2.2 Определения потерь мощности и энергии в трансформаторе за год

Рассчитаем 1 вариант с трансформатором 16000 кВА.

Определяем потери реактивной мощности холостого хода:

Q_хх = S_тр * I_хх / 100 (2.2)

где: S_тр – номинальная мошность трансформатора

I_хх - ток холостого хода [%].

Q_хх- потери реактивной мощности холостого хода [кBА].

Q_хх = S_тр * I_хх / 100 = 16000 MBA* 0,7% / 100 = 112 кВар

Определяем потери активной мощности холостого хода:

ΔР_хх' = ΔР_хх + К_и.п • ΔQ_хх (2.3)

где: ΔР_хх - потери активной мощности при холостом ходе трансформатора [кВт].

К_и.п = 0,05- коэффициент изменения потерь, задается энергосистемой;

ΔРхх' = ΔРхх + К и п • ΔQxx = 18 кВт + 0,05 • 112 кВар = 23,75 кВт

Определяем потери реактивной мощности при коротком замыкании:

ΔQ_кз = S К _тр.ном * U_к / 100 ΔQ_хх (2.4)

где: ΔQ_кз - потери реактивной мощности при коротком замыкании [кВар].

U_к - напряжение короткого замыкания трансформатора [%].

ΔQ_кз = S К _тр.ном * U_к / 100 ΔQ_хх = 16000 кВА * 10,5 / 100 = 1696 кВар

Определяем потери активной мощности при коротком замыкании:

ΔР_кз' = ΔР _кз + К _и • ΔQ _кз (2.5)

где: ΔР_кз' - потери активной мощности при коротком замыкании [кВт];

ΔР_кз - потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора [кВт].

ΔР_кз' = ΔР _кз + К _и • ΔQ _кз = 85кВт + 0,05*1696 кВар = 169,8 кВт

Рассчитываем нагрузку при которой необходимо переходить на работу с двумя трансформаторами:

S_э = S_тр * √ (n * ( n –1 ) * ΔР_хх') / ΔР_кз' (2.6)

где: n - число трансформаторов [шт];

S_э - нагрузка при которой необходимо переходить на работу с двумя трансформаторами [кВА].

S_э = S_тр * √ (n * ( n –1 ) * ΔР_хх') / ΔР_кз' = 16000 * √ (2 * ( 2 –1 ) * 23,75 ) / 169,8 = 8462,483 кВА.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на каждой ступени годового графика:

К_з = S' / ( S_тр * n ) (2.7)

где: n – соответствующее количество параллельно работающих трансформаторов

Определяем приведённые потери мощности в одном трансформаторе:

ΔР' = ΔР_хх' + К_з² * ΔР_кз' (2.8)

Определяем приведённые потери в двух параллельно работающих трансформаторах:

ΔР' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' (2.9)

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 20% нагрузке:

S_20% = S' * 20% (2.10)

S_20% = S' * 20% = 21498,143 * 0,2 = 4299,629 кВА

Так как переходить на работу с двумя трансформаторами рекомендуется при мощности Sэ = 8462,483 кВА, то на данной ступени работаем на одном трансформаторе;

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 20% годового графика:

К_тр = S_20% / (S_тр * n ) (2.11)

К_тр = S_20% / (S_тр * n ) = 4299,629 кВа / (16000 кВ * 1) = 0,26

Определяем приведённые потери мощности в одном трансформаторе на ступени 20% годового графика:

ΔР_20%' = ΔР_хх' + К_з² * ΔР_кз' = 18 кВт+0,26² • 85 кВт = 24,138 кВт

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 30% нагрузке:

S_30% = S' * 30% = 21498,143 * 0,3 = 6449,44 кВА

Так как переходить на работу с двумя трансформаторами рекомендуется при мощности Sэ = 8462,483 кВА, то на данной ступени работаем на одном трансформаторе.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 30% годового графика:

К_З = S_30% / ( S_тр * n ) = 6449,44 кВа / (16000 кВ * 1) = 0,40

Определяем приведённые потери мощности в одном трансформаторе на ступени 30% годового графика:

ΔР_30%' = ΔР_хх' + К_з² * ΔР_кз' = 18 кВт+0,40² • 85 кВт = 31,81 кВт

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 50% нагрузке:

S_50% = S' * 50% = 21498,143 * 0,5 = 10749,071 кВА

Так как переходить на работу с двумя трансформаторами рекомендуется при мощности Sэ = 8462,483 кВА, то на данной ступени, и на всех последующих, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 50% годового графика:

К_З = S_50% / ( S_тр * n ) = 10749,071 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,335.

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 50% годового графика:

ΔР_50%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 кВт + 2 * 0,33² • 85 кВт = 35,182 кВт

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 60% нагрузке:

S_60% = S' * 60% = 21498,143 * 0,6 = 12898,885 кВА

На данной ступени, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 60% годового графика:

К_З = S_60% / ( S_тр * n ) = 12898,885 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,40

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 60% годового графика:

ΔР_60%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 кВт + 2 * 0,40² • 85 кВт = 63,622 кВт.

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 70% нагрузке:

S_70% = S' * 70% = 21498,143 * 0,7 = 15048,7 кВА

На данной ступени, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 70% годового графика:

К_З = S_70% / ( S_тр * n ) = 15048,7 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,47

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 70% годового графика:

ΔР_70%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 кВт + 2 * 0,47² • 85 кВт = 73,596 кВт.

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 80% нагрузке:

S_80% = S' * 80% = 21498,143 * 0,8 = 17198,51 кВА

На данной ступени, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 80% годового графика:

К_З = S_80% / ( S_тр * n ) = 17198,51 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,537

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 80% годового графика:

ΔР_80%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 кВт + 2 * 0,537² • 85 кВт = 85,105 кВт.

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 90% нагрузке:

S_90% = S' * 90% = 21498,143 * 0,9 = 19348,328 кВА

На данной ступени, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 90% годового графика:

К_З = S_90% / ( S_тр * n ) = 19348,328 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,605

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 90% годового графика:

ΔР_90%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 кВт + 2 * 0,605² • 85 кВт = 98,149 кВт.

Определяем мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 100% нагрузке:

S_100% = S' * 100% = 21498,143 * 1,0 = 21498,143 кВА

На данной ступени, работаем на двух трансформаторах.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора на ступени 100% годового графика:

К_З = S_100% / ( S_тр * n ) = 21498,143 кВа / (16000 кВ * 2) = 0,67

Определяем приведённые потери мощности в двух трансформаторах на ступени 100% годового графика:

ΔР_100%' = 2 * ΔР_хх' + 2 * К_з² * ΔР_кз' = 2 * 18 + 2 * 0,67² • 85 = 112,727 кВт.

Определяем расход энергии для трансформаторов:

ΔW = ΔР' * Δt (2.12)

где: ΔW - расход энергии для трансформатора [кВт-ч] в течение времени

Δt - длительность ступени годового графика [час].

ΔW _20% = 24,138 кВт • 1460 ч = 35241,48 кВт • час

ΔW _30% = 31,81 кВт • 2190 ч = 69663,9 кВт • час

ΔW _50% = 35,182 кВт • 730 ч = 25682,86 кВт • час

ΔW _60% = 63,622 кВт • 730 ч = 46444,06 кВт • час

ΔW _70% = 73,596 кВт•1460ч = 107450,16 кВт • час

ΔW _80% = 85,105кВт • 730 ч = 62126,65 кВт • час

ΔW _90% = 98,149 кВт • 730 ч = 71648,77 кВт • час

ΔW _100% = 112,727кВт • 730 ч = 82290,71 кВт • час

Определяем общие потери энергии в трансформаторах за год:

ΔW_год = Σ W _i (2.13)

ΔW_{год 16 000} = Σ W_i = 35241,48 + 69663,9 + 25682,86 + 46444,06 + 107450,16 + 62126,65 + 71648,77 + 82290,71 = 500548,59 кВт • час

Аналогичным образом рассчитываем второй вариант с трансформаторами на 25000 кВА.

Переходить на работу с двумя трансформаторами рекомендуется при мощности Sэ =13222,6296875 кВа, при мощность нагрузки на ступени годового графика соответствующей 70% нагрузке переходим на работу с двумя трансформаторами.

Определяем общие потери энергии в трансформаторах за год:

ΔW_{год 25 000} = 41682,222 + 72239,981 + 34444,441 + 41569,994 + 78290,184 + 57228,875 + 62734,994 + 68888,884 = 389801,626 кВт-ч