2 Визначення втрат електроенергії в трехобмоточном трансформаторі

Для розрахунку втрат, необхідний ряд каталожних чи фактичних даних.

Каталожні чи паспортні:

• номінальна потужність трансформатора S_НОМ, (кВА);

• потужність обмоток вищої, середньої і нижчої напруги

Sв.н. = Sном; Sсн; Sнн (у чи паспорті каталозі дані у відсотках номінальної потужності), ква;

• утрати холостого ходу при номінальній напрузі (Рх.х., квт;

• утрати короткого замикання обмоток вищої, середньої і нижчої напруг при повному навантаженні обмотки (Рвн, (Рсн, (Рнн, квт;

• фактичні чи розрахункові:

а) електроенергія, що пройшла через обмотки вищої, середньої і низької напруг;

б) повне число годин роботи трансформатора (приймається, як і у випадку розрахунку втрат у двухобмоточном трансформаторі) _р, ч;

По цим вихідним даним визначають середньозважений cos_СР на сторонах вищої, середньої і нижчої напруг: cos_{СР (В.Н)}, cos_{СР (С.Н)}, cos_{СР (Н.Н)}.

Середньозважені коефіцієнти потужності визначають за показниками лічильників активної і реактивної енергії. При відсутності лічильників реактивної енергії, також як і у випадку двухобмоточных трансформаторів, за cos_СР приймається фактичний коефіцієнт ступеня компенсації реактивної потужності.

Коефіцієнти навантаження кожної обмотки трансформатора визначимо по формулах:

К(в.н) = Wa(в.н) / (S(в.н)_Пcos_СР(в.н)); (3.134)

К(с.н) = Wa(с.н) / (S(с.н)_Пcos_СР(с.н)); (3.135)

К(н.н) = Wa(н.н) / (S(н.н)_Пcos_СР(н.н)). (3.136)

Втрати активної енергії в трехобмоточном трансформаторі визначимо по формулі:

Wa = Рх.х._П + (Р(в.н)К²(в.н)+ (Р(с.н)К²(с.н)+ (Р(н.н)К²(н.н)) _р (3.137)

Утрати реактивної енергії в трехобмоточном трансформаторі визначимо по формулі:

Vp = Qх.х._П + (Q(в.н) ²(в.н)+ (Q(с.н) ²(с.н)+ (Q(н.н) ²(н.н)) _р (3.138)

 _(ВН) = Vpт_(В.Н) / (Sном_(в.н)_Пsin_СР) (3.139)

 _(ВН) = Vpт_(В.Н) / (Sном_(в.н)_Пsin_СР) (3.140)

 _(ВН) = Vpт_(В.Н) / (Sном_(в.н)_Пsin_СР) (3.141)

3.1.4.3 Визначення непродуктивних втрат у реакторах

Втрати активної потужності, квт у трьох фазах реактора визначаємо по формулі:

(3.142)

Втрати реактивної потужності, квар у трьох фазах реактора:

(3.143)

де Рн.ф. – втрати активної потужності в одній фазі реактора

при номінальному завантаженні, кВт;

(Qн.ф. – утрати реактивної потужності в одній фазі реактора

при номінальному завантаженні, кВт;

 - коефіцієнт завантаження, дорівнює відношенню фактичної

завантаження реактора до номінального.

Втрати активної енергії (квт• ч) у трьох фазах реактора:

W_а.р = • Тр (3.144)

Утрати реактивної енергії (квар• ч) у трьох фазах реактора визначаємо по формулі:

V_р.р = • Тр (3.145)

де Тр – відповідне дійсному, число годин роботи реактора за розрахунковий період.

3.1.4.4 Визначення непродуктивних втрат у компенсуючих пристроях

Для економічного режиму роботи системи електропостачання, необхідно прагнути до зменшення переданої реактивної потужності по мережах шляхом:

1. організації роботи енергетичного господарства споживачів;

2. організації режиму роботи струмоприймачів;

3. упорядкування технологічного процесу;

4. установки спеціальних пристроїв, що компенсують.

До основних пристроїв, що компенсують, відносяться конденсатори для підвищення коефіцієнта потужності, синхронні компенсатори, синхронні двигуни, випрямлячи з випереджальним кутом зрушення фаз струму щодо напруги, статично керовані пристрої, що компенсують, (вентильні і феромагнітні).

У дійсних методиці розглядаються розрахунки параметрів не всіх пристроїв, що компенсують, а тільки конденсаторних установок (КУ), як найбільш розповсюджених компенсаторів реактивної потужності (КРМ).

Визначення потужності конденсаторних установок

Сумарна потужність КУ напругою до і вище 1000В визначається по формулі:

Q_КУ = Рср(tg ₁ - tg ₂), кВАр. (3.146)

де Рср – середньорічне активне навантаження замовника електричної енергії, квт;

tg ₁ – тангенс кута зрушення фаз до компенсації, що відповідає середньозваженому природному коефіцієнту потужності підприємства за рік;

tg ₂– тангенс кута зрушення фаз після компенсації, що відповідає нормативному середньозваженому коефіцієнту потужності підприємства за рік за умовами енергопостачальної організації.

За показниками лічильників активної і реактивної енергії потужність КУ визначається по формулі:

Q_КУ = , квар (3.147)

де V – річна витрата реактивної енергії, кВАргод;

W- річна витрата активної енергії, квт*година;

Т – число годин роботи підприємства.

При перевірці правильності потужності КУ розрахунковим значенням, необхідно визначити фактичну потужність конденсаторів при включенні їх у мережу по формулі:

Qф =Q_Н , кВАр. (3.148)

де Q_Н – номінальна потужність конденсатора, квар;

Uн – напруга мережі в точці підключення, кв;

Uс – напруга конденсатора, кв.

Реактивна потужність конденсатора визначається по формулі:

Qc =wCU²c10^-3= (1/wc)I²10 ^-3, квар. (3.149)

де З -ємність конденсатора, мкф (для трифазного конденсатора З дорівнює сумі емкостей усіх трьох фаз, мкф);

I – струм, що протікає через конденсатор, ка;

w=314 – кругова частота.

У результаті проведених обчислень визначаємо:

При з'єднанні зіркою потужність трифазної КУ дорівнює:

Qку = (1/3)  wCU²c10^-3, квар. (3.150)

При з'єднанні трикутником потужність трифазної КУ дорівнює:

Q^/ку = wCU²c10^-3, кВАр. (3.151)

Втрати активної потужності в конденсаторах визначаються по формулі:

P = tg Qку, кВт. (3.152)

де Qку – потужність КУ, квар;

tg - тангенс кута діелектричних утрат.

Для КУ на напругу вище 1000 В, tg = 0.0025, а для КУ на напругу до 1000 В, tg = 0.035.

При неефективному використанні КУ виникають переструми реактивної енергії між постачальниками електроенергії і споживачами, за що споживач оплачує спожиту реактивну енергію відповідно до наказу Мінтоплива й енергетики №19.01.01 і Методикою визначення неефективності використання паливно-енергетичних ресурсів М-00013 184.0.022-01, затвердженої наказом Госкоменергозбереження №113 від 26.10.01 р.

Втрати електричної енергії визначаються по формулі:

Е = КсА(tg ₁ - tg ₂), кВАргод (3.153)

де Кс – економічний еквівалент реактивної потужності;

А – споживання активної електроенергії, кВтгод;

tg ₁,tg ₂ – тангенси кутів, що відповідають фактичному cos і нормованому cos = 0,97.

Сумарні непродуктивні втрати електроенергії при експлуатації КУ будуть дорівнювати сумі (Е+ P), кВтч.