1.2.4 Определение потерь мощности и электроэнергии в трансформаторах
Как известно,
потери мощности в трансформаторах
состоят из потерь
РК
– потери мощности короткого замыкания
(приближенно их принимают равными
потерям в меди обмоток трансформатора)
и потерь
РХ
– потери мощности холостого хода
трансформатора (в расчётах их принимают
равными потерям в стали трансформатора).
При этом надо учитывать не только потери активной мощности в самих трансформаторах, но и потери активной мощности, возникающие в системе электроснабжения по всей цепочке питания от генераторов электростанций до рассматриваемых трансформаторов из-за потребления трансформаторами реактивной мощности. Эти потери называются приведенными в отличие от потерь в самих трансформаторах
,
(1.19)
и определяются по формуле
,
(1.20)
где
- приведённые потери холостого хода;
– коэффициент
изменения потерь, изменяющихся в пределах
0,02÷-0,12, зависящий от места присоединения
трансформаторов. Для трансформаторов
ГПП или ПГВ,
при-нимается равным 0,05.
- реактивные
потери холостого хода (хх)
,
(1.21)
I
- ток холостого хода (хх) трансформатора,
%
,
(1.22)
- реактивные потери
короткого замыкания;
- напряжение короткого замыкания
трансформатора, %.
Рассчитав потери мощности в трансформаторах определяют расчётную нагрузку на стороне высокого напряжения трансформатора по выражениям
,
(1.23)
,
(1.24)
,
(1.25)
,
(1.26)
Потери электроэнергии в трансформаторах определяют по формуле
,
(1.27)
где
–
число часов работы трансформатора в
году, час, при непрерывном производстве
Тг
= 8760 час;
-
время максимальных потерь, час
,
(1.28)
- число часов
использования максимума нагрузки, для
непрерывного производства.
принимаются равным 4500÷6000 час. Удельная стоимость потерь электроэнергии С0 = 0,3 грн/кВт∙ч.
Реализацию вышеприведенного алгоритма рассмотрим на примере
Пример 1.1
От шин ПГВ – 10 кВ питается нагрузка доменного цеха со следующим составом потребителей и их установленными мощностями:
разливочные машины
– Р
=
9980 кВт; вентиляторы –
Р
= 1670 кВт; грохоты – 2890 кВт; механизмы
газоочистки – Р
= 3440 кВт;
воздухонагреватели – 4770 кВт;
грейферы –
Р
= 2270 кВт; краны рудного двора – 2660 кВт;
механизмы подъёма вагонеток –
Р
= 2790 кВт; насосы подачи воды для охлаждения
– Р
= 6560 кВт.
От шин ПГВ питаются
также сторонние потребители, нагрузка
которых представлена расчётными
значениями Р
= 12930 кВт и Q
= 2570 квар.
Установленная мощность осветительной нагрузки составляет 1770 кВт.
Рассчитать электрические нагрузки, выбрать силовые трансформаторы, определить потери в них и нагрузку на высокой стороне трансформаторов.
Решение
По табл. П.1.1 для
указанных в примере 1.1 потребителей
определяем k
и
и рассчитаем нагрузку разливочных машин
Р
= Р
∙ k
= 9980 ∙ 0,3 = 2994 кВт
Q
= Р
∙
= 2994 ∙ 1.02 = 3054 квар
В табл. 1 приводим расчёт нагрузок остальных потребителей.
Таблица 1 – Расчет электрических нагрузок
Наименование потребителей |
Р кВт |
k |
сosφ/tgφ |
P кВт |
Q ., квар |
S , кВ∙А |
Разливочные машины Вентиляторы Грохоты Механизмы газоочистки Воздухонагреватели Грейферы Краны рудного двора Механизмы подъема вагонеток Насосы подачи воды для охлаждения |
9980
1670 2890 3440
4770 2270 2660
2790
6560 |
0.3
0.95 0.6 0.75
0.6 0.5 0.5
0.4
0.85 |
0.7/1.02
0.87/0.566 0.65/1.17 0.7/1.02
0.82/0.698 0.7/1.02 0.7/1.02
0.75/0.88
0.85/0.62 |
2994
1587 1734 2580
2862 1135 1330
1116
5576 |
3054
898 2029 2632
1998 1158 1357
1096
3457 |
|
Сторонняя нагрузка |
|
|
|
12930 |
2570 |
|
Итого С учетом коэффициента разновременности максимума Нагрузка освещения |
1770 |
0.9 |
1/0 |
33844 32152
1593 |
20249 19237
- |
|
Мощность компенсирующих устройств |
|
|
|
33745 |
19237 -10800
|
|
Суммарная расчетная нагрузка на НН Потери в трансформаторах |
|
|
|
33745
308 |
8437
2862 |
34784 |
Нагрузка на стороне ВН |
|
|
|
34053 |
11299 |
35879 |
,
.,
В результате расчета получены значения нагрузок на низкой стороне трансформатора:
Р = 33745 кВт; Q = 19237 квар.
Расчетный коэффициент реактивной мощности равен
=
=
=
>
,
поэтому необходимо скомпенсировать
реактивную мощность до значения
= 0.25 (см. раздел 1.2.2)
Q
= 33745 ∙ 0.25 = 8436 квар
Q
= 19237 – 8436 = 10801 квар
По [3] выбираем батареи конденсаторов стандартной мощности для внутренней установки типа УКЛ(П) – 6(10) – 900 У3 в количестве 12 штук, суммарной мощностью 900 ∙ 12 = 10800 квар, тогда с учётом КУ
Мощность силовых трансформаторов определим по формуле (1.16). Число трансформаторов принимаем равным 2, т.к. большая часть электроприемникрв доменного цеха относится к потребителям I-й и II-й категориям по надёжности
По [3] выбираем мощность силовых трансформаторов и их технические характеристики.
Выбран трансформатор типа ТРДН – 25000/110:
;
;
;
;
;
;
;
Реальный коэффициент загрузки трансформатора
Используя методику раздела 1.2.4 по формулам (1.19÷1.22) определяем потери в трансформаторах
