2 Лабораторная работа № 2 Ознакомление с методикой расчёта потерь мощности и энергии трансформатора

Цель: приобрести навыки в расчёте потерь мощности и энергии в трансформаторе и дать понятие, что трансформатор является потребителем электроэнергии

Задание

1) изучить устройство и принцип работы трансформатора;

2) определить потери мощности и электроэнергии трансформатора.

Оборудование и материалы

1. трансформатор силовой согласно задания.

Методические указания

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах состоят из потерь активной и потерь реактивной мощности.

Потери активной мощности состоят из двух составляющих:

- потери, идущих на нагревание обмоток трансформатора , зависящих от тока нагрузки:

- потери, идущих на нагревание стали , не зависящих от тока нагрузки. Потери мощности, идущие на нагревание обмоток трансформатора.

При этом полные активные потери

,

где Rт – активное сопротивление обмоток трансформатора, Ом, определяемое по величине потерь в меди ,кВт, мощности трансформатора Sном., кВ·А, номинальному напряжению Uном., кВ, обмотки трансформатора, присоединённой к рассчитываемой линии

С помощью каталожных данных потери мощности в трансформаторах можно определить иначе. Если даны потери короткого замыкания , соответствующие потерям в меди при номинальной нагрузке трансформатора Sном. и известна его фактическая загрузка S, то активные потери

,

где

- коэффициент загрузки трансформатора

,

Потери реактивной мощности состоят из двух составляющих:

- потери, вызванные рассеиванием магнитного потока в трансформаторе , зависящие от квадрата тока нагрузки;

- потери, идущие на намагничивание трансформатора , не зависящие от тока нагрузки, которые определяются током холостого хода (i х.х. или iо)

Потери мощности, вызванные рассеиванием магнитного потока,

При этом полные реактивные потери

,

где Хт – реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением короткого замыкания Uк.з. и сопротивлением Хт

- потери холостого хода

Сопротивление Хт, Ом, и реактивные потери, квар, трансформатора могут быть определены по каталожным данным

,

,

где Uк.з.- напряжение короткого замыкания, %;

I x.x. – ток холостого хода трансформатора, %;

Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВ·А

где К₃ - коэффициент загрузки;

S – максимальная расчетная мощность, кВ·А

Потери электроэнергии в стали определяют потерями мощности при холостом ходе

и временем включения трансформатора ТВ

Потери электроэнергии в меди можно определить по потерям мощности меди, максимальной нагрузке Sмакс. и времени потерь , найденным по кривой зависимости

,

где Cos принимают неизменным за определённое время (сутки, год, и т.д.);

Тм – время использования максимума нагрузок, ч

Суммарные активные потери электроэнергии

Суммарные реактивные потери электроэнергии.

Эти потери определяют по реактивным потерям с учётом времени потерьи временем включения трансформатораТв

Порядок выполнения работы

По данным таблицы 4 индивидуальных заданий, согласно номера студента в журнале выбирается вариант задания, модель и мощность трансформатора и другие данные согласно индивидуального задания.

По справочной литературе для данной модели трансформатора выбираются значения Рх.х.; Рк.з.; iх.х.; Uк.з.

Общую величину потерь активной мощности (Рт, кВт) в трансформаторе определяют по формуле

Рт = Рм + Рст = Рст + К²­₃Рм,

где Рст – потери в стали, кВт, при Uном. от нагрузки не зависят, а зависят только от мощности трансформатора:

Рст  Рх.х.,

Рм – потери в обмотках, кВт, при номинальной нагрузке трансформатора зависят от нагрузки:

Рм  Рк.з.

Кз – коэффициент загрузки трансформатора.

Общую величину потерь реактивной мощности трансформатора определяют по формуле:

,

где S ном. – коэффициент загрузки трансформатора;

ix.x. – ток холостого хода трансформатора, %;

Uк.з. – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Определяем полные потери мощности в трансформаторе

Определяем общие потери активной энергии, кВт·ч, в трансформаторе по формуле

,

где Рст – потери мощности при холостом ходе трансформатора

Рст  Рх.х.;

Тв – время включения трансформатора;

Рм – потери мощности в меди при максимальной нагрузке

Рм  Рк.з.;

 - время максимальных потерь – условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий непрерывно, создаёт потери энергии, равные действительным потерям энергии за год. Находится по графику, согласно Соs  и Тм., где Тм – время использования максимума нагрузок – условное число часов, в течение которых работа с максимальной нагрузкой передаёт за год столько энергии, сколько при работе по действительному графику.

Суммарные реактивные потери электроэнергии в трансформаторе определяем по формуле

Полные потери энергии в трансформаторе определяем по формуле

Ответы в решении записываем следующим образом:

Рт. = Wа.т.=

Qт. = Wр.т.=

Sт.= Wт. =

Таблица 4 – Индивидуальные задания на практическую работу № 2

Вариант	Трансформатор (место установки)	Кз	Соs	Тм, ч	Тв, ч	Дополнительные сведения
1	2	3	4	5	6	7
1	ТМН-1600/10/0,4КТП	0,8	0,85	4500	4000	КТП-комплектная
2	ТМН-1,6/35/10,5ГПП	0,82	0,8	7000	4500	трансформаторная
3	ТМН-2500/10/0,4	0,84	0,75	3500	5000	подстанция
4	ТМН-2,5\35\10,5ГПП	0,86	0,7	7500	5500	ГПП –главная
5	ТРДН-25/115/10,5/6,3ГПП	0,88	0,65	4000	6000	Понизительная
6	ТДН-32/115/38,5УРП	0,9	0,6	8000	6500	Подстанция
7	ТД-40/121/10,5ГПП	0,85	0,9	5000	7000	ЭС-электростанция
8	ТРДНС-63000/20\6,3ЭС-ГРУ	0,87	0,85	7000	7500	УРП-узловая
9	ТДТН-40/115\38,5\11УРП	0,85	0,8	5000	8000	распределительная
10	ТРДНС-40000/27/6,3ЭС-ГРУ	0,83	0,75	6000	7500	подстанция
11	ТМН-6,3/35/10,5ЭС-БЛ	0,81	0,7	4500	7000	ГРУ-генераторное
12	ТМ-1,0/35\10,5ГПП	0,79	0,65	5000	6500	распределительное
13	ТМН-1000\10/0,4КТП	0,77	0,6	3500	6000	устройство
14	ТМ-4,0/35\10,5ЭС-БЛ	0,75	0,65	4000	5500	БЛ-блочный
15	ТМ-1000/10/0,4КТП	0,73	0,7	3500	5000
16	ТМ-0,63/35/0,4КТП	0,71	0,75	4000	4500
17	ТМ-1000/10/0,4КТП	0,7	0,8	3000	4000
18	ТСЭ-630/10/0,4КТП	0,75	0,85	3500	4500
19	ТДТН-25/115/38,5/11УРП	0,8	0,9	4000	5000
20	ТДТН-63/115/38,5/11УРП	0,85	0,95	4500	5500
21	ТДН-32/115/35УРП	0,9	0,9	5000	6000
22	ТРДНС-40000/20/10,5ЭС-ГРУ	0,87	0,85	4500	6500
23	ТРДНС-32000/20/6,3ЭС-БЛ	0,84	0,8	6000	7000
24	ТДН-32/115/38,5УРП	0,81	0,75	6500	7500
25	ТД-40/38,5/10,5ЭС-БЛ	0,78	0,7	5500	8000
26	ТМН-6,3/115/11ГПП	0,75	0,8	6000	7500
27	ТРДНС40000/20/10,5ЭС-БЛ	0,72	0,65	4500	7000
28	ТМ-4,0/35/10,5ГПП	0,7	0,6	4000	6500
29	ТМН-1000/10/0,4КТП	0,75	0,7	3500	6000
30	ТМН-4,0/35/10,5ГПП	0,8	0,8	4000	5500

 = F(Соs, Тм)

определяется по графику (рисунок 5)

, ч

Тм, ч

Рисунок 5 - График зависимости  = F(Cos, Тм)

Контрольные вопросы

1 Какие потери мощности существуют в трансформаторах?

2 От чего зависят и как определяются потери реактивной мощности в трансформаторах?

3 Как определяются потери активной мощности в трансформаторах?

4 Сделать вывод к работе.