1.3 Потери холостого хода

В режиме холостого хода потребляемая трансформатором активная мощность расходуется только на покрытие потерь в стали магнитопровода и в первичной обмотке от тока холостого хода

, (1.1)

Потери, возникающие при этом в магнитопроводе, называют магнитными и обозначают Р_м. А суммарные потери в режиме холостого хода (при номинальных первичном напряжении и частоте) называют потерями холостого хода и обозначают Р₀:

, (1.2)

где r₁ — активное сопротивление первичной обмотки. Особенностью потерь холостого хода являются их постоянство и независимость от режима нагрузки трансформатора. Действительно, ток холостого хода I₀ определяется геометрической суммой намагничивающей и активной составляющих. Ток I_нам создает основной поток Ф₀, а активная составляющая I_а определяется только потерями в стали от гистерезиса и вихревых токов. Магнитный поток Ф₀ остается постоянным, как бы ни менялся режим нагрузки (токи I₁ и I₂) трансформатора. Следовательно, и ток I_нам останется неизменным при любой нагрузке. Активная составляющая зависит только от магнитных потерь и для данного магнитопровода, выполненного из определенной марки стали (при номинальных первичном напряжении и частоте), является также неизменной. Естественно, что и потери в первичной обмотке от протекания тока I₀ останутся неизменными. Таким образом, при номинальных первичном напряжении и частоте потери холостого хода Р₀постоянны и не зависят от нагрузки трансформатора.Потери электроэнергии холостого хода в силовом трансформаторе, которые определяют за время Т по формуле, тыс. кВт-ч:

, (1.3)

где ΔР_х - потери мощности холостого хода трансформатора при номинальном напряжении U_Н;

U (t) - напряжение в точке подключения (на вводе ВН) трансформатора в момент времени t.

Потери в компенсирующих устройствах (КУ), зависящие от типа устройства. В распределительных сетях 0,38-6-10 кВ используются в основном батареи статических конденсаторов (БСК). Потери в них определяют на основе известных удельных потерь мощности Δр_БCК, кВт/квар:

, (1.4)

где W_{Q БCК} - реактивная энергия, выработанная батареей конденсаторов за расчетный период. Обычно Δр_БCК = 0,003 кВт/квар.

Потери в трансформаторах напряжения. Потери активной мощности в ТН состоят из потерь в самом ТН и во вторичной нагрузке:

, (1.5)

Потери в самом ТН ΔР_1ТН состоят в основном из потерь в стальном магнитопроводе трансформатора. Они растут с ростом номинального напряжения и для одной фазы при номинальном напряжении численно примерно равны номинальному напряжению сети. В распределительных сетях напряжением 0,38-6-10 кВ они составляют около 6-10 Вт[15, 16].

Потери во вторичной нагрузке ΔР_2ТН зависят от класса точности ТН К_ТН. Причем, для трансформаторов напряжением 6-10 кВ эта зависимость линейная. При номинальной нагрузке для ТН данного класса напряжения ΔР_2ТН ≈ 40 Вт. Однако, на практике вторичные цепи ТН часто перегружаются, поэтому указанные значения необходимо умножать на коэффициент загрузки вторичной цепи ТН β_2ТН. Учитывая вышеизложенное, суммарные потери электроэнергии в ТН и нагрузке его вторичной цепи определяют по формулам, тыс. кВтч:

, (1.6)

Потери в изоляции кабельных линий, которые определяют по формуле, кВтч:

, (1.7)

где b_c - емкостная проводимость кабеля, Сим/км;

U - напряжение, кВ;

L_каб- длина кабеля, км;

tgφ - тангенс угла диэлектрических потерь, определяемый по формуле:

, (1.8)

где Т_сл - число лет эксплуатации кабеля;

а_τ- коэффициент старения, учитывающий старение изоляции в течение эксплуатации. Происходящее при этом увеличение тангенса угла диэлектрических потерь отражается второй скобкой формулы.