Расчет потерь электроэнергии в трансформаторе пример: Расчет потерь электроэнергии в силовом трансформаторе – Пример определения потерь электроэнергии в трансформаторе за год

Расчет потерь электроэнергии в силовом трансформаторе

Полный текст статьи

Аннотация. Статья посвящена анализу расчета потерь в двухобмоточном силовом трансформаторе. Авторы предлагают также практическую реализацию методики расчета потерь трансформатора в MSExcel.
Ключевые слова: силовой двухобмоточный трансформатор, расчет потерь электроэнергии, метод средних нагрузок.

Передача электрической энергии от источника к конечному потребителю неизбежным образом связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения. С ростом  тарифов на электроэнергию повышается экономическая значимость проблемы потерь электроэнергии, обусловленная включением в тариф нормативных значений потерь, а также снижением прибыли сетевых компаний из-за сверхнормативных потерь. Также затрудняет подключение к электрическим сетям дополнительных мощностей, а снижение потерь электроэнергии в электрических сетях является эффективным средством повышения их пропускной способности, что позволяет сетевым компаниям расширять объем услуг по доступу потребителей к сетям. Нормативной базой для расчета потерь электроэнергии является Инструкция по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям, утвержденная приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 г. № 326 (регистрация Минюста России рег. № 13314 от 12.02.2009 г.).

Потери электроэнергии в трансформаторах – один из видов технических потерь электроэнергии, обусловленных особенностями физических процессов, происходящих при передаче энергии. Рассмотрим методику расчета потерь электроэнергии в двухобмоточном силовом трансформаторе за расчетный период (месяц, квартал, год) [1,2].



В России и за рубежом разработано несколько десятков комплексов программ для решения различных задач, связанных с расчетом потерь электроэнергии. Эти комплексы различаются как набором функциональных и сервисных возможностей, стоимостью, надежностью и другими параметрами. Но использование MS Excel продолжает широко применятся российскими энергосетевыми компаниями для расчета потерь электроэнергии, так как не требует специального обучения персонала и имеет понятный и интуитивный интерфейс.

Ссылки на источники

  1. Железко Ю.С., Артемьев А.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: руководство для практических расчетов. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
  2. Методические  указания  по  определению  потерь  электроэнерической энергии в городских  электрических  сетях  напряжением 10(6)-0,4кВ. (Разработаны Российским акционерным обществом «Роскоммунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро». Утверждены Госэнергодадзор Минэнерго России (09.11.00 № 32-01-07/45)).
  3. Воротницкий В.Э., Калинкина М.А.. Расчет нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях. Учебно-методическое пособие. 2-е изд.-М.: ИПКгосслужбы,2001.

Лабораторная рбота №7 «Расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе»

Владимир 2014

Цель работы: подробно рассмотреть и научиться выполнять расчет потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе.

Краткая теоретическая справка:

Передача электрической энергии от источников питания к потребителям связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения (трансформаторах, линиях, реакторах). Эти потери определяются током, протекающим по линии, и величиной передаваемого напряжения. Применение повышенного напряжения в электрических сетях, например 10 кВ (вместо 6 кВ), а также глубокого ввода напряжения 35 кВ и выше значительно снижает потери мощности и электроэнергии. Этому также способствует повышение коэффициента мощности.

Следует подчеркнуть, что потери в трансформаторах определяются также числом часов их работы, поэтому одним из условий, обеспечивающих экономию электроэнергии в трансформаторах, является отключение их при малых загрузках. Это возможно осуществить, если в ночное (не рабочее) время питать электроустановки, предназначенные для ремонтных работ, дежурного освещения и пр., от одного трансформатора. Питание указанных потребителей при этом обеспечивается наличием перемычек на низшем напряжении между цеховыми подстанциями.

Другим условием экономии электроэнергии в трансформаторах является установление рационального режима работы включенных трансформаторов, что обеспечивается установлением оптимального коэффициента загрузки, зависящего от соотношения между активными и реактивными составляющими потерь.

Следовательно, умение правильно рассчитать потери во всех звеньях системы электроснабжения, выявить определяющие их составляющие и установить основные направления по снижению потерь и экономии электроэнергии — основное условие правильного проектирования и эксплуатации электрической сети.

Задание:

  1. Выполнить расчет потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе для нескольких (не менее 3-х) трансформаторов из таблицы приложения;

  2. Проанализировать полученные результаты по итогам расчета;

  3. На основании данных анализа выбрать один с наименьшими потерями мощности, наименьшими потерями электроэнергии и с наименьшей стоимостью потерь, сделав соответствующий вывод о целесообразности использования выбранного трансформатора.

Типы трансформаторов по вариантам:

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Трансформаторы

1,3,5

2,4,6

3,5,7

4,6,8

5,7,9

6,8,10

1,4,7

2,5,8

3,6,9

4,7,10

Пример выполнения расчета потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе, выполненный аналитическим методом:

*. Расчет потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе

Общую величину потерь активной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.1)

где – паспортные потери холостого хода трансформатора, кВт;

–паспортные потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

–коэффициент загрузки силового трансформатора.

По формуле (*.1)

кВт.

Общую величину потерь реактивной мощности в трансформаторе определяют по формуле

, (*.2)

где – паспортный ток холостого хода трансформатора, %;

–паспортное напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

–номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

По формуле (*.2)

= кВт.

Полные потери мощности в трансформаторе определяются по формуле:

(*.3)

кВ∙А.

Потери активной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

, (*.4)

где – число часов работы трансформатора в году, час;

–время максимальных потерь, условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год:

(*.5)

где ТМ – время использования максимума нагрузки, условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передает за год столько энергии, сколько при работе по действительному графику, час.

С учетом известного ТМ:

час.

По формуле (*.4):

кВт·час.

Потери реактивной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

. (*.6)

квар·час.

Полные потери элеткроэнергии в трансформаторе определяются по формуле:

(*.7)

кВ∙А.

Стоимость потерь С активной электроэнергии в трансформаторе определяется по формуле:

, (*.8)

где C0 – средняя стоимость 1 кВт∙часа электроэнергии, руб/кВт∙час.

руб/кВт∙час.

Результаты расчета сведены в табл. *.1.

Таблица *.1

Результаты расчета потерь мощности и электроэнергии в силовом трансформаторе:

Параметр

Размерность

Значение

Номинальная мощность трансформатора (Sном)

кВА

400

Активные потери холостого хода трансформатора (Pхх)

кВт

0,9

Активные потери короткого замыкания трансформатора (Pкз)

кВт

5,5

Ток холостого хода трансформатора (Iхх)

%

1,8

Напряжение короткого замыкания (Uкз)

%

4,5

Коэффициент загрузки трансформатора (Kз)

0,8

Временя максимума нагрузки (Тм)

час

4500

Число часов работы трансформатора в году (Tг)

час

8760

Средний тариф на активную электроэнергию (Co)

руб/кВт·час

1,96

Значение потерь активной мощности в трансформаторе (Pт)

кВт

4,42

Значение потерь реактивной мощности в трансформаторе (Qт)

кВар

25,20

Значение полных потерь мощности в трансформаторе (Sт)

кВА

25,58

Значение времени максимальных потерь ()— условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.

час

2886,21

Годовое значение потерь активной энергии в трансформаторе (Waт)

кВт·час

18043,46

Годовое значение потерь реактивной энергии в трансформаторе (Wрт)

кВар·час

115023,78

Годовое значение полных потерь энергии в трансформаторе (Wт)

кВ∙А·час

116430,39

Годовая стоимость потерь активной энергии в трансформаторе (С)

руб/год

225446,60

Контрольные вопросы:

  1. С каким негативным фактом может быть связана передача электрической энергии от источников питания к потребителям?

  2. Чем определяются потери части мощности и энергии в системе электроснабжения?

  3. Что способствует снижению потерь мощности и электроэнергии?

  4. Какие существуют условия экономии электроэнергии в трансформаторах?

  5. Назовите основные условия правильного проектирования и эксплуатации электрической сети?

Литература:

  1. Конюхова Е.А. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. М., Издательство МЭИ, 2000.- 36с.

  2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М., Энергоатомиздат, 1989.- 608с.

  3. Гольстрем Б.А., Иваненко А.С. Справочник энергетика промышленных предприятий. Киев, Издательство “Техника”, 1977.- 464с.

  4. Рожкова Л.Д, Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М., Энергоатомиздат, 1987.- 648с.

Приложение

Тип трансформатора

Мощность, кВА

Uвн, кВ

Uнн, кВ

Схема соединения

Pхх, кВт

Pк вн-нн, кВт

Iхх, %

Uк вн-нн, %

  1. ТСЗА-400/10/0.4

400

10

0.4

Д/Ун-11

1. 3

5.4

1.8

5.5

  1. ТНЭЗ-400/10/0.4

400

10

0.4

Д/Ун-11

0.97

4.5

0.7

4.3

  1. ТМГ-400/10/0.4

400

10

0.4

У/УН -0

0.83

5.4

1.1

4.5

  1. ТМ-400/10/0,4

400

10

0.4

Y/Yн-0

0.95

5.5

2.1

4.5

  1. ТМ-400/10/0,4

400

10

0.4

Y/Yн-0

0.9

5.5

1.5

4.5

  1. ТМЗ-400/10/0,4

400

10

0.4

Y/Yн-0

0.95

5.5

2.1

4.5

  1. ТСЗ-400/10/0,4

400

10

0.4

Y/Yн-0

1.3

5.4

1.8

5.5

  1. ТМ-400

400

10

0.4

У/Ун-0

0.83

5.5

  1. ТМ-400

400

10

0.4

Д/Ун-11

0.83

5.5

  1. ТМ-400

400

10

0.4

Ун/Д-11

0.83

5.5

Тип трансформатора

Мощность, кВА

Uвн, кВ

Uнн, кВ

Схема соединения

Pхх, кВт

Pк вн-нн, кВт

Iхх, %

Uк вн-нн, %

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра электротехники и электроэнергетики

Расчет потерь мощности в трансформаторах

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди (нагрузочные потери). Потери в стали – это потери в проводимостях трансформаторов. Они зависят от приложенного напряжения. Нагрузочные потери – это потери в сопротивлениях трансформаторов. Они зависят от тока нагрузки.

Потери активной мощности в стали трансформаторов – это потери на перемагничивание и вихревые токи. Определяются потерями холостого хода трансформатора , которые приводятся в его паспортных данных.

Потери реактивной мощности в стали определяются по току холостого хода трансформатора, значение которого в процентах приводится в его паспортных данных:

Потери мощности в обмотках трансформатора можно определить двумя путями:

Потери мощности по параметрам схемы замещения определяются по тем же формулам, что и для ЛЕП:

,

где S – мощность нагрузки;

U– линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора.

Для трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора потери в меди определяются как сумма потерь мощности каждой из обмоток.

Получим выражения для определения потерь мощности по паспортным данным двухобмоточного трансформатора.

Потери короткого замыкания, приведенные в паспортных данных, определены при номинальном токе трансформатора

(7.1)

При любой другой нагрузке потери в меди трансформатора равны

(7.2)

Разделив выражение (7.1) на (7.2), получим

Откуда найдем :

Если в выражение для расчета , подставить выражение для определения реактивного сопротивления трансформатора, то получим:

Таким образом, полные потери мощности в двухобмоточном трансформаторе равны:

Если на подстанции с суммарной нагрузкой S работает параллельноnодинаковых трансформаторов, то их эквивалентные сопротивления вn раз меньше, а проводимости вn раз больше. Тогда,

Для n параллельно работающих одинаковых трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов) потери мощности рассчитываются по формулам:

где Sв,Sс,Sн– соответственно мощности, проходящие через обмотки высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора.

Приведенные и расчетные нагрузки потребителей

Расчетная схема замещения участка сети представляет собой довольно сложную конфигурацию, если учитывать полную схему замещения ЛЕП и трансформаторов. Для упрощения расчетных схем сетей с номинальным напряжением до 220 кВ включительно вводят понятие “приведенных”, “расчетных” нагрузок.

Приведенная к стороне высшего напряжения нагрузка потребительской ПС представляет собой сумму заданных мощностей нагрузок на шинах низшего и среднего напряжений и потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов. Приведенная к стороне высшего напряжения нагрузка ЭС представляет собой сумму мощностей генераторов за вычетом нагрузки местного района и потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов.

Расчетная нагрузкка ПС или ЭС определяется как алгебраическая сумма приведенной нагрузки и половин зарядных мощностей ЛЕП, присоединенных к шинам высшего напряжения ПС или ЭС.

Зарядные мощности определяются до расчета режима по номинальному, а не реальному напряжению, что вносит вполне допустимую погрешность в расчет.

Возможность упрощения расчетной схемы при использовании понятий “при-веденных” и “расчетных” нагрузок показано на рис. 7.3:

Потери электроэнергии в трансформаторе формула. Определение потерь мощности и электроэнергии в силовых трансформаторах

КПД трансформатора никогда не достигает 100 %, поскольку в нём всегда присутствуют потери электроэнергии. Потери в трансформаторах принято разделять на два вида: потери в меди (медные витки обмоток) и потери в стали (материал сердечника).

Потери в меди возникают из-за собственного сопротивления медного проводника. Ток, протекая по обмотке, обуславливает некоторое падение напряжения, которое и является потерей мощности. При этом электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая разогревает обмотку.

Потери в стали в свою очередь состоят из потерь, вызванных вихревыми токами, и обусловленых циклическим перемагничиванием (гистерезис).

Вихревые токи возникают в проводнике, который находится в переменном магнитном поле. Этим условиям удовлетворяет стальной сердечник, на который намотаны медные витки. В нем постоянно возникают вихревые токи, величина которых может достигать достаточно больших значений, из-за которых в свою очередь происходит нагрев сердечника.

Величина потерь, вызванных необходимостью циклического перемагничивания определяется в первую очередь качеством стали, из которой сделан сердечник. В сердечнике как бы находится большое количество диполей, которые под действием переменного магнитного поля периодически изменяют своё направление (поворачиваются с периодичностью изменения магнитного поля). В ходе пространственного изменения положения диполей возникают механические силы трения между ними, что вызывает дополнительный нагрев сердечника. Таким образом происходит преобразование магнитной энергии в тепловую (потери мощности на гистерезис).

Чтобы снизить эти потери, применяется ряд мер. Потери, вызванные циклическим перемагничиванием, могут быть уменьшены, если использовать специальный структурированный особым образом магнитомягкий материал для изготовления сердечника (электротехническая сталь). Такой материал обладает большой магнитной проницаемостью, но при этом малой коэрцитивной силой.

Для снижения потерь в меди применяется увеличение сечения проводников обоих обмоток, при этом электросопротивление их уменьшается. С другой стороны, это вызывает увеличение стоимости и веса трансформатора, поэтому достаточным считается такое сечение, при котором не возникает заметного нагрева обмоток.

Чтобы уменьшить вихревые токи, сердечник выполняется не в виде единого монолитного блока, а собирается из множества электроизолированных пластин. Толщина каждой из них может равняться всего нескольким десятым долям миллиметра. Также электрическую проводимость сильно снижает специально вводимый в сталь легирующий элемент — кремний.

Комплексное использование мер по снижению потерь мощности позволяет довести КПД трансформаторов до 85-90%.

Трансформатор является прибором, который призван преобразовывать электроэнергию сети. Эта установка имеет две или больше обмоток. В процессе своей работы трансформаторы могут преобразовать частоту и напряжение тока, а также количество фаз сети.

В ходе выполнения заданных функций наблюдаются потери мощности в трансформаторе. Они влияют на исходную величину электричества, которую выдает на выходе прибор. Что собой представляют потери и КПД трансформатора, будет рассмотрено далее.

Устройство

Трансформатор представляет собой статический прибор. Он работает от электричества. В конструкции при этом отсутствуют подвижные детали. Поэтому рост затрат электроэнергии вследствие механических причин исключены.

При функционировании силовой аппаратуры затраты электроэнергии увеличиваются в нерабочее время. Это связано с ростом активных потерь холостого хода в стали. При этом наблюдается снижение нагрузки номинальной при увеличении энергии реактивного типа. Потери энергии, которые определяются в трансформаторе, относятся к активной мощности. Они появляются в магнитоприводе, на обмотках и прочих составляющих агрегата.

Понятие потерь

При работе установки часть мощности поступает на первичный контур. Она рассеивается в системе. Поэтому поступающая мощность в нагрузку определяется на меньшем уровне. Разница составляет суммарное снижение мощности в трансформаторе.

Существует два вида причин, из-за которых происходит рост потребление энергии оборудованием. На них влияют различные факторы. Их делят на такие виды:

  1. Магнитные.
  2. Электрические.

Их следует понимать, дабы иметь возможность снизить электрические потери в силовом трансформаторе.

Магнитные потери

В первом случае потери в стали магнитопривода состоят из вихревых токов и гистериза. Они прямо пропорциональны массе сердечника и его магнитной индукции. Само железо, из которого выполнен магнитопривод, влияет на эту характеристику. Поэтому сердечник изготавливают из электротехнической стали. Пластины делают тонкими. Между ними пролегает слой изоляции.

Также на снижение мощности трансформаторного устройства влияет частота тока. С ее повышением растут и магнитные потери. На этот показатель не влияет изменение нагрузки устройства.

Электрические потери

Снижение мощности может определяться в обмотках при их нагреве током. В сетях на такие затраты приходится 4-7% от общего количества потребляемой энергии. Они зависят от нескольких факторов. К ним относятся:

  • Конфигурация внутренних сетей, их длина и размер сечения.
  • Режим работы.
  • Средневзвешенный коэффициент мощности системы.
  • Расположение компенсационных устройств.
  • Потери мощности в трансформаторах являются величиной переменной. На нее

    2.4 Расчет потерь мощности в выбранных трансформаторах

    Расчет потерь мощности в выбранных трансформаторах необходим для определения затрат на возмещение потерь электроэнергии.

    Потери активной (кВт) и реактивной(квар) мощностей в трансформаторах определяют по формулам:

    ,(2.8)

    ,(2.9)

    где и— потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

    — ток холостого хода трансформатора, %;

    uкз — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

    N — количество трансформаторов;

    — фактический коэффициент загрузки трансформаторов.

    Уточняем нагрузку в сети 0,4 кВ с учетом реальных потерь в выбранных трансформаторах:

    . (2.10)

    Из справочных данных находим для трансформатора ТМ160/10 мощностью 160 кВА с первичным напряжением 10 кВ его параметры:

    ΔРхх = 0,56 кВт; ΔРкз = 2,65 кВт; ixx = 2,4%; uкз = 4,5%.

    Рассчитаем потери активной мощности в трансформаторах:

    ΔРТ1+Т2 = 2(0,56 + 2,65·0,55) = 4,04 кВт.

    Потери реактивной мощности:

    ΔQT1+Т2 = 2·160(0,024+0,045·0,55) = 14,02 квар.

    Результаты расчёта потерь вносим в таблицу 2.6.

    Уточним нагрузку фермы с учетом реальных потерь в выбранных трансформаторах. В нормальном режиме работы сети 0,4 кВ с исходными данными:

    Расчётные мощности потребителей от трансформатора Т1

    Рр1 = 112 кВт; Qр1 = 85 квар (см. табл. 2.1)

    ΔРТ1 = 2,02 кВт; ΔQT1 = 7,01 квар.

    Максимальная нагрузка на трансформатор Т1

    кВА.

    Таблица 2.6 — Расчет потерь мощности в трансформаторах

    № nn

    Параметр

    Трансформаторы Т1,Т2

    ТМ 160/10

    1.

    Количество, n, шт

    Мощность, ST, кВА

    2

    160

    2.

    Потери холостого хода, ΔPхх, кВт

    0,56

    3.

    Потери короткого замыкания, ΔPкз, кВт

    2,65

    4.

    Ток холостого хода, iхх, %

    2,4

    5.

    Напряжение КЗ, uкз, %

    4,5

    6.

    Коэффициент загрузки, Вф

    0,55

    7.

    Активные потери, ΔРТi, кВт

    2х2,02

    8.

    Реактивные потери, ΔQTi, квар

    2х7,01

    Потери в нормальном режиме, ΔРТ1QT1

    2,02 кВт/7,01 квар

    Потери в поставарийном режиме, ΔРТ1QT2

    2,02 кВт/7,01 квар

    Расчётные мощности потребителей от трансформатора Т2

    Рр2 = 72 кВт; Qр2 = 10 квар (см. табл. 2.1)

    ΔРТ2 = 2,02 кВт; ΔQT2 = 7,01 квар.

    Максимальная нагрузка на трансформатор Т2

    кВА.

    В послеаварийном режиме работы сети 0,4 кВ только для потребителей II категории надёжности (работает только Т1):

    Рр1 = 112 кВт; Qр1 = 85 квар (см. табл. 2.1)

    ΔРТ1 = 2,02 кВт; ΔQT1 = 7,01 квар.

    Максимальная нагрузка на трансформатор Т1

    кВА.

    Полученные данные расчетов сводим в таблицу 2.7.

    Таблица 2.7 – Расчётные нагрузки с учетом реальных потерь в трансформаторах

    nn

    Параметр

    Режим работы сети

    Нормальный

    Послеаварийный

    Т1

    Т2

    Т1

    Т2

    1.

    Активная мощность, Рр, кВт

    112

    72

    112

    2.

    Активные потери, ΔРТi, кВт

    2,02

    2,02

    2,02

    3.

    Реактивная мощность, Qp, квар

    85

    10

    85

    4.

    Реактивные потери, ΔQTi, квар

    7,01

    7,01

    7,01

    5.

    Мощность БК, Qбк, квар

    75

    75

    75

    6.

    Полная мощность, Sp, кВА

    146,5

    76

    146,5

    Определение потерь мощности и электроэнергии в линии и в трансформаторе

    При передаче электрической энергии от генераторов электростанций до потребителя около 12-18% всей вырабатываемой электроэнергии теряется в проводниках воздушных и кабельных линий, а также в обмотках и стальных сердечниках силовых трансформаторов.

    При проектировании нужно стремиться к уменьшению потерь электроэнергии на всех участках энергосистемы, поскольку потери электроэнергии ведут к увеличению мощности электростанций, что в свою очередь влияет на стоимость электроэнергии.

    В сетях до 10кВ потери мощности в основном обусловлены нагревом проводов от действия тока.

    Потери мощности в линии.

    Потери активной мощности (кВт) и потери реактивной мощности  (кВАр) можно найти по следующим формулам:

    Формулы для расчета потери мощности в линии

    где Iрасч – расчетный ток данного участка линии, А;

    Rл – активное сопротивление линии, Ом.

    Потери мощности в трансформаторах.

    Потери мощности в силовых трансформаторах состоят из потерь, не зависящих и зависящих от нагрузки. Потери активной мощности (кВт) в трансформаторе можно определить по следующей формуле:

    Потери активной мощности в трансформаторе

    где ?Рст – потери активной мощности в стали трансформатора при номинальном напряжении. Зависят только от мощности трансформатора и приложенного к первичной обмотке трансформатора напряжения. ?Рст приравнивают  ?Рх;

    ?Рх— потери холостого хода трансформатора;

    ?Роб – потери в обмотках при номинальной нагрузке трансформатора, кВт; ?Роб приравнивают  ?Рк.

    ?Рк– потери короткого замыкания;

    ?=S/Sном – коэффициент загрузки трансформатора равен отношению фактической нагрузки трансформатора к его номинальной мощности;

    Потери реактивной мощности трансформатора (кВАр) можно определить по следующей формуле:

    Потери реактивной мощности в трансформаторе

    где ?Qст – потери реактивной мощности на намагничивание, кВАр. ?Qст приравнивают ?.

    ? – намагничивающая мощность холостого хода трансформатора;

    ?Qрас – потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной нагрузке.

    Значения ?Рст(?Рх) и ?Роб(?Рк) приведения в каталогах производителей силовых трансформаторов. Значения ?Qст(?Qх) и ?Qрас  определяют по данным каталогов из следующих выражений:

    Формулы для расчета потери реактивной мощности

    где  – ток холостого хода трансформатора, %;

    – напряжение короткого замыкания, %;

    Iном – номинальный ток трансформатора, А;

    Xтр – реактивное сопротивление трансформатора;

    Sном – номинальная мощность трансформатора, кВА.

    Потери электроэнергии.

    На основании потерь мощности можно посчитать потери электроэнергии. Здесь следует быть внимательными. Нельзя посчитать потери электроэнергии умножив потери мощности при какой либо определенной нагрузке на число часов работы линии. Этого делать не стоит, т.к в течение суток или сезона потребляемая нагрузка изменяется и таким образом мы получим необоснованно завышенное значение.

    Чтобы правильно посчитать потери электроэнергии используют метод, основанный на понятиях времени использования потерь и времени использовании максимума нагрузки.

    Время максимальных потерь – условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий в линии, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии в год.

    Временем использования максимальной нагрузки или временем использования максимума Тмах называют условное число часов, в течение которых линия, работая с  максимальной нагрузкой, могла бы передать потребителю за год столько энергии, сколько при работе по действительному переменному графику. Пусть W(кВт*ч) – энергия  переданная по линии за некоторый промежуток времени,  Рмах(кВт) -максимальная нагрузка, тогда время использования  максимальной нагрузки:

    Тмах=W/Рмах

    На основании статистических данных для отдельных групп электроприемников были получены следующие значения Тмах:

    • Для внутреннего освещения – 1500—2000 ч;
    • Наружного освещения – 2000—3000 ч;
    • Промышленного предприятия односменного – 2000—2500 ч;
    • Двухсменного – 3000—4500 ч;
    • Трехсменного   – 3000—7000 ч;

    Время потерь можно найти по графику, зная Тмах и коэффициент мощности.

    Зависимость времени максимальных потерь от продолжительности использования максимума нагрузки

    Теперь зная ? можно посчитать потери электроэнергии в линии и в трансформаторе.

    Потери энергии в линии:

    Потери энергии в линии

    Потери энергии в трансформаторе:

    Потери энергии в трансформаторе

    где ?Wатр –общая потеря активной энергии (кВт*ч) в трансформаторе;

    ?Wртр –общая потеря реактивной энергии (кВАр*ч) в трансформаторе.

    Советую почитать:

    Расчет потерь мощности в трансформаторах

    Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди (нагрузочные потери). Потери в стали – это потери в проводимостях трансформаторов. Они зависят от приложенного напряжения. Нагрузочные потери – это потери в сопротивлениях трансформаторов. Они зависят от тока нагрузки.

    Потери активной мощности в стали трансформаторов – это потери на перемагничивание и вихревые токи. Определяются потерями холостого хода трансформатора , которые приводятся в его паспортных данных.

    Потери реактивной мощности в стали определяются по току холостого хода трансформатора, значение которого в процентах приводится в его паспортных данных:

    Потери мощности в обмотках трансформатора можно определить двумя путями:

    Потери мощности по параметрам схемы замещения определяются по тем же формулам, что и для ЛЕП:

    ,

    где S – мощность нагрузки;

    U– линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора.

    Для трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора потери в меди определяются как сумма потерь мощности каждой из обмоток.

    Получим выражения для определения потерь мощности по паспортным данным двухобмоточного трансформатора.

    Потери короткого замыкания, приведенные в паспортных данных, определены при номинальном токе трансформатора

    (7.1)

    При любой другой нагрузке потери в меди трансформатора равны

    (7.2)

    Разделив выражение (7.1) на (7.2), получим

    Откуда найдем :

    Если в выражение для расчета , подставить выражение для определения реактивного сопротивления трансформатора, то получим:

    Таким образом, полные потери мощности в двухобмоточном трансформаторе равны:

    Если на подстанции с суммарной нагрузкой S работает параллельноnодинаковых трансформаторов, то их эквивалентные сопротивления вn раз меньше, а проводимости вn раз больше. Тогда,

    Для n параллельно работающих одинаковых трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов) потери мощности рассчитываются по формулам:

    где Sв,Sс,Sн– соответственно мощности, проходящие через обмотки высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора.

    Приведенные и расчетные нагрузки потребителей

    Расчетная схема замещения участка сети представляет собой довольно сложную конфигурацию, если учитывать полную схему замещения ЛЕП и трансформаторов. Для упрощения расчетных схем сетей с номинальным напряжением до 220 кВ включительно вводят понятие “приведенных”, “расчетных” нагрузок.

    Приведенная к стороне высшего напряжения нагрузка потребительской ПС представляет собой сумму заданных мощностей нагрузок на шинах низшего и среднего напряжений и потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов. Приведенная к стороне высшего напряжения нагрузка ЭС представляет собой сумму мощностей генераторов за вычетом нагрузки местного района и потерь мощности в сопротивлениях и проводимостях трансформаторов.

    Расчетная нагрузкка ПС или ЭС определяется как алгебраическая сумма приведенной нагрузки и половин зарядных мощностей ЛЕП, присоединенных к шинам высшего напряжения ПС или ЭС.

    Зарядные мощности определяются до расчета режима по номинальному, а не реальному напряжению, что вносит вполне допустимую погрешность в расчет.

    Возможность упрощения расчетной схемы при использовании понятий “при-веденных” и “расчетных” нагрузок показано на рис. 7.3:

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *