+7 (495) 981-9839
+7 (495) 642-5882

Rus Eng
Заказ обратного звонка
Заказ обратного звонка
заказать звонок тел.: +7 (495) 981-9839
+7 (495) 642-5882
+7 (498) 653-4068
sales@khomovelectro.ru
Отправить заявку
Компания «Хомов электро» — завод-изготовитель, имея многолетний опыт работы на рынке электротехнического оборудования по производству конденсаторных установок и налаженные прямые поставки комплектующих высокого качества для компенсации реактивной мощности от мировых производителей, — признанных лидеров в своих отраслях бизнеса, готова оперативно и качественно выполнить ваш заказ на изготовление и поставку оборудования в срок.
большой опыт работы
качество продукции
оперативность выполнения
индивидуальный подход

Влияние коэффициента мощности на потери в силовом трансформаторе


	
		
			 

Введение

Под потерями электроэнергии понимается процесс, при котором электрическая энергия преобразуется в другой вид энергии и рассеивается, не совершая никакой нужной и полезной работы.

Одним из факторов, влияющих на потери электроэнергии при её передаче, является величина cos⁡(φ)  в сети. Отклонение этой величины от нормированной ведёт к излишним активным потерям в элементах сети, в том числе трансформаторах. Одним из эффективных способов коррекции cos⁡(φ)  и как следствие снижения потерь являются мероприятия по компенсации реактивной мощности.

Нагрузочные потери в элементах сети

Энергосистема является совокупностью различных элементов, таких как генераторы, силовые трансформаторы, линии, нагрузка и т.д. Каждый элемент с точки зрения электротехники представляет собой сопротивление, имеющее активную и реактивную составляющую. При этом при протекании тока через реактивную составляющую (индуктивную или емкостную), энергия периодически преобразуется из электрической энергии в энергию поля и обратно без рассеивания и потерь. Поэтому потери энергии непосредственно в реактивной составляющей сопротивления отсутствуют.  

Основное же потребление и потери электроэнергии связанны с активной составляющей сопротивления всех элементов сети. Потребление полезной мощности связанно с активным сопротивлением нагрузки, а потери с активным сопротивлением других элементов сети.

При передаче и потреблении электроэнергии активная мощность, выделяющаяся на элементе равна:

где I – ток, протекающий по активной составляющей сопротивления элемента сети;

      R  – активная составляющая сопротивления элемента сети.

Т.к. сопротивление нагрузки на порядок больше сопротивления других элементов: трансформаторов и линий – то полный ток по большей части зависит именно от полного сопротивления нагрузки. Из рис. 1 видно, что через активное сопротивление передающих энергию элементов течет полный ток I , являющийся векторной суммой активной I  и реактивной I  составляющей тока нагрузки. Поэтому на элементах выделяется и рассеивается мощность, зависящая и от активного и от реактивного сопротивления нагрузки. Эта мощность именуется нагрузочными потерями. Таким образом, реактивная нагрузка оказывает непосредственное влияние на потери энергии в элементах сети.

1.jpg

Рис.1. Схема замещения для линии и нагрузки

В трёхфазных системах нагрузочные потери в элементе системы (трансформатор, линия)  определяются как:

Полная мощность S, передаваемая по элементу, линейный ток Iл, фазный ток Iф, фазное Uф  и  линейное  напряжения связаны соотношением:

Исходя из вышеуказанных соотношений, получим:

В сети переменного тока отношение активной мощности P  к полной мощности S выражается безразмерной величиной cos⁡(φ). В свою очередь полная мощность с активной мощностью связанна соотношением:

Из соотношений (5), (6) получим:

Потери в силовом трансформаторе

Активные потери в силовом трансформаторе обусловлены сопротивлением его обмоток. При этом эти потери можно разделить на два типа:

  1. Условно постоянные потери – потери холостого хода, независящие от нагрузки.
  2. Нагрузочные потери, связанные с протеканием тока нагрузки через сопротивление обмоток.

Нагрузочные потери в силовом трансформаторе описываются выражением (7), где одной из влияющих величин является cos⁡(φ).  Поэтому для оценки влияния этой величины на потери в трансформаторе можно рассматривать именно нагрузочную составляющую потерь.

Силовой трансформатор обладает активным и реактивным сопротивлением, при их расчете нужно отталкиваться от схемы замещения  трансформатора. Схемы замещения для различных видов трансформаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Схемы замещения и расчетные выражения для силовых трансформаторов

Наименование Исходная схема Схема замещения Расчетные выражения
Двухобмоточный трансформатор

Трехобмоточный трансформато





Из соотношения (7) и расчетных выражений в таблице 1 получим выражения для расчета потерь в силовом трансформаторе:

где P – активная мощность, передаваемая через трансформатор;

      ∆Pкз – потери короткого замыкания.

Для трёхобмоточного трансформатора мощность потерь находится для каждой ветви в схеме замещения отдельно.

Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе от cos⁡(φ)  отображена на рис. 2. Вертикальная ось определяет процентное отношение потерь при заданном значении cos⁡(φ)  к потерям при cos⁡(φ) = 0,6.

2.jpg

Рис.2 Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе от значения cos⁡(φ)

Пример расчета

В качестве примера приведем расчет потерь в силовом трансформаторе ТМГ-1000/10/0,4 при коэффициенте загрузки KЗ = 0,8 и cos⁡(φ1) = 0,76. Так же проведем расчет при компенсации реактивной мощности до значения cos⁡(φ2 ) = 0,98. ∆Pкз = 11500 ВтUл = 380 В.

При расчете сопротивления трансформатора приводим его к стороне низкого напряжения, поэтому используем при расчете номинальное напряжение вторичной обмотки.

Рассчитаем потери в трансформаторе при той же передаваемой мощности P = 608 кВт  и скомпенсированном cos⁡(φ2 ) = 0,98.

При данных начальных условиях и скомпенсированном cos⁡(φ)  наблюдается существенная разгрузка трансформатора до значения KЗ = 0,62  и снижение нагрузочных потерь на 40% процентов.

Выводы

Рассматривая потери мощности в силовом трансформаторе и влияние cos⁡(φ)  на них, аналитическим и графическим путем была показана зависимость данных величин друг от друга.

В свою очередь с экономической точки зрения компенсация реактивной мощности в сети приводит не только к уменьшению потерь в силовом трансформаторе, но так же позволяет достичь существенной его разгрузки. Разгрузка трансформатора позволяет увеличить его срок службы, а так же, при возможном росте количества потребителей и общей потребляемой мощности, избежать замены трансформатора на более мощный.

143405, Московская область, г. Красногорск, ул. Ильинский тупик, д.6, Бизнес-центр "Березовая роща", офис 5.
Тел.: +7 (495) 981-98-39, +7 (495) 642-58-82, +7 (498) 653-40-68, факс:+7 (498) 653-40-69.
E-mail: sales@khomovelectro.ru. Время работы: с 8:00 до 17:00. © 2018 «Хомов электро»