Решение вопросов резервирования отдельных потребителей I-II категорий (пожарной, охранной, аварийной сигнализации, других маломощных ответственных потребителей), на напряжении 0,4 кВ, в цехах с массовым применением электроприемников III категории (таблица 3), будет решаться отдельно, при детальной проработке проектирования питающих и распределительных сетей 0,4 кВ.

На данном этапе, технико-экономического обоснования, все цеховые ТП выполняем с двумя рабочими трансформаторами. Предусматриваем раздельную работу трансформаторов с АВР на шинах 0,4 кВ. При выборе числа и мощности силовых трансформаторов цеховых ТП будем руководствоваться принципами унификации и максимального использования комплектного оборудования [3]. Результаты расчета электрических нагрузок 0,4 кВ как по силовым приемникам цехов (таблица 5), так и по освещению (таблица 6) сведем в таблицу 8. Суммарная расчетная нагрузка силовых потребителей завода на шинах 0,4 кВ ТП составляет кВт. Суммарная нагрузка освещения с учетом территории завода равна кВт.

Определяющими факторами при выборе единичной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ являются затраты на питающую сеть 0,4 кВ, потери мощности в этой сети и в трансформаторах, затраты на строительную часть ТП. Для точного учета перечисленных факторов необходимо выполнять вариантные технико-экономические расчеты СЭС завода. Однако, трудоемкость таких расчетов неимоверно высока, так как требует детальных расчетов, более чем в десятке вариантов внешнего, внутреннего электроснабжения и, по крайней мере, питающих сетей 0,4 кВ. Исследованиями многочисленных авторов установлено, что приближенной оценкой перечисленных параметров оптимизации является некий обобщенный параметр - плотность нагрузки на той территории, по которой предполагается прокладка ЛЭП 0,4 кВ. Эти исследования положены в рекомендации нормативного документа [3] по выбору номинальной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ.

По рекомендациям [3], в цехах с более, или менее равномерно распределенной нагрузкой со сравнительно мелкими потребителями, допускается при определении единичной мощности трансформаторов ТП 10 (6) /0,4 кВ пользоваться следующими критериями при напряжении питающей сети 0,4 кВ

. (13)

Важно подчеркнуть, что рекомендации (13) не учитывают индивидуальных особенностей предприятия, их отдельных производств и цехов. Поэтому, рекомендации (13) являются лишь первым приближением к оценке номинальной мощности трансформаторов 10 (6) /0,4 кВ цеховых ТП. От рекомендаций (13) можно отступать в ту, или иную сторону, при наличии технических, экспертных, или экономических обоснований. Выбор номинальной мощности трансформаторов (без детального технико-экономического расчета, только по критерию (13), фактически на основе опыта проектировщика) является наиболее ответственной задачей проекта. От числа и мощности цеховых подстанций будет зависеть вся система электроснабжения, как внутреннего до и выше 1000 В, так и внешнего.

На проектируемом заводе, потребители малой (0,6 кВт) и средней (85ч121 кВт) мощности распределены более, или менее равномерно по площади цехов. Это позволяет воспользоваться рекомендациями [3], и формулой (13), взамен детальных технико-экономических расчетов.

Найдем плотность нагрузки 0,4 кВ в каждом из цехов. Например, для цеха №1 получим

кВА,

кВА/м^2,где кВт, кВт - активные силовая и осветительная нагрузки цеха заготовок;

квар, 30,02 квар - его реактивные нагрузки;

885,05 кВА - полная расчетная нагрузка цеха заготовок с учетом освещения;

F = 6457 м² - площадь цеха заготовок, определенная по генплану завода с учетом масштаба.

Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Плотность нагрузки 0,4 кВ по цехам завода

По итоговой строке таблицы 8, в среднем по заводу плотность нагрузки составит

кВА/м². (14)

На складах и в административных зданиях плотность нагрузки на порядок меньше, чем в основных производственных цехах. Теоретически следовало бы выбрать два типоразмера трансформаторов: большей мощности - для цехов основного производства, меньшей - для складов и административных зданий. Однако, учитывая сравнительно не большую суммарную расчетную нагрузку завода, кВт, примем к установке одинаковые трансформаторы на всех ТП.

По рекомендациям (13), исходя из средней плотности нагрузки по заводу 0,02 кВА/м², (итоговая строка таблицы 8), можно принять единичную мощность трансформаторов ТП, равной 1600 кВА.

Минимальное число трансформаторов на заводе, исходя из их принятой единичной мощности и полной компенсации реактивной мощности на шинах 0,4 кВ, составит

, (15)

где = 0,6 - добавка до целого числа трансформаторов;

= 11644,07 кВт - суммарная нагрузка всех цехов завода на шинах 0,4 кВ цеховых ТП с учетом освещения цехов и территории завода.

0,7 - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме [11];

Таким образом, при количестве цехов, равном 14 (таблица 1), получаем 5 двухтрансформаторных цеховых ТП.

Оптимальное число трансформаторов ТП определяется экономическими соображениями. Противоречивыми факторами являются: разница в удельной стоимости конденсаторных батарей напряжением до и выше 1000 В на единицу вырабатываемой реактивной мощности, изменение числа трансформаторов или их номинальной мощности на подстанциях завода при изменении числа и мощности компенсирующих устрой реактивной мощности до 1000 В, стоимость потерь электроэнергии, как в трансформаторах ТП, так и в питающих их ЛЭП.

Поставленная задача является многопараметрической, а в условиях рыночной экономики, еще и многокритериальной. Ее приближенное решение, в виде номограмм приведено, например, в [6]. Для 0,7, = 10 и = 0,6 по номограмме [10, рис.4.7а] найдем добавку m =0 до оптимального числа трансформаторов. Окончательно, за оптимальное число трансформаторов на всех цеховых ТП завода принимаем

(16)