti consumatorii putand fi preluati de un singur transformator. Posibilitatea de defectare a ambelor transformatoare e foarte mica, astfel asigurandu-se continuitate in alimentarea consumatorilor cu energie electrica.

Calculul se reia pentru cazul cand postul PT1 e echipat cu doua transformatoare de putere mai mica de 1000 kVA.

Folosindu-se aceleasi valori pentru puterea maxima pe post, durata de utilizare la sarcina maxima si coeficientii de incarcare, se pot calcula:

puterea teoretica maxima in primul an de exploatare a transformatoarelor:

Se aleg din scara valorilor standartizate transformatoarele de putere nominala:

puterea teoretica minima in primul an de exploatare a transformatoarelor:

Se alege puterea nominala pentru cele doua transformatoare cu care va fi echipat postul PT1:

Din catalogul "Transformatoare de putere trifazate in ulei - Filiasi", se alege tipul de transformator: TTU - 630kVA, cu bobinaj de j.t., din banda de aluminiu (infasurarea de m.t. e din conductor de aluminiu izolat cu hartie, infasurarea de j.t. e din banda de aluminiu cu izolatie de hartie), (L x l x H = 1,8 x 1 x 1,95)m³.

Coeficienti de incarcare la limita superioara si inferioara in urmatorii ani de functionare a transformatoarelor sunt:

In primul an de exploatare se asteapta o incarcare maxima:

k₁ se incadreaza in intervalul (K_INF, K_SUP), ceea ce inseamna ca transformatoarele alese pot asigura puterea ceruta de consumatorii alimentati din postul PT1.

Inlocuirea cu o unitate de 1000kVA a celei de 630kVA ar fi indicata daca in decursul exploatarii, incarcarea la sarcina maxima anuala ar ajunge la valori de ordinul k_SUP = 0,8.

Alegerea transformatoarelor pentru postul PT2

Sarcina maxima anuala a postului de transformare PT2 a fost calculata la subcapitolul anterior si ea este:

Durata de utilizare a sarcinii maxime anuale este:

Din PE 145/85 se iau valorile coeficientilor de incarcare la limita superioara si inferioara, in primul an de exploatare:

Cunoscand aceste date, se pot calcula:

puterea teoretica maxima in primul an de exploatare:

Se alege transformatorul de putere nominala:

puterea teoretica minima in primul an de exploatare:

Se alege transformatorul de putere nominala:

Se prefera folosirea a doua transformatoare de putere mai mica, astfel asigurandu-se o continuitate in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor.

Calculul se reia pentru cazul cand postul PT2 este echipat cu doua transformatoare, iar parametrii sunt aceeasi ca mai sus.

Se calculeaza:

puterea teoretica maxima in primul an de exploatare:

Se aleg transformatoarele de putere nominala:

puterea teoretica minima pentru primul an de exploatare:

Se alege putere nominala pentru cele doua transformatoare cu care se echipeaza postul PT2:

In primul an de exploatare se asteapta o incarcare maxima:

Coeficientii de incarcare la limita superioara si inferioara in urmatorii ani de exploatare a transformatoarelor sunt:

Se constata ca si k₁ se incadreaza in domeniul limita , ceea ce inseamna ca transformatoarele pot asigura puterea ceruta de consumatorii alimentati din postul PT2.

Cele doua posturi de transformare vor avea fiecare cate doua transformatoare cu puterea nominala: .

Caracteristicile transformatorului:

tip: TTU - AI - 630kVA (transformator trifazat in ulei, cu bobinaj de joasa tensiune din banda de aluminiu si puterea nominala de 630kVA);

pierderi in gol: ;

pierderi in infasurari: : ;

tensiunea de scurtcircuit: ;

curentul la mers in gol: ;

raportul de transformare: ;

U₁ - tensiune primara;

U₂ - tensiune secundara

greutatea totala: 2440kg;

reglajul tensiunii primare:

greutatea uleiului: 690kg;

2.2.2. Determinarea pierderilor de putere in transformator

Pierderile de putere sunt cauzate in exclusivitate de incalzirea transformatorului la trecerea curentului electric.

Pierderile de putere din posturile de transformare au doua componente:

pierderi de putere activa, care se calculeaza cu relatia:

n - numarul de transformatoare din post;

a - gradul de incarcare al transformatorului dat de raportul dintre sarcina reala si cea nominala;

DP₀ - pierderile de putere activa la mersul in gol in miezul transformatorului (piederile in fier DP_Fe );

DP_SC -piederile de putere activa in regim de scurtcircuit, la sarcina nominala a transformatorului (pierderile in cupru DP_Cu );

Ø      pierderile de putere reactiva calculate cu relatia:

DQ₀ - pierderile de putere reactiva la functionarea in gol a transformatorului;

DQ_SC - pierderile de putere reactiva in regim de scurtcircuit.

Gradul de incarcare al transformatorului este:

S_C - puterea apartenta reala a transformatorului;

S_n - puterea nominala a transformatorului.

Pierderile de putere reactiva la functionarea in gol a transformatorului sunt date de relatia:

i₀ - curentul de mers in gol al transformatorului.

Pierderile de putere reactiva in regim de scurtcircuit sunt date de relatia:

; u_SC - tensiunea de scurtcircuit a transformatorului.

Calculul pierderilor pe postul de transformare PT1

Pierderile de putere reactiva sunt date de relatia:

Pierderile de putere activa sunt date de relatia:

Calculul pierderilor de putere pe postul de transformare PT2

Pierderile de putere reactiva sunt date de relatia:

Pierderile de putere activa sunt date de relatia:

2.2.3. Calculul parametrilor transformatorului

Se adopta ca schema echivalenta pentru transformatorul trifazat, cu , schema in "G" care este mai usor de folosit in cazul transformatorului. Cei patru parametri ai transformatorului se pot conecta sub forma unor impedante Z si admitante Y localizate, cadrul unei scheme de cuadripoli echivalenti G, care va fi reprezentata in figura 2.1.

Elementele electrice ale transformatorului trifazat sunt:

Ø      rezistenta transformatorului:

Ø      reactanta transformatorului:

susceptanta capacitiva a transformatorului:

Ø      conductanta transformatorului:

In functie de aceste valori ale parametrilor transformatorului, se pot calcula:

Ø      impedanta echivalenta a transformatorului:

Ø      admitanta echivalenta a transformatorului:

2.2.4. Alegerea tipului posturilor de transformare

Varianta de post de transformare aleasa este cea supraterana, in cabina de zid, cu doua unitati.

Constructia postului va cuprinde:

Ø      camera de medie tensiune, in care se vor monta celulele de 24kV si transformatoarele;

Ø      camera de joasa tensiune abonat, in care se va monta tabloul general abonat si grupul de masura.

Postul se va echipa cu doua transformatoare de putere trifazate, cu racire in ulei, cu puterea nominala de 630kVA si raportul de transformare 10(20)/0,4kV (tip TTU - AI - Dyn - 5).

Acesta functioneaza cu un grup de celule noi, de gabarit redus, de 24kV, cu izolatie in SF₆ sau vid si anume:

Ø      doua celule de transformator echipate cu un separator de sarcina si sigurante fuzibile de 63A. Separatoarele de sarcina vor avea posibilitatea de a fi actionate de protectia la supratemperatura;

Ø      patru celule de linie echipate cu separator de sarcina;

Ø      o celula de cupla echipata cu separator de sarcina.

Separatoarele de sarcina vor fi actionate prin telecomanda, printr-un motoras de actionare de 48V.c.c.

In post se va prevedea protectie la supratemperatura pentru transformator (va declansa intreruptorul de pe tabloul de j.t abonat si separatorul de sarcina din celula de transformator) si semnalizare la scurtcircuit monofazat si polifazat (se va realiza pe fiecare distribuitor, in celula de linie). Protectia la supratemperatura a transformatorului se realizeaza, cu termostatul IT₂ , cu plaja de la 60^oC la 120^oC reglat la 85^oC pentru inchiderea contactelor (declansare).

Postul e prevazut cu instalatie de punere la pamant, cu rezistenta de dispersie R<1W. La instalatia de punere la pamant se vor lega toate partile metalice, care in mod normal nu ar fi sub tensiune, dar care pot fi puse accidental.

Sigurantele fuzibile sunt montate pe liniile principale, pe derivatiile din aceste linii si pe racordurile consumatorilor. Prin utilizarea patroanelor fuzibile, in cazul unui defect, se vor scoate din functiune numai instalatia la care s-a produs avaria.

Instalatia de medie tensiune este amplasata intr-o incapere separata, celulele fiind asezate pe un singur rand.

In fata celulelor se gaseste canalul de cabluri, acoperit cu dale de beton sau cu tabla striata, acoperirea canalului ducand la formarea cordonului de acces pentru manevre si supraveghere.

Instalatia de distributie de j.t e formata la ambele posturi de transformare din doua tablouri de j.t, care sunt racordate la bornele transformatoarelor prin bare de aluminiu.

Transformatoarele sunt separate prin zid de celelalte instalatii, pentru a asigura o protectie ridicata in momentul producerii unei avarii. Sub fiecare transformator se gaseste o cuva din beton clivisit, cu gratar deasupra. Transformatoarele sunt amplasate pe o cale de rulare, necesara la inlocuirea acestora. Sunt imobilizate prin instalarea unor opritori, utilizate in cazul cutremurilor de pamant.

Iesirea cablurilor din post se face prin intermediul unor tuburi din PVC, amplasate in fundatia postului, la fiecare capat al cladirii.

Pentru asigurarea unei ventilatii naturale, atat de peretele de langa transformator, cat si usile metalice de la intrare sunt prevazute cu jaluzele.

Instalatia de joasa tensiune a postului PT1

Este formata din doua tablouri de joasa tensiune racordate la bornele celor doua transformatoare, fiind prevazute cu cuple longitudinale, realizata cu bareti de cupru pe fiecare faza. Se apeleaza la aceasta solutie in caz de avarie cand unul dintre tablouri nu-si mai poate alimenta consumatorii. Baretii se monteaza manual, astfel toti consumatorii vor fi alimentati prin transformatorul care functioneaza, ceea ce inseamna ca se asigura o rezervare 100%. Baretii fiind bare de cupru, deci neavand fuzibil, au fost preferati in defavoarea sigurantelor fuzibile pentru echiparea cuplei dintre cele doua tablouri ale postului, acestia avand o fiabilitate mai ridicata.

Fiecare dintre tablouri va avea 10 plecari catre posibili consumatori. Unele dintre plecari vor ramane libere pentru ca posturile de transformare se proiecteaza tinand cont de viitoare aparitie a noilor consumatori.

Tot din postul PT1 se va alimenta un post de aprindere care are un tablou separat, din care se va alimenta numai luminatul public, acest tablou avand 5 plecari. Pentru aprinderea si stingerea centralizata a iluminatului public se foloseste un contactor CTA100. Este echipat si cu un transformator de curent CIRS - 0,5kV, 60/5A care e prevazut cu contori de putere activa CA43 si reactiva CR43.

Toti consumatorii: banca, complexul comercial si vilele din grupele 1,2,3 si 4 vor fi alimentate cu dubla cale din postul de transformare, astfel asigurandu-se rezervarea 100%. In caz de defect se va realiza o separatie, prin scoaterea sigurantei fuzibile din nisa si curentul va alimenta consumatorul pe cealalta cale.

Transformatoarele din PT1 vor avea rezervarea necesara pentru a putea prelua integral liniile de j.t care au ramas nealimentate in caz de avarie.

Pentru protectia transformatoarelor de 630kVA (900A) se foloseste: un intrerupator de tip OROMAX 1000A, doua sigurante fuzibile SIST 601/630A, legarea nulului sau la bara de nul si termostatul IT2 pentru protectia la supratemperatura.

Instalatia de joasa tensiune a postului PT2

Este compusa din doua tablouri de j.t racordate la bornele celor doua transformatoare. Tablourile sunt prevazute cu cupla longitudinala cu bareti de cupru pe fiecare faza, asigurandu-se o rezervare 100% a acestora. Fiecare dintre tablouri vor avea cate 5 plecari, unele din ele ramanand libere, in vederea unei extinderi posibile in viitor.

Vilele din grupele 5 si 6 vor fi alimentate din post printr-o retea buclata cu functionare radiala, deci au o rezervare 100%.

Benzinaria este alimentata direct din post pe o singura cale de curent, ea nu necesita rezervare pentru ca nu e un consumator important.

Centrala telefonica se alimenteaza direct din barele postului de transformare, prin derivatie din barele principale ce pleaca din cele doua transformatoare, deci si in acest caz rezervarea este 100%. S-a ales aceasta solutie pentru ca este un consumator important, de putere mai mare, care ocupa multe plecari ale tablourilor postului, astfel are posibilitatea de a-si crea propria camera j.t abonat, cu dulapurile lui de j.t echipate in functie de necesitatile personale.

Ca echipament de protectie pe barele de derivatie catre centrala telefonica se monteaza: cate un separator STI_m - 3kV,1250A, transformatoarele de curent CIRT - 0,5kV, 500/5A montate in boxa transformatorului direct pe bare. Acestea din urma sunt prevazute cu un contor electronic de energie activa si reactiva care va inregistra consumul abonatului. Cei doi contori isi trimit impulsurile la o unitate centrala, numita sumator.

Transformatoarele de putere vor avea si ele rezervare totala si vor fi dotate cu acelasi tip de echipamente de protectie ca in cazul postului PT1.

Posturile de transformare PT1 si PT2 sunt posturi de retea si toate echipamentele acestora sunt de 20kV, cu exceptia sigurantelor fuzibile, care sunt de 10kV. Se face o astfel de dotare a posturilor pentru ca se pregateste trecerea la 20kV pe medie tensiune, iar echipamentele existente trebuie sa reziste la noua tensiune. Schemele monofilare ale posturilor PT1 si PT2 sunt reprezentate in plansele 3 si 4.