Розрахунок втрат електричної енергії в силових трансформаторах

 

Розрахунок втрат енергії в електричній мережі є одним із кроків проведення енергетичного аудиту на підприємстві, загальні методичні підходи якого викладені в [1-6].

Річні змінні втрати електроенергії у трансформаторі, зумовлені втратами к.з., на основі методу числа годин максимальних втрат розраховуються за виразом [7]

 

(1)

 

де S _max, S _н– відповідно максимальне навантаження трансформатора за рік та його номінальна потужність, кВА;

Р _к.з. – втрати к.з. трансформатора, кВт, табл. А.1 додатку А [8];

τ – число годин максимальних втрат, год.

Максимальне навантаження трансформатора за рік S _max може бути розраховане на основі добових графіків навантаження трансформатора, що знімаються для декількох контрольних діб під час проведення енергоаудиту, за виразом

 

(2)

 

де S _{max сер} – середнє для декількох діб максимальне повне навантаження трансформатора, кВА;

k _с– коефіцієнт сезонності навантаження для сезону, в якому проводяться вимірювання, що залежить від виду навантаження, табл. 1 [7, 9].

 

Таблиця 1 – Характеристики графіків навантаження сільськогосподарських підприємств

Вид навантаження	Число годин використання максимального навантаження Т, год	Число годин максмальних втрат τ, год	Коефіцієнт сезонності навантаження k с для сезону
зима	весна	літо	осінь
Тваринницькі комплекси та ферми з виробництва молока			1,0	0,8	0,7	0,9
Тваринницькі комплекси та ферми з виробництва свинини			0,9	1,0	1,0	0,9
Птахоферми			1,0	0,9	0,8	0,9
Тваринницькі комплекси та ферми з виробництва телятини			1,0	0,8	0,6	0,9

 

Число годин максимальних втрат τ визначається на основі річного графіка навантаження трансформатора за формулою

 

(3)

де S_і – повне навантаження трансформатора для і -ого ступеня графіка тривалістю t_і (год), кВА;

N – кількість ступенів графіка навантаження.

У випадку, якщо річний графік навантаження невідомий, число годин максимальних втратможе прийматись за даними табл. 1 [7]. Для сільських споживачів з числом годин використання максимального навантаження Т = 1800 – 3500 год значення τ може бути також розраховане приблизно за формулою [7]

 

(4)

 

Число годин використання максимального навантаження Т залежить від виду споживачів і для деяких сільськогосподарських підприємств наведене в табл. 1 [7]. Воно також може бути визначене на основі річного обсягу споживання активної електричної енергії підприємством W та максимального активного навантаження Р _max

 

(5)

 

Річні умовно-постійні втрати електроенергії у трансформаторі, зумовлені втратами н.х., розраховуються за виразом [7]

(6)

 

де Р _н.х. – втрати н.х. трансформатора, кВт, табл. А.1 додатку А [8];

Т _річ – число годин роботи трансформатора за рік, год. За цілорічної роботи Т _річ=8760 год.

Річні сумарні втрати електроенергії у трансформаторі

 

(7)

Приклад 1. Розрахувати річні втрати електроенергії у двох трансформаторах типу ТМ-630/10, що встановлені на двотрансформаторній підстанції 10/0,4 кВ, яка живить навантаження виробничих приміщень сільськогосподарського підприємства з виробництва молока. Однолінійна схема зовнішніх електричних мереж 0,38 кВ, які знаходяться на балансі підприємства, зображена на рис. 1. Прийняти, що трансформатори знаходяться під напругою цілорічно (Т _річ=8760 год). Річна вхідна електроенергія в електричні мережі 0,38 кВ підприємства складає W _0,38 = 1500 тис. кВт·год (за сумою показів лічильників, що встановлені на стороні 0,4 кВ підстанції 10/0,4 кВ). Дані добових графіків навантаження трансформаторів, що отримані для трьох контрольних діб під час проведення енергоаудиту, наведені в табл. 2 (для спрощення розрахунків графіки навантаження прийнято однаковими для обох трансформаторів). В розрахунках взяти до уваги, що знімання графіків навантаження проводилось влітку.

 

 

 

Рисунок 1 – Однолінійна електрична схема зовнішніх електричних мереж 0,38 кВ ферми з виробництва молока (до прикладу 6.1)

 

Таблиця 2 – Дані добових графіків навантаження трансформаторів (до прикладу 1)

Доба та вид навантаження

Величина навантаження (кВт, кВАр, кВА) для години доби

Р

Q

Р

Q

Р

Q

Scер

 

Продовження таблиці 2

Доба та вид навантаження

Величина навантаження (кВт, кВАр, кВА) для години доби

Р

Q

Р

Q

Р

Q

Scер

 

За даними графіків навантаження трансформаторів, розраховуємо їх середнє для трьох діб (N =3) повне навантаження для кожної і -ої години доби (останній рядок у табл. 2) за виразом

де S _{n і} – повне навантаження для і -ої години n -ої доби

З табл. 2 видно, що середнє для декількох діб максимальне повне навантаження трансформаторів відповідає 11 годині і складає S _{max сер} = 185 кВА. За табл. 1 для навантаження ферм з виробництва молока визначаємо коефіцієнт сезонності для літнього періоду k _с =0,7 та число годин максимальних втрат τ = 3870 год. Максимальне повне навантаження трансформаторів за рік за виразом (2)

Для трансформатора типу ТМ-630/10 потужністю S _н = 630 кВА з табл. А.1 додатку А Р _к.з. = 7,6 кВтта Р _н.х.= 1,31 кВт. Річні змінні втрати електроенергії у кожному з трансформаторів за виразом (1)

Річні умовно-постійні втрати електроенергії у кожному з трансформаторів за виразом (6)

Річні сумарні втрати електроенергії у кожному з трансформаторів за виразом (7)

Річні втрати у двох трансформаторах

Річне надходження електроенергії в електричні мережі підприємства з урахуванням втрат у трансформаторах

Відносні втрати електроенергії у трансформаторах