Алгоритм расчета технических потерь электрической энергии в силовых трансформаторах

Определения

В понимании настоящей инструкции приведенные ниже понятия имеют следующее значение:

расчетный период- период, для которого осуществляется расчет потерь электрической энергии;

потери электрической (энергии) мощности- технологическое потребление электрической (энергии) мощности, относящееся к передаче электрической мощности (энергии) через элементы сети;

постоянные потери (энергии) мощности- потери (энергии) мощности:

в трансформаторе из-за намагничивания сердечника и вихревых токов, а также гистерезиса;

в линиях из-за эффекта короны и токов утечки через изоляторы;

переменные потери (энергии) мощности- потери (энергии) мощности в обмотках трансформатора и в проводах электрической линии при передаче электрической (энергии) мощности через них.

Обозначения

∆P	- общие активные потери мощности в элементах сети, kW;
∆Q	- общие реактивные потери мощности, kvar;
∆P0	- постоянные активные потери мощности, kW;
∆Q0	- постоянные реактивные потери мощности, kvar;
∆Ps	- переменные активные потери мощности (нагрузочные потери), kW;
∆Qs	- переменные реактивные потери мощности (нагрузочные потери), kvar;
∆Psc	- активные потери короткого замыкания, kW;
Wa	- активная энергия, переданная через элементы сети в течение расчетного периода, kWh;
Wr	- реактивная энергия, переданная через элементы сети в течение расчетного периода, kvarh;
∆Wa	- общие потери активной энергии в течение расчетного периода, kWh;
∆Wr	- общие потери реактивной энергии в течение расчетного периода, kvarh;
∆W0,a	- постоянные потери активной энергии, kWh;
∆W0,r	- постоянные потери реактивной энергии, kvarh;
∆Ws,a	- переменные потери активной энергии, kWh;
∆Ws,r	- переменные потери реактивной энергии, kvarh;
Smax	- максимальная нагрузка, зарегистрированная в течение расчетного периода, kVA;
Snom	- номинальная мощность трансформатора, kVA;
T	- расчетный период, h;
TM	- время использования максимальной нагрузки, h;
Tf	- продолжительность работы элементов сети в течение расчетного периода, h;
τ	- время наибольших потерь, h;
Unom	- номинальное (первичное) напряжение трансформатора, номинальное напряжение линии, kV;
cos φ	- коэффициент мощности;
tg φ	- коэффициент реактивной мощности;
Kf	- коэффициент формы графика нагрузки;
R	- сопротивление линии, Oм;
L	- протяженность линии, km;
q	- сечение провода, мм2

 

 

4. МЕТОД РАСЧЕТА ТЕХНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ В ЭЛЕМЕНТАХ СЕТИ, ЯВЛЯЮЩИХСЯ

СОБСТВЕННОСТЬЮ ПОТРЕБИТЕЛЯ

Алгоритм расчета технических потерь электрической энергии в силовых трансформаторах

4.2.1. Общие замечания

Передача мощности и энергии через трансформатор приводит к потерям активной и реактивной мощности:

 

∆P = ∆P₀ + ∆P_s (1)

 

∆Q = ∆Q₀ + ∆Q_s (2),

 

а также к потерям активной и реактивной энергии:

 

∆W_a = ∆W_0,a + ∆W_s,a (3)

 

∆W_r = ∆W_0,r + ∆W_s,r (4)

 

4.2.2. Метод расчета постоянных потерь

4.2.2.1. Постоянные потери мощности ∆P₀ и ∆Q₀ определяются на основе технических параметров трансформатора. Потери ∆P₀ представляют собой справочные/паспортные данные трансформатора, а потери ∆Q₀ рассчитываются согласно формуле:

 

(5),

 

где ток I₀% и мощность трансформатора S_n являются справочными/паспортными данными.

4.2.2.2. Постоянные потери энергии ∆W_0,a и ∆W_0,r определяются согласно выражениям:

 

∆W_0,a = ∆P₀ x T_f (6)

 

∆W_0,r = ∆Q₀ x T_f (7)

 

4.2.3. Метод расчета переменных потерь

4.2.3.1. В настоящей инструкции переменные потери энергии в трансформаторах определяются методом времени наибольших потерь.

4.2.3.2. Переменные потери активной и реактивной энергии в течение расчетного периода для случаев АиВ определяются согласно следующим формулам:

 

	W2a + W2r
∆Ws,a = ∆Psc x τ x	———————	(8)
	T2M x S2nom

 

	W2a + W2r
∆Ws,r = ∆Qsc x τ x	———————	(9),
	T2M x S2nom

 

где:

T_M и τ для случая А определяются согласно формулам (15) и (16) и

для случая В – согласно п.4.2.4;

∆P_sc представляют собой справочный/паспортный параметр;

∆Q_sc определяются по формуле:

 

(10)

 

Напряжение короткого замыкания u_sc% и мощность трансформатора S_nom (kVA) и активные потери короткого замыкания ∆P_sc (kW) являются справочными/паспортными параметрами.

4.2.3.3. Переменные потери активной и реактивной энергии в трансформаторе в течение расчетного периода для случая С определяются, используя следующие выражения:

 

	W2a (1 + tg2φ)
∆Ws,a = ∆Psc x τ x	———————	(11)
	T2M x S2nom

 

 

	W2a (1 + tg2φ)
∆Ws,r = ∆Qsc x τ x	———————	(12),
	T2M x S2nom

 

где:

T_M и τ для случая С определяются согласно п.4.2.4;

∆P_sc представляет собой справочный/паспортный параметр,

∆Q_sc рассчитывается согласно формуле (10);

W_a определяется на основе показаний средства учета для расчетного периода (является известным параметром);

tgφ рассчитывается, имея значение коэффициента мощности cosφ, согласно формуле:

 

(13)

 

4.2.3.4. Для расчета количества потерь энергии в трансформаторе потребителя в случае Вкоэффициент мощности рассчитывается по формуле:

 

(14),

 

а для расчета количества реактивной энергии и значения потерь энергии в трансформаторе потребителя в случае С используется коэффициент мощности cosφ =0,75, указанный в контракте на поставку электрической энергии.

4.2.3.5. Время использования максимальной нагрузки T_M , как и время наибольших потерьτ для случая A определяются приближенно согласно формулам:

 

(15)

 

(16),

где:

S_t – полная мощность нагрузки трансформатора в течение часа t расчетного периода;

S_M – максимальная мощность, зарегистрированная в течение расчетного периода.

4.2.3.6. Значения T_M и τ для случаев ВиС определяются приближенно согласно пункту 4.2.4. Значения времени наибольших потерь τ, приведенные в таблице № 1, определяются согласно формуле:

 

(17)

 

Месячные значения времен T_M и τ рассчитываются согласно формулам:

 

T_{M, месяц} = T_{M, год} /12 и τ _месяц = τ _год / 12.

 

4.2.4. Расчет времен T_M и τ для случаев ВиС

4.2.4.1 Вычисление времени максимальной нагрузки T_M производится, применяя так называемый метод T_M -мобил.

4.2.4.2 Расчетные значения параметров T_M и τ (часы – в течение расчетного периода), в конечном итоге, выбираются из серии конкретных значений, приведенных в таблице № 1.

 

Таблица № 1
TM, h
τ, h

 

Данные месячные значения соответствуют годовым значениям, приведенным в таблице № 2.

Таблица № 2
TM, h
τ, h

 

4.2.4.3. Выбор значений для расчета T_M и τ производится, применяя вспомогательный расчетный параметр W⁺, вычисленный по формуле W_i⁺ = S_nom x cosφ x T_Mi для всех значений T_M, приведенных в таблице № 1.

Способ выбора значения T_M следующий: для известных значений параметров S_nom и cosφ и для заданного значения W_a определяется то минимальное значение T_M из серии конкретных значений 167, 333 и т.д. (смотри таблицу № 1), для которой выполняется условие:

 

W_a < 0,9 x W⁺ (T_M).

 

4.2.5. В приложении № 2 приведены примеры расчета потерь электрической энергии в трансформаторах для тех трех случаев, приведенных в п.4.1.