Лабораторная работа №4 расчет потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе

Цель: получение практических навыков по расчету потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе.

Подготовка к работе:

1. Пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

2. Ознакомиться с описанием работы, методикой расчета.

3. Выполнить задание.

Исходные данные: приведены в таблице 1 по вариантам.

1. Методика расчета

• Общую величину потерь (∆Р_Т) активной мощности (кВт) в трансформаторе определяют по формуле

∆Р_т=∆Р_ст+∆Р_обК₃²,

где ∆Р_СТ — потери в стали, кВт; при V_номот нагрузки не зависят, а зависят только от мощно­сти трансформатора;

∆Р₀б — потери в обмотках, кВт; при номинальной нагрузке трансформатора зависят от нагрузки

∆Р_об ≈ ∆Р_КЗ (потери КЗ, кВт); ∆Р_СТ ≈ ∆Р_ХХ;

К₃— коэффициент загрузки трансформатора, отн. ед. Это отношение фактической на­грузки трансформатора к его номинальной мощности:

К_З = S_ф / S_Т

• Общую величину потерь (∆Q_Т) реактивной мощности (квар) в трансформаторе опреде­ляют по формуле

∆Q_Т = ∆Q_СТ + ∆Q_рас ∙ К_З²;

где ∆Q_СТ — потери реактивной мощности на намагничивание, квар. Намагничивающая мощность н зависит от нагрузки,

∆Q_СТ ≈ i_xx ∙ S_Н.Т ∙ 10^-2;

∆Q_рас – потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной нагрузке,

∆Qрас ≈ u_кз ∙ S_Н.Т ∙ 10^-2;

i_xx – ток холостого хода трансформатора, %;

u_кз – напряжение короткого замыкания, %;

S_Н.Т – номинальная мощность трансформатора, к В∙А.

Значения ∆Р_об, ∆Р_ХХ, i_xx, u_кз берут по данным каталогов для конкретного трансформатора.

• На основании потерь мощности можно определить потери электроэнергии. Для определения потерь электроэнергии применяют метод, основанный на понятиях времени использования потерь (τ) и времени использования максимальной нагрузки (Т_М).

Время использования потерь (τ) – условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.

Время использования максимальной нагрузки (Т_М) – условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передает за год столько энергии, сколько при работе по действительному графику.

τ = F (cos φ, T_M) определяется по графику (рисунок 1).

Рисунок 1 – График зависимости τ = F (cos φ, T_M)

• Общая потеря активной энергии (кВт • ч) в трансформаторе определяется по формуле

∆W_а.Т = ∆W_СТ + ∆W_o6=∆P_CTt + ∆P_o6K_З²τ.

• Общая потеря реактивной энергии (квар • ч) в трансформаторе определяется по формуле

∆W_р.Т = S_н.Т (i_xxt +u_кзК_З²τ)∙10^-2.

2. Пример

Дано:

Трансформатор — ЭС-Бл.

ТД 80000-220/10,5

∆Р_ХХ = 79 кВт

∆Ркз= 315кВт

u_кз=11 %

i_xx = 0,45 %

К_З= 0,99

cos φ = 0,8

Т_м=5000 ч

t = 5500 ч

Требуется:

• определить потери мощности за год (∆Р_Т, ∆Q_T, ∆S_T);

• определить потери энергии за год (∆W_а.Т, ∆W_р.Т, ∆W_Т).

Решение:

• Определяются потери активной мощности в трансформаторе

∆Р_т=∆Р_ст+∆Р_обК₃² = 79+315∙0,99² = 387,7 кВт ≈ 3,9∙10² кВт;

∆Р_об ≈ ∆Р_КЗ = 79 кВт;

∆Р_СТ ≈ ∆Р_ХХ = 315 кВт;

• Определяются потери реактивной мощности в трансформаторе

∆Q_Т = ∆Q_СТ + ∆Q_рас ∙ К_З² = 3,6∙10² + 88∙10² ∙0,99² = 89,9∙10² квар;

∆Q_СТ ≈ i_xx ∙ S_Н.Т ∙ 10^-2 = 0,45∙80000∙10^-2 квар;

∆Qрас ≈ u_кз ∙ S_Н.Т ∙ 10^-2 = 11∙80000∙10^-2 квар.

• Определяются полные потери мощности в трансформаторе

∆S_Т = √(∆Р_Т² + ∆Q_Т²) = √((3,9∙10²)² + (89,9∙10²)²) = 90,1∙10²кВ∙А

• Определяются потери активной энергии в трансформаторе

∆W_а.Т = ∆W_СТ + ∆W_o6=∆P_CTt + ∆P_o6K_З²τ = 79∙5500+315∙0,99∙3500 = 1,5∙10⁶ кВт ∙ ч.

По графику рисунок 1 определяется

τ = F (cos φ, T_M) = F(0,8;5000) = 3500 ч.

• Определяются потери реактивной энергии в трансформаторе

∆W_р.Т = S_н.Т (i_xxt +u_кзК_З²τ)∙10^-2 = 80000∙(0,45∙5500+11∙0,99²∙3500)∙10^-2 = 32,2∙10⁶квар∙ ч.

• Определяются полные потери энергии в трансформаторе

∆W_Т =√( ∆W_а.Т, ∆W_р.Т) = √((1,5∙10⁶)²+(32,2∙10⁶)²) = 34,5∙10⁶кВ∙А∙ч.

Ответ: Годовые потери в блочном трансформаторе электростанции:

∆Р_т= 3,9∙10² кВт; ∆W_а.Т = 1,5∙10⁶ кВт ∙ ч;

∆Q_Т = 89,9∙10² квар; ∆W_р.Т = 32,2∙10⁶квар∙ ч;

∆S_Т = 90,1∙10²кВ∙А∆W_Т = 34,5∙10⁶кВ∙А∙ч.