De ce calculăm încărcarea postului de transformare
Postul de transformare (PT) coboară tensiunea de la medie (20 kV sau 6 kV) la joasă tensiune (0,4 kV) și alimentează rețeaua de distribuție a unei zone: străzi, sate, cartiere. Transformatorul are o putere nominală fixă, exprimată în kVA (de exemplu 100, 160, 250 sau 400 kVA). Încărcarea este raportul dintre puterea aparentă cerută de abonați și puterea nominală a transformatorului, exprimat în procente.
Proiectantul are nevoie de această valoare ori de câte ori:
| Situația | Ce stabilește calculul |
|---|---|
| Racordarea unor abonați noi | Dacă postul existent mai are rezervă pentru puterea cerută sau trebuie amplificat (înlocuit transformatorul cu unul mai mare) ori construit un post nou. |
| Avize de amplasament și soluții de racordare | Încărcarea existentă și cea rezultată după racordare, cerute în documentațiile către operatorul de distribuție. |
| Dimensionarea unui post nou | Puterea transformatorului care acoperă abonații proiectați, cu o rezervă rezonabilă pentru dezvoltare. |
| Verificarea unui post în exploatare | Cât de încărcat este transformatorul în realitate, din curenții măsurați la plecările de joasă tensiune. |
| Compararea calculului cu realitatea | Dacă valorile Pmsa și coeficienții de simultaneitate folosiți în proiect corespund consumului real din zonă. |
Două metode, două tabele
Pagina de calcul conține două tabele independente. Folosești pe cel potrivit datelor pe care le ai:
- După numărul de abonați: când cunoști câți abonați alimentează postul (existenți și proiectați) și puterea maximă simultan absorbită (Pmsa) a fiecărei categorii. Este metoda din faza de proiectare, bazată pe coeficienții de simultaneitate din normativ.
- După măsurători: când ai curenții măsurați pe cele trei faze la bornele de joasă tensiune ale transformatorului. Este metoda din exploatare, care arată încărcarea reală la momentul măsurătorii.
Cele două tabele nu schimbă date între ele. Fiecare are propriile setări (puterea transformatorului, cos φ etc.) și propriul buton Copiază.
Metoda 1: după numărul de abonați
Formulele de calcul
Pentru fiecare grupă de abonați (existenți, respectiv noi) se calculează puterea de calcul:
unde n este numărul de abonați din fiecare categorie, Pmsa / ab. puterea maximă simultan absorbită pe abonat, iar Ks ab. coeficientul de simultaneitate citit din Tabelul 5 pentru numărul total de abonați din grupă, în coloana urban sau rural.
Puterea la nivelul postului de transformare se obține aplicând coeficientul de simultaneitate al postului, apoi se trece în kVA:
Încărcarea existentă se calculează numai cu grupa abonaților existenți; încărcarea existentă + proiectată adaugă grupa abonaților noi. Fiecare grupă are propriul Ks ab., după numărul ei de abonați, pentru că abonații noi sunt de regulă pe plecări sau pe tronsoane noi de rețea. Varianta este acoperitoare: dă o încărcare puțin mai mare decât dacă s-ar aplica un singur Ks numărului total de abonați.
Setările de deasupra tabelului
| Setare | Semnificație |
|---|---|
| Putere PT (kVA) | Puterea nominală a transformatorului din post, aleasă din gama standardizată (25…1600 kVA). La ea se raportează încărcarea. Pentru un post cu două transformatoare, se calculează separat fiecare transformator cu abonații pe care îi alimentează. |
| Mediu | Urban sau rural. Alege coloana din Tabelul 5 din care se citesc coeficienții Ks ab. În mediul rural simultaneitatea este mai mică (coeficienți mai mici) decât în urban, pentru același număr de abonați. |
| Ks PT | Coeficientul de simultaneitate al postului de transformare, între grupele de abonați. Valoarea implicită 0,85 este cea uzuală și se schimbă rar; câmpul este editabil pentru situațiile în care normativul sau operatorul cer altă valoare. |
| cos φ | Factorul de putere mediu al consumului, implicit 0,85. Transformă puterea activă (kW) în putere aparentă (kVA), cea care încarcă transformatorul. |
Ce înseamnă fiecare celulă din tabel
Tabelul are două grupe de rânduri: abonați existenți (două rânduri fixe: monofazați și trifazați) și abonați noi (proiectați, pe tipuri). La pornire există un singur tip de abonați noi; altele se adaugă cu linia subțire cu + de sub ultimul tip, ca la inserarea unui rând în Word, iar tipurile adăugate se pot șterge cu ×. Sub fiecare grupă apare rândul de total.
| Celula | Ce conține |
|---|---|
| Abonați | La existenți, categoria este fixă: monofazați sau trifazați. La abonații noi, denumirea se poate edita (de exemplu „Locuințe noi”, „Agent economic”, „Iluminat public”), pe cel mult două rânduri și 40 de caractere; scrisul se micșorează automat ca să încapă în celulă. Denumirea apare și în tabelul copiat. |
| Număr n | Câți abonați sunt în categorie. Număr întreg. |
| Pmsa / ab. (kW) | Puterea maximă simultan absorbită pe abonat, în kW. Valori orientative pentru locuințe: 2 kW pentru racord monofazat cu dotare obișnuită, 3–4 kW pentru locuințe cu dotare superioară sau racord trifazat, 5–7 kW și peste pentru locuințe cu încălzire electrică, pompe de căldură sau alte receptoare mari. Pentru abonații noi se folosește puterea din cererea de racordare. |
| n × Pmsa (kW) | Celulă calculată: puterea totală instalată simultan a categoriei. |
| Ks ab. | Pe rândul de total al grupei: coeficientul de simultaneitate din Tabelul 5 pentru numărul total de abonați din grupă (indiferent de categoria lor), în coloana urban sau rural aleasă. |
| Pmsa × Ks (kW) | Pe rândul de total al grupei: puterea de calcul a grupei, suma puterilor totale înmulțită cu Ks ab. |
Sub tabel apar cele două rezultate, fiecare cu puterea în kW (după Ks PT), în kVA și procentul de încărcare. Când încărcarea depășește 100 %, rezultatul se colorează în roșu.
Exemplu de calcul
Post rural de 250 kVA, Ks PT = 0,85, cos φ = 0,85. Existenți: 170 abonați monofazați × 2 kW și 73 abonați trifazați × 4 kW. Noi: 14 abonați × 3 kW.
Existenți: 243 abonați, 340 + 292 = 632 kW. Ks ab.(243, rural) = 0,25 → 632 × 0,25 = 158,00 kW.
Noi: 14 abonați, 42 kW. Ks ab.(14, rural) = 0,47 → 42 × 0,47 = 19,74 kW.
Încărcare existentă: 158,00 × 0,85 = 134,30 kW; S = 134,30 / 0,85 = 158,00 kVA; 158,00 / 250 = 63,2 %.
Încărcare existentă + proiectată: (158,00 + 19,74) × 0,85 = 151,08 kW; S = 177,74 kVA; 177,74 / 250 = 71,1 %. Postul poate prelua abonații noi.
Observație: când Ks PT și cos φ au aceeași valoare (0,85 și 0,85), puterea în kVA este numeric egală cu puterea de calcul în kW dinaintea aplicării lui Ks PT, pentru că înmulțirea și împărțirea se anulează. Nu este o eroare, ci o coincidență a valorilor implicite.
Tabelul 5: coeficienții de simultaneitate Ks
Coeficienții de simultaneitate pentru liniile electrice aeriene sau subterane care alimentează locuințe, în funcție de numărul de consumatori, pentru mediul urban și rural. Tabelul este cel folosit de calculator; valorile sunt redate pe intervale, acolo unde coeficientul este același pentru mai mulți consumatori consecutivi. Peste 105 consumatori calculatorul păstrează ultima valoare (0,33 urban, 0,25 rural).
| Număr de consumatori | Ks urban | Ks rural |
|---|---|---|
| 1 | 1,00 | 1,00 |
| 2 | 0,65 | 0,52 |
| 3 | 0,64 | 0,52 |
| 4–5 | 0,63 | 0,51 |
| 6–7 | 0,62 | 0,50 |
| 8 | 0,61 | 0,49 |
| 9 | 0,60 | 0,49 |
| 10 | 0,59 | 0,48 |
| 11 | 0,58 | 0,48 |
| 12 | 0,57 | 0,48 |
| 13 | 0,56 | 0,47 |
| 14 | 0,55 | 0,47 |
| 15 | 0,54 | 0,47 |
| 16 | 0,53 | 0,46 |
| 17 | 0,52 | 0,46 |
| 18 | 0,51 | 0,46 |
| 19–20 | 0,51 | 0,45 |
| 21 | 0,50 | 0,44 |
| 22 | 0,49 | 0,42 |
| 23 | 0,48 | 0,40 |
| 24 | 0,47 | 0,38 |
| 25 | 0,46 | 0,36 |
| 26 | 0,45 | 0,34 |
| 27 | 0,44 | 0,33 |
| 28 | 0,43 | 0,32 |
| 29 | 0,42 | 0,31 |
| 30 | 0,41 | 0,30 |
| 31–33 | 0,40 | 0,30 |
| 34–35 | 0,39 | 0,30 |
| 36 | 0,39 | 0,29 |
| 37–38 | 0,38 | 0,29 |
| 39–40 | 0,37 | 0,29 |
| 41–60 | 0,36 | 0,28 |
| 61–75 | 0,35 | 0,27 |
| 76–100 | 0,34 | 0,26 |
| 101 și peste | 0,33 | 0,25 |
Coeficientul scade cu numărul de consumatori pentru că este tot mai puțin probabil ca mulți abonați să absoarbă puterea maximă în același moment. Pentru un singur abonat Ks = 1: rețeaua trebuie să-i poată furniza întreaga Pmsa.
Metoda 2: după măsurători
Formulele de calcul
Din curenții măsurați pe cele trei faze la joasă tensiune se calculează curentul mediu și puterea aparentă:
cu U tensiunea de linie în V (400 V) și S în kVA. Informativ se afișează și puterea activă P = S · cos φ, în kW.
Pentru verificare, aceeași încărcare se obține direct din curenți: curentul nominal al transformatorului este In = Strafo / (√3 · U), iar încărcarea este Imed / In. Calculatorul afișează In sub tabel.
De ce cos φ nu influențează încărcarea
Transformatorul se încălzește în funcție de curentul care trece prin înfășurări, indiferent dacă acel curent transportă putere activă sau reactivă. De aceea puterea transformatorului este dată în kVA, iar încărcarea se calculează cu puterea aparentă S = √3 · U · I. Curenții măsurați conțin deja factorul de putere real al rețelei, așa că împărțirea la cos φ ar număra de două ori același lucru și ar umfla artificial încărcarea. În acest tabel cos φ servește doar la afișarea puterii active P.
Ce înseamnă fiecare celulă din tabel
| Celula | Ce conține |
|---|---|
| Putere PT (kVA) | Setare: puterea nominală a transformatorului măsurat. |
| Tensiune U (V) | Setare: tensiunea de linie la care s-au făcut măsurătorile, implicit 400 V. Dacă ai măsurat și tensiunea, introdu valoarea reală. |
| cos φ | Setare: factorul de putere, folosit doar pentru afișarea puterii active. |
| IR, IS, IT (A) | Curenții măsurați pe cele trei faze la bornele de joasă tensiune ale transformatorului sau pe totalul plecărilor, în amperi. Se introduc valorile din momentul de vârf al măsurătorii. |
| Imed (A) | Celulă calculată: media aritmetică a celor trei curenți. |
| S (kVA) | Celulă calculată: puterea aparentă absorbită, √3 · U · Imed / 1000. |
| P (kW) | Celulă calculată: puterea activă, S · cos φ. |
Dacă fazele sunt dezechilibrate (curenți foarte diferiți), media subestimează solicitarea fazei celei mai încărcate. Într-un astfel de caz, verifică și încărcarea cu curentul maxim în loc de medie.
Exemplu de calcul
Transformator de 250 kVA, măsurători la 400 V: IR = 208 A, IS = 170 A, IT = 216 A, cos φ = 0,85.
Imed = (208 + 170 + 216) / 3 = 198 A.
S = 1,732 · 400 · 198 / 1000 = 137,18 kVA; P = 137,18 · 0,85 = 116,60 kW.
Încărcare = 137,18 / 250 = 54,9 %. Verificare: In = 250 000 / (1,732 · 400) = 360,8 A; 198 / 360,8 = 54,9 %.
Copierea tabelelor
Fiecare tabel are propriul buton Copiază în antet. Butonul pune în clipboard o imagine a tabelului respectiv, cu fundal alb și linii negre, pregătită pentru lipire în Word, Excel sau e-mail. Imaginea include setările folosite (puterea transformatorului, mediul, Ks PT, cos φ sau tensiunea), toate rândurile cu totalurile lor, rezultatele și formulele. Dacă browserul nu permite copierea automată (se întâmplă pe unele telefoane), imaginea se deschide pe ecran și o poți copia cu apăsare lungă sau click dreapta.
Întrebări frecvente
Cum calculez încărcarea unui post de transformare din numărul de abonați?
Înmulțești numărul de abonați din fiecare categorie cu Pmsa pe abonat, aduni, înmulțești suma cu coeficientul de simultaneitate Ks pentru numărul total de abonați (Tabelul 5, urban sau rural), apoi cu Ks PT (de regulă 0,85). Rezultatul în kW îl împarți la cos φ pentru a obține kVA, iar încărcarea este raportul dintre kVA și puterea transformatorului.
Cum calculez încărcarea unui transformator din curenții măsurați?
Faci media curenților pe cele trei faze, apoi S = √3 · U · Imed / 1000 în kVA. Încărcarea este S împărțit la puterea nominală a transformatorului. Exemplu: 198 A la 400 V dau 137,2 kVA, adică 54,9 % dintr-un transformator de 250 kVA.
Ce este Pmsa?
Puterea maximă simultan absorbită a unui abonat: puterea pe care o cere efectiv de la rețea în regimul cel mai încărcat, mai mică decât suma puterilor receptoarelor instalate. Pentru locuințe se folosesc valori orientative de 2–7 kW în funcție de dotare și de tipul racordului (monofazat sau trifazat); pentru abonații noi se ia puterea din cererea de racordare.
Ce este coeficientul de simultaneitate Ks și de ce scade cu numărul de abonați?
Ks arată ce parte din suma puterilor maxime ale abonaților apare simultan în rețea. Cu cât sunt mai mulți abonați, cu atât este mai puțin probabil ca toți să consume maximul în același timp, așa că Ks scade: de la 1 pentru un abonat la 0,25–0,33 pentru peste 100 de abonați.
Ce este Ks PT?
Coeficientul de simultaneitate la nivelul postului de transformare, între grupele de abonați sau plecările de joasă tensiune racordate la el. Valoarea uzuală este 0,85 și se aplică peste coeficienții Ks ai grupelor.
Influențează cos φ încărcarea calculată din măsurători?
Nu. Curenții măsurați includ deja factorul de putere real al rețelei, iar transformatorul se încarcă în funcție de curent, deci de puterea aparentă S = √3 · U · I. cos φ servește doar la afișarea puterii active P = S · cos φ.
Care este încărcarea maximă admisă a unui post de transformare?
În proiectare se urmărește ca încărcarea de calcul să nu depășească puterea nominală (100 %) și, de regulă, să rămână o rezervă pentru dezvoltare. O încărcare proiectată peste 100 % impune amplificarea postului (înlocuirea transformatorului cu unul mai mare) sau un post nou. Calculatorul colorează în roșu rezultatele care depășesc 100 %.