Определение мощности потерь и энергии в силовых трансформаторах

Потери мощности в трансформаторе состоят из потерь активной ( ) и реактивной ( ) мощности.

Потери активной мощности состоят из потерь в обмотках трансформатора ( ), зависящих от тока нагрузки, и потерь в стали ( ), не зависящих от тока нагрузки.

(6.14)

где - потери короткого замыкания (КЗ); - потери холостого хода (ХХ); - фактическая нагрузка трансформатора; - коэффициент загрузки трансформатора; - номинальная мощности трансформатора.

Потери реактивной мощности определяются как сумма потерь , вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе и зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь на намагничивание трансформатора , не зависящих от тока нагрузки и определяемые током холостого хода .

(6.15)

где - напряжение КЗ, %; - ток ХХ трансформатора, %.

Активные потери электроэнергии в трансформаторе:

(6.16)

где - время потерь, ч; - время включения трансформатора, ч.

Реактивные потери электроэнергии в трансформаторе:

(6.17)

Время потерь определяют по рисунку 8.

Рис. 8. График определения времени потерь .

Экономически целесообразный режим работы трансформаторов, задача определения n-го количества работающих на подстанции трансформаторов, определяется минимум потерь мощности возникающих при их работе.

Работа трансформатора в недогруженном режиме (на холостом ходу или близком к нему) характеризуется низким коэффициентом мощности трансформатора, что вызывает излишние потери в системе электроснабжения.

При определении мощности потерь и энергии в силовых трансформаторах учитываются потери не только активной мощности в самих трансформаторах (см. (6.14)), но и потери активной мощности, возникающие в системе электроснабжения из-за потребления трансформаторами реактивной мощности (приведённые потери), которые определяются по выражению:

, (6.18)

где - приведённые потери ХХ трансформатора, учитывающие потери активной мощности как в трансформаторе, так и создаваемые им в системе электроснабжения в зависимости от потребляемой реактивной мощности; - приведённые потери короткого замыкания; - потери мощности на холостом ходу (приближённо равны потерям в стали трансформатора); - потери мощности при коротком замыкании (приближённо равны потерям в обмотках трансформатора); - коэффициент изменения потерь; - коэффициент загрузки; - расчётная (фактическая) нагрузка трансформатора; - номинальная мощность трансформатора; - реактивная мощность ХХ трансформатора; - реактивная мощность, потребляемая трансформатором при номинальной нагрузке; - ток ХХ трансформатора, %; - напряжение КЗ трансформатора, %.

Графическая интерпретация приведённых потерь мощности изображена на рисунке 9. Кривые (ветви параболы) 1 и 2 – потери мощности в первом и во втором трансформаторах при раздельной их работе; кривая 3 – суммарные потери активной мощности в первом и во втором трансформаторах при параллельной работе; и - приведённые потери ХХ в первом и во втором трансформаторах.

Рис. 9. Зависимость приведённых потерь активной мощности в силовых трансформаторах.

Строят кривые изображённые на рис. 9 на основании уравнения параболы, получаемое на основании (6.18) путём его преобразования:

(6.19)

где , а .

Точки пересечения А, Б, В соответствуют нагрузкам , и . В т. А справедливо равенство потерь в первом и во втором трансформаторах, следовательно экономически целесообразный режим работы двух параллельно работающих трансформаторов, будет определяться равенством:

. (6.20)

В случае одинаковой мощности трансформаторов нагрузка в т. А определяется по выражению:

(6.21)

где N – количество трансформаторов.

Задачу определения целесообразного подключения к группе трансформаторов ещё одного трансформатора решают путём вычисления разности приведённых потерь ( ), после присоединения дополнительного трансформатора по формуле:

(6.22)

здесь индекс означает отношение к группе, состоящей из n трансформаторов, индекс - к группе, состоящей из трансформаторов; индекс означает отношение только к ( )-му, т.е. добавляемому, трансформатору.

Т.к. разность всегда отрицательна, то величина принимает положительные или отрицательные значения. Если величина имеет отрицательное значение, то подключение дополнительного трансформатора является целесообразным.

При подсчёте потерь мощности в силовых трансформаторах, необходимо учитывать потери электрической энергии на охлаждающие установки.