Цехові трансформаторні підстанції, що живлять силові і, як правило, освітлювальні електроустановки промислових підприємств, є основними електроустановками системи розподілу електроенергії напругою до 1 кВ.

Кількість трансформаторів цехової ТП визначається, в основному, вимогами надійності живлення споживачів [8].

Визначальними факторами при виборі одиничної потужності трансформатора є витрати на живлючу мережу 0,4 кВ, витрати потужності в живлячій мережі і в трансформаторах, витрати на будівельну частину ТП. Допускається при визначенні одиничної потужності цехового трансформатора користуватися наступними критеріями [8]:

– при питомій густині навантаження до 0,2 кВА/ – 1000, 1600 кВА;

– при питомій густині навантаження 0,2–0,5 кВА/ – 1600 кВА;

– при питомій густині навантаження більше 0,5 кВА/ –

1600, 2500 кВА, (питома густина навантаження визначається за формулою

, кВА/ ,

де – максимальне навантаження цеху, кВА; F – площа цеху, м².

Попередньо обираються можливі варіанти потужності трансформаторів ТП з урахуванням допустимого перевантаження в робочому і після аварійному режимах.

Згідно [9,11] рекомендується застосовувати наступні коефіцієнти завантаження трансформаторів:

- якщо навантаження переважно ІІ категорії, для двотрансформаторної ТП коефіцієнти завантаження =0,65–0,7;

- якщо навантаження переважно ІІ категорії і має місця взаємне резервування на вторинної напрузі, =0,7–0,8;

- якщо навантаження переважно ІІ категорії і наявності складського резерву трансформаторів, а також при навантаженнях ІІІ категорії, =0,9–0,95.

Вибір числа і економічної потужності цехових трансформаторів здійснюється одночасно з вибором низьковольтних батарей конденсаторів (НБК) у такій послідовності.

Вибирається економічне оптимальне число цехових трансформаторів та економічне оптимальне значення потужності НБК Q_НК1.

Визначається додаткова потужність НБК Q_НК2 з метою оптимального зниження втрат потужності в трансформаторах та в мережі напругою 10 (6) кВ.

Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складе

(3.1)

Мінімальне число цехових трансформаторів N_min однакової потужності , що призначені для живлення технологічно зв`язаних навантажень дорівнює:

(3.2)

де – максимальне активне навантаження даної групи трансформаторів, кВт;

к_з – коефіцієнт завантаження трансформатора, для двотрансформаторних підстанцій приймається 0,7 – 0,75, для однотрансформаторних – 0,95;

– номінальна потужність трансформатора, кВА;

DN – дробовий доданок до найближчого цілого числа.

Економічна кількість трансформаторів знаходиться за виразом

, (3.3)

де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [9,10] у функції N_min і DN.

За рахунок DN та m з`являється некомпенсована потужність Q_{max Т}, яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4кВ, визначається вона за формулою

, (3.4)

де – фактичний коефіцієнт завантаження, .

Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних конденсаторів Q_НК1 складе:

, (3.5)

де – сумарна реактивна потужність напругою 0,38 кВ за найбільш завантажену зміну, квар.

При Q_НК1 < 0 встановлювати батареї на першому етапі розрахунку не потрібно.

Додаткова потужність статичних конденсаторів Q_НК2 з врахуванням оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою

, (3.6)

де g – розрахунковий коефіцієнт, який визначається у функції показників К₁, К₂, схеми та напруги високовольтної розподільчої мережі (рисунки 2.132, 2.133 [9]).

Показник характеризує відношення питомих витрат на низько- та високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної системи України при кількості робочих змін 3 дорівнює 11, при двозмінній роботі – 12, однозмінній – 24.

Показник враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з даними таблиці 2.191 [10].

Якщо в розрахунках отримаємо, що , тоді додатково встановлювати конденсаторні батареї не потрібно.

У результаті вибирається кількість і потужність трансформаторів, а також сумарна реактивна потужність батарей статичних конденсаторів. При визначенні кількості стандартних батарей конденсаторів їх кількість повинна бути кратною кількості трансформаторів. Обирається за довідковими даними тип НБК та місце розташування. При цьому враховуються вимоги [11] і гл.4.1 і гл.5.6 ПУЕ.

В загалі, критерієм доцільності розподілу потужності конденсаторних батарей у цехової мережі є додаткове зниження втрат потужності з урахуванням технічних можливостей для підключення НБК.

Вибір місця розташування ТП

Правильне розміщення трансформаторних підстанцій на території цеху – одне з важливих питань при побудові раціональної системи електропостачання.

При розташуванні цехової трансформаторної підстанції враховують, зокрема, наступні вимоги:

а) максимальне приближення до центру електричних навантажень;

б) зведення до можливого мінімуму зворотних потоків енергії до джерела живлення;

в) бажано, щоб трансформатори розташовувалися на відкритому повітрі;

г) цехові підстанції повинні займати як можна меншу корисну площу цеху;

д) ТП не повинні створювати перешкод виробничому процесу;

е) виконання вимог електричної та пожежної безпеки.

Цехові ТП з метою економії метала і електроенергії рекомендується встановлювати в умовному центрі електричних навантажень (ЦЕН).

Встановлення трансформаторних підстанцій у вказаних центрах дозволяє:

а) приблизити високу напругу до центрів споживання електричної енергії;

б) зменшити витрати провідникового матеріалу;

в) мінімізувати втрати електричної енергії або сумарних зведених річних витрат.

Цехові трансформаторні підстанції розташовують як можна ближче до центру електричних навантажень (ЦЕН), у мертвій зоні обслуговування підйомних кранів, між колонами і т.д.

ТП розташовують поза межами цеху лише у випадках неможливості встановлення їх у приміщеннях цеху. Для цього використовують, як правило, прибудовані та вбудовані підстанції.

Для визначення умовного центру електричних навантажень існують декілька методів. Враховуючи наявність впливу декілька факторів на вибір місця розташування ТП, доцільно використовувати достатньо точний метод (погрішність 5–10 %), суть якого полягає в наступному. Координати ЦЕН обчислюють по формулах:

– для активної потужності:

(3.7)

(3.8)

– для реактивної потужності:

(3.9)

(3.10)

де і – розрахункове навантаження окремого вузла живлення, ділянки, а у випадку окремих електроприймачів – номінальнаактивна і реактивна потужність окремого ЕП,

– координати відповідного споживача.

Вихідні дані, проміжні величини та результати розрахунку вносять в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 – Розрахунок центру електричних навантажень

№	Найменування

Розрахунки ЦЕН, враховуючи достатньо велику кількість електроприймачів цеху (декілька десятків), доцільно виконувати за допомогою відповідних прикладних комп’ютерних програмам. Вихідні дані для розрахунків, а також результати розрахунків оформляються у вигляді таблиці 3.1.

Розрахунок координат ЦЕН реактивного навантаження цеху має сенс у тому випадку, коли компенсацію реактивної потужності здійснюють в місцях концентрації таких споживачів, або в цеху встановлено високовольтні двигуни, які є джерелами реактивної потужності.

Якщо на основі аналізу структури електроспоживання цеху прийнято рішення про компенсацію реактивної потужності на шинах цехової ТП, координати ЦЕН реактивного навантаження цеху не розраховують.