Потери мощности и энергии в трансформаторах.

Передача электрической энергии от источников питания к потребителям связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения (трансформаторах, линиях, реакторах). Эти потери определяются током, протекающим по линии, и величиной передаваемого напряжения. Применение повышенного напряжения в электрических сетях, например 10 кВ (вместо 6 кВ), а также глубокого ввода напряжения 35 кВ и выше значительно снижает потери мощности и электроэнергии. Этому также способствует повышение коэффициента мощности.

Следует подчеркнуть, что потери в трансформаторах определяются также числом часов их работы, поэтому одним из условий, обеспечивающих экономию электроэнергии в трансформаторах, является отключение их при малых загрузках. Это возможно осуществить, если в ночное (не рабочее) время питать электроустановки, предназначенные для ремонтных работ, дежурного освещения и пр., от одного трансформатора. Питание указанных потребителей при этом обеспечивается наличием перемычек на низшем напряжении между цеховыми подстанциями.

Другим условием экономии электроэнергии в трансформаторах является установление рационального режима работы включенных трансформаторов, что обеспечивается установлением оптимального коэффициента загрузки, зависящего от соотношения между активными и реактивными составляющими потерь.

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах.

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной D Р_х и потерь реактивной мощности D Q_х.

Потери активной мощности.

Они состоят из двух составляющих:

1) потерь, идущих на нагревание обмоток трансформатора D Р, зависящих от тока нагрузки,

2) потерь, идущих на нагревание стали D Р_ст, не зависящих от тока нагрузки.

Потери мощности, идущие на нагревание обмоток трансформатора

При этом полные активные потери

где Rт - активное сопротивление (0м) обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди D Р_х (кВт), мощности трансформатора Sном (кВА), номинальному напряжению Uном (кВ) обмотки трансформатора, присоединенной к рассчитываемой линии:

Потери реактивной мощности.

Они состоят из двух составляющих:

1) потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе D Q, зависящих от квадрата тока нагрузки,

2) потерь, идущих на намагничивание трансформатора D Qm, не зависящих от тока нагрузки, которые определяются током х.х.

Потери мощности, вызванные рассеянием магнитного потока

При этом полные реактивные потери

где Хт - реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением короткого замыкания uкз,% и сопротивлением Rт.

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

где кз - коэффициент загрузки трансформатора.

Сопротивление и реактивные потери трансформатора могут быть определены также по каталожным данным:

где uкз - напряжение короткого замыкания, %; Iхх - ток холостого хода трансформатора, %; Sном - номинальная мощность, кВA.