Потери в трехфазных силовых трансформаторах

Расчет нагрузочных потерь электрической энергии в силовом трансформаторе

Дано: ТМ-25 кВА; Uвн — 10 кВ; Uнн — 0,4 кВ; Uк — 4,5 %; Pх-0,13 кВт; Pкз-0,6 кВт; Т-744 часа (январь 2017 года — 31 день); W-1000 кВтч; cosф-0,86.

В соответствии с Инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (утв. приказом Минэнерго РФ от 30 декабря 2008 г. N 326) (далее — Инструкция) расчет осуществляем методом средних нагрузок, так как это один из методов в котором потери электроэнергии могут рассчитываться за расчетный период с учетом схемы сети, соответствующей данному месяцу.

При отсутствии графика нагрузки значение определяется:

При отсутствии данных о коэффициенте заполнения графика нагрузки Кз = 0,5.

Нагрузочные потери мощности при средних за базовый период нагрузках в двухобмоточном трансформаторе определяются:

Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора определяется в соответствии с паспортными данными:

При расчете норматива технологических потерь необходимо особое внимание уделять месту установки приборов учета (на границе балансового разграничения, либо за ней)!

Одними из видов потерь электрической энергии в силовом трансформаторе, называются — потери холостого хода в силовом трансформаторе.

Источник

Расчетные формулы основных параметров трансформаторов

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами для определения основных параметров силовых трансформаторов, а также таблицу коэффициента изменения потерь kн.п. в трансформаторах.

Таблица 1 – Расчетные формулы для определения основных параметров трансформаторов

Исходные данные, которые приводятся в паспорте (шильдике) на трансформатор:

• Потери холостого хода ∆Рх, кВт;
• Потери короткого замыкания ∆Pк, кВт;
• Напряжения короткого замыкания Uк, %;
• Ток холостого хода Iхх,%.

Таблица 2 – Коэффициент изменения потерь в трансформаторах

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В этой статье речь пойдет о выборе основных параметров ОПН в сети на напряжение 110 кВ. Отдельно хотелось.

Для питания ЗРУ-10 кВ требуется выбрать и проверить сечение сборных шин 10 кВ от силового трансформатора.

Основное назначение токоограничивающих реакторов это снижение токов короткого замыкания за.

В данном примере нужно будет определить реактивную мощность трансформатора при холостом ходе и при.

Требуется определить потери активной и реактивной мощности в автотрансформаторе типа АТДЦТН-125000/220/110.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Влияние коэффициента мощности на потери в силовом трансформаторе

Введение

Под потерями электроэнергии понимается процесс, при котором электрическая энергия преобразуется в другой вид энергии и рассеивается, не совершая никакой нужной и полезной работы.

Одним из факторов, влияющих на потери электроэнергии при её передаче, является величина cos⁡(φ) в сети. Отклонение этой величины от нормированной ведёт к излишним активным потерям в элементах сети, в том числе трансформаторах. Одним из эффективных способов коррекции cos⁡(φ) и как следствие снижения потерь являются мероприятия по компенсации реактивной мощности.

Нагрузочные потери в элементах сети

Энергосистема является совокупностью различных элементов, таких как генераторы, силовые трансформаторы, линии, нагрузка и т.д. Каждый элемент с точки зрения электротехники представляет собой сопротивление, имеющее активную и реактивную составляющую. При этом при протекании тока через реактивную составляющую (индуктивную или емкостную), энергия периодически преобразуется из электрической энергии в энергию поля и обратно без рассеивания и потерь. Поэтому потери энергии непосредственно в реактивной составляющей сопротивления отсутствуют.

Основное же потребление и потери электроэнергии связанны с активной составляющей сопротивления всех элементов сети. Потребление полезной мощности связанно с активным сопротивлением нагрузки, а потери с активным сопротивлением других элементов сети.

При передаче и потреблении электроэнергии активная мощность, выделяющаяся на элементе равна:

где I – ток, протекающий по активной составляющей сопротивления элемента сети;

R – активная составляющая сопротивления элемента сети.

Т.к. сопротивление нагрузки на порядок больше сопротивления других элементов: трансформаторов и линий – то полный ток по большей части зависит именно от полного сопротивления нагрузки. Из рис. 1 видно, что через активное сопротивление передающих энергию элементов течет полный ток I , являющийся векторной суммой активной Iа и реактивной Iр составляющей тока нагрузки. Поэтому на элементах выделяется и рассеивается мощность, зависящая и от активного и от реактивного сопротивления нагрузки. Эта мощность именуется нагрузочными потерями. Таким образом, реактивная нагрузка оказывает непосредственное влияние на потери энергии в элементах сети.

Рис.1. Схема замещения для линии и нагрузки

В трёхфазных системах нагрузочные потери в элементе системы (трансформатор, линия) определяются как:

Полная мощность S, передаваемая по элементу, линейный ток I_л, фазный ток I_ф, фазное U_ф и линейное Uл напряжения связаны соотношением:

Исходя из вышеуказанных соотношений, получим:

В сети переменного тока отношение активной мощности P к полной мощности S выражается безразмерной величиной cos⁡(φ). В свою очередь полная мощность с активной мощностью связанна соотношением:

Из соотношений (5), (6) получим:

Потери в силовом трансформаторе

Активные потери в силовом трансформаторе обусловлены сопротивлением его обмоток. При этом эти потери можно разделить на два типа:

1. Условно постоянные потери – потери холостого хода, независящие от нагрузки.
2. Нагрузочные потери, связанные с протеканием тока нагрузки через сопротивление обмоток.

Нагрузочные потери в силовом трансформаторе описываются выражением (7), где одной из влияющих величин является cos⁡(φ) . Поэтому для оценки влияния этой величины на потери в трансформаторе можно рассматривать именно нагрузочную составляющую потерь.

Силовой трансформатор обладает активным и реактивным сопротивлением, при их расчете нужно отталкиваться от схемы замещения трансформатора. Схемы замещения для различных видов трансформаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Схемы замещения и расчетные выражения для силовых трансформаторов

Наименование величин	Формулы	Обозначение
Токи обмоток	I1, I2 — токи первичной и вторичной обмоток, А; U1, U2 — то же линейное напряжение, В;
Коэффициент трансформации	rк, хк, zк – активные, реактивные и полное сопротивления КЗ фазы трансформатора
Активные потери мощности в трансформаторе при нагрузке	∆Рх – активные потери холостого хода, кВт; ∆Рк – активные нагрузочные потери в обмотках при номинальном токе, кВт; kз – коэффициент загрузки; Sт.ном. – номинальная мощность трансформатора.
Приведенные активные потери мощности в трансформаторе при нагрузке	S – фактическая нагрузка трансформатора; kи.п. – коэффициент изменения потерь, кВт/квар; ∆Qх – реактивные потери мощности холостого хода; ∆Qк – реактивные потери мощности КЗ; Значения kи.п. даны ниже.
Напряжение КЗ	Uк – напряжение КЗ, В или %; Uк.а, Uк.х – активная и реактивная составляющие напряжения КЗ, В или %.
Мощность и ток КЗ трансформатора	U1ф – фазное напряжение первичной обмотки, В Ф – фазный поток; Ф = Вст*Qст мкс; Вст –индукция в стержне; Вст = 13 – 14,5 103 Гс; Qст – активное сечение стержня, см 2
Активное и реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора, Ом	Если нагрузка смешанная (активная и индуктивная), то вторым членом можно пренебречь
Потери напряжения при пуске асинхронного короткозамкнутого двигателя (приближенно)	∆U – потеря напряжения, %; Sдв. – номинальная мощность двигателя, кВА; S2 – мощность других потребителей, присоединенных к шинам трансформаторов, кВА; Ki – кратность пускового тока относительно номинального.
КПД трансформатора

Наименование	Исходная схема	Схема замещения	Расчетные выражения
Двухобмоточный трансформатор
Трехобмоточный трансформатор

Из соотношения (7) и расчетных выражений в таблице 1 получим выражения для расчета потерь в силовом трансформаторе:

где P – активная мощность, передаваемая через трансформатор;

∆P кз – потери короткого замыкания.

Для трёхобмоточного трансформатора мощность потерь находится для каждой ветви в схеме замещения отдельно.

Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе от cos⁡(φ) отображена на рис. 2. Вертикальная ось определяет процентное отношение потерь при заданном значении cos⁡(φ) к потерям при cos⁡(φ) = 0,6.

Рис.2 Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе от значения cos⁡(φ)

Пример расчета

В качестве примера приведем расчет потерь в силовом трансформаторе ТМГ-1000/10/0,4 при коэффициенте загрузки K_З = 0,8 и cos⁡(φ₁) = 0,76. Так же проведем расчет при компенсации реактивной мощности до значения cos⁡(φ₂ ) = 0,98. ∆P_кз = 11500 Вт, Uл = 380 В.

При расчете сопротивления трансформатора приводим его к стороне низкого напряжения, поэтому используем при расчете номинальное напряжение вторичной обмотки.

Рассчитаем потери в трансформаторе при той же передаваемой мощности P = 608 кВт и скомпенсированном cos⁡(φ₂ ) = 0,98.

При данных начальных условиях и скомпенсированном cos⁡(φ) наблюдается существенная разгрузка трансформатора до значения K_З = 0,62 и снижение нагрузочных потерь на 40% процентов.

Выводы

Рассматривая потери мощности в силовом трансформаторе и влияние cos⁡(φ) на них, аналитическим и графическим путем была показана зависимость данных величин друг от друга.

В свою очередь с экономической точки зрения компенсация реактивной мощности в сети приводит не только к уменьшению потерь в силовом трансформаторе, но так же позволяет достичь существенной его разгрузки. Разгрузка трансформатора позволяет увеличить его срок службы, а так же, при возможном росте количества потребителей и общей потребляемой мощности, избежать замены трансформатора на более мощный.

Источник