 | |
| 478 × 63 пикс. Открыть в новом окне | |
ДельтаР_н.пот = А + В - мощность активных потерь трансформатора при работе на номинальной нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора (%);
Э_а - общее потребление трансформатором активной мощности за отчетный (тау) период, (кВт час);
N_ср - средняя мощность активной нагрузки трансформатора за отчетный период
N_ср = Э / тау (кВт);
N_ном - номинальная активная мощность трансформатора (кВт),
тау - отчетный период эксплуатации трансформатора (час).
А - активная мощность потерь трансформатора при работе на холостой нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора, (%);
В - активная мощность потерь трансформатора от составляющей нагрузки, в % от номинальной мощности трансформатора (%).
Таблица 1. Относительные данные для расчета потерь в высоковольтных масляных трансформаторах
| Тип тр-ра | N_ном кВт | ДельтаР_хх кВт | ДельтаР_кз кВт | l_xx % | U_к % | А % | В % | ДельтаР_н.пот*% |
| ТМ-5/10 | 5 | 0.09 | 1.165 | 10 | 5.5 | 2.5 | 23.6 | 26.18 |
| ТМ-10/10 | 10 | 0.14 | 0.335 | 10 | 5.5 | 2.1 | 3.73 | 5.83 |
| ТМ-10/6 | 10 | 0.105 | 0.335 | 10 | 5.5 | 1.7 | 3.7 | 5.48 |
| ТМ-20/10 | 20 | 0.22 | 0.6 | 10 | 5.5 | 1.8 | 3.38 | 5.18 |
| ТМ-20/6 | 20 | 0.155 | 0.515 | 9.5 | 4.5 | 1.44 | 2.89 | 4.33 |
| ТМ-25/10 | 25 | 0.125 | 0.69 | 3.2 | 4.7 | 0.72 | 3.08 | 3.81 |
| ТМ-25/6 | 25 | 0.125 | 0.69 | 3.2 | 4.7 | 0.72 | 3.09 | 3.81 |
| ТМ-40/10 | 40 | 0.18 | 1 | 3 | 4.7 | 0.66 | 2.83 | 3.48 |
| ТНЗ-40/10 | 40 | 0.15 | 0.85 | 3 | 4.5 | 0.58 | 2.44 | 3.02 |
| ТМ-40/6 | 40 | 0.24 | 0.88 | 4.5 | 4.5 | 0.91 | 2.51 | 3.43 |
| ТМ-63/6 | 63 | 0.36 | 1.47 | 4.5 | 4.7 | 0.88 | 2.66 | 3.54 |
| ТМ-63/10 | 63 | 0.265 | 1.47 | 2.8 | 4.7 | 0.61 | 2.66 | 3.27 |
| ТМ-100/10 | 100 | 0.365 | 2.27 | 2.6 | 4.7 | 0.54 | 2.59 | 3.14 |
| ТМ-100/6 | 100 | 0.365 | 2.27 | 2.6 | 4.7 | 0.54 | 2.59 | 3.14 |
| ТМ-180/6 | 180 | 1 | 4 | 6 | 5.6 | 0.97 | 2.61 | 3.58 |
| ТМ-100/35 | 100 | 0.465 | 2.27 | 4.16 | 6.8 | 0.75 | 2.74 | 3.50 |
| ТМ-250/10 | 250 | 1.05 | 4.2 | 3.68 | 4.7 | 0.67 | 2.01 | 2.68 |
| ТМ-320/6 | 320 | 1.35 | 4.85 | 5.5 | 4.5 | 0.80 | 1.83 | 2.63 |
| ТМ-320/10 | 320 | 1.9 | 6.2 | 7 | 5.5 | 1.08 | 2.32 | 3.40 |
| ТМ-400/10 | 400 | 1.08 | 5.9 | 3 | 4.5 | 0.48 | 1.79 | 2.27 |
| ТМ-400/35 | 400 | 1.35 | 5.9 | 2.1 | 6.5 | 0.48 | 1.93 | 2.41 |
| ТМ-560/10 | 560 | 2.5 | 9.4 | 6 | 5.5 | 0.86 | 2.06 | 2.93 |
| ТМ-630/10 | 630 | 1.68 | 8.5 | 3 | 5.5 | 0.47 | 1.73 | 2.21 |
| ТМ-630/35 | 630 | 2 | 7.6 | 2 | 6.5 | 0.45 | 1.66 | 2.11 |
| ТМ-750/10 | 750 | 4.1 | 11.9 | 6 | 5.5 | 0.96 | 1.97 | 2.93 |
| ТМ/1000/6 | 1000 | 2.75 | 12.3 | 1.5 | 5 | 0.38 | 1.79 | 2.17 |
| ТМ-1000/10 | 1000 | 2.45 | 11.6 | 2.8 | 5.5 | 0.44 | 1.54 | 1.98 |
| ТМ-1000/35 | 1000 | 2.75 | 10.6 | 1.4 | 6.5 | 0.37 | 1.51 | 1.88 |
| ТМ-1600/10 | 1600 | 3.3 | 18 | 2.6 | 5.5 | 0.38 | 1.51 | 1.89 |
| ТМ-1600/35 | 1600 | 3.65 | 16.5 | 1.4 | 6.5 | 0.32 | 1.48 | 1.81 |
| ТМ-2500/10 | 2500 | 4.6 | 23.5 | 1 | 5.5 | 0.25 | 1.32 | 1.57 |
| ТМ-2500/35 | 2500 | 5.1 | 23.5 | 1.1 | 6.5 | 0.28 | 1.39 | 1.67 |
| ТМ-4000/10 | 4000 | 6.4 | 33.5 | 0.9 | 6.5 | 0.22 | 1.29 | 1.51 |
| ТМ-4000/35 | 4000 | 6.7 | 34.777 | 1.3 | 7.5 | 0.25 | 1.35 | 1.65 |
| Средние значе- ния | 1.07 | 3.91 | 4.98 |
Потери активной энергии в трансформаторе можно оценить по доле потерь от величины номинальной мощности трансформатора, которая зависит от среднего значения коэффициента загрузки трансформатора (К_з = l_ср / I_н = N_ср / N_ном) и продолжительности нахождения трансформатора под нагрузкой за отчетный период.
При обследовании следует определять степень загрузки трансформаторных подстанций, выключать незагруженные трансформаторы, увеличивая степень загрузки остальных трансформаторов. При этом необходимо принять меры по защите изоляции трансформаторов от влаги. Попытка сделать, линию разграничения с энергосбытом по низкой стороне, с уходом от управления загрузкой трансформаторов путем отключения, не снимает проблемы.
Устройства компенсации реактивной мощности
При работе электродвигателей и трансформаторов генерируется реактивная нагрузка, в сетях и трансформаторах циркулируют токи реактивной мощности, которые приводят к дополнительным активным потерям. Для компенсации реактивной мощности, оцениваемой по величине cos фи, применяются батареи косинусных трансформаторов и синхронные электродвигатели, работающие в режиме перевозбуждения. Для большей эффективности компенсаторы располагают как можно ближе к источникам реактивной мощности, чтобы эти токи не циркулировали в распределительных сетях и не вносили дополнительные потери энергии.
Необходимо оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменение cos фи на потери в сетях в течение суток (табл.2), подобрать режимы эксплуатации косинусных батарей (рис.1, табл.3) и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения.
Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q = UI sin фи = Р tg фи, в трехфазной сети - как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей. Уровень компенсируемой мощности Q_к определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Q_п и представляемой предприятию энергосистемой Q_э:
 | |
| 295 × 51 пикс. Открыть в новом окне | |
Основными источниками реактивной мощности на коммунальных предприятиях являются:
Асинхронные двигатели (45-65%).
Трансформаторы всех ступеней трансформации (20-25%).
Таблица 2. Влияние увеличения cos фи на снижение реактивных потерь
| Прежний cos фи | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.7 | 0.7 | 0.8 |
| Новый cos фи | 0.8 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 0.9 |
| Снижение тока, % | 37.5 | 44.5 | 25 | 33 | 12.5 | 22 | 11 |
| Снижение потерь по сопротивлению, % | 61 | 69 | 43.5 | 55.5 | 23 | 39.5 | 21 |
Таблица 3. Рекомендуемая емкость статических конденсаторов для корректировки единичных асинхронных двигателей
| Мощность двигателя (кВт), приблизи- тельно 380 В х 3 | Статический конденсатор (кВАр в % мощности двигателя) |
| 1-3 | 50 |
| 4-10 | 45 |
| 11-29 | 40 |
| 30 - | 35 |
 | |
| 2004 × 786 пикс. Открыть в новом окне | |
Трансформатор (1), электродвигатель (2) и конденсатор (3). В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, как в примере справа, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку.
Перечень мероприятий, позволяющих повысить cos фи:
- Увеличение загрузки асинхронных двигателей.
- При снижении до 40% мощности, потребляемой асинхронным двигателем, переключать обмотки с треугольника на звезду. Мощность двигателя при этом снижается в 3 раза.
- Применение ограничителей времени работы асинхронных двигателей и сварочных трансформаторов в режиме, холостого хода (XX).
- Замена асинхронных двигателей синхронными.
- Применение технических средств регулирования режимов работы электродвигателей.
- Нагрузка трансформаторов должна быть более 30% номинальной мощности.
Технические средства компенсации реактивной мощности:
- Синхронные электродвигатели в режиме перевозбуждения.
- Комплектные конденсаторные батареи.
- Статические компенсаторы (управляемые тиристорами реакторы или конденсаторы).
Общие требования - компенсаторы должны быть приближены к генераторам реактивной мощности.
Потери энергии в электродвигателях. Проверка соответствия мощности электродвигателей и мощности потребителя
Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями коммунальных предприятий. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.
При проведении энергоаудита необходимо проверять соответствие мощности привода (электродвигателя) потребляемой мощности нагрузки, т.к. завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и cos фи. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина cos фи. Капитальные затраты на замену одного двигателя другим двигателем с соответствующей номинальной мощностью целесообразны при его загрузке менее 45%, при загрузке 45-75% для замены требуется проводить экономическую оценку мероприятия, при загрузке более 70% замена нецелесообразна.
Эффективность зависит от типа, скорости, времени нагрузки двигателя, а также от его мощности: Для двигателей мощностью 5 кВт при 100% нагрузке КПД = 80%, для двигателей 150 кВт КПД = 90%. Для двигателей мощностью 5 кВт при 50% нагрузке КПД = 55%, для двигателей мощностью 150 кВт КПД равен 65%.
При снижении нагрузки двигателя до 50% и менее его эффективность начинает быстро падать по причине того, что потери в железе начинают преобладать.
Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основных составляющих (см. рис. 2):
- Потери в стали (потери намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны для каждого двигателя и не зависят от нагрузки.
- Активные потери в меди I R2, пропорциональные квадрату тока
нагрузки.
- Потери на трение, постоянные для данной частоты вращения и не зависящие от нагрузки.
- Добавочные потери от рассеивания - зависят от нагрузки.