Изчисляването на загубите на мощност на трансформаторите на подстанциите е решаващ аспект от управлението на електроенергийната система. Като доставчик наТрансформатори на подстанции, ние разбираме значението на точните изчисления на загубите на мощност както за ефективността на трансформаторите, така и за цялостната електрическа мрежа. В този блог ще разгледаме методите и факторите, включени в изчисляването на тези загуби.
Видове загуби на мощност в трансформатори на подстанции
Има два основни вида загуби на мощност в трансформаторите на подстанции: загуби без товар и загуби при товар.
Не - Загуби при натоварване
Загубите без товар, известни също като загуби в сърцевината, възникват дори когато трансформаторът не доставя никакъв товар. Тези загуби се дължат главно на намагнитването и размагнитването на ядрото на трансформатора. Ядрото е направено от феромагнитни материали и когато се приложи променливо магнитно поле, се генерират хистерезис и вихрови токове.
Загубата на хистерезис е енергията, разсейвана като топлина, когато магнитните домейни в материала на сърцевината са многократно пренастроени. Зависи от свойствата на материала на сърцевината, максималната плътност на потока и честотата на променливия ток. Загубите на вихров ток, от друга страна, се причиняват от индуцирани токове в сърцевината поради променящото се магнитно поле. Тези токове протичат по кръгови пътища в сърцевината и водят до разсейване на топлината.
Формулата за изчисляване на загубите без товар ($P_{0}$) се дава от:
$P_{0}=P_{h}+P_{e}$
където $P_{h}$ е загубата на хистерезис и $P_{e}$ е загубата на вихров ток.
Загубата на хистерезис може да се оцени с помощта на формулата на Steinmetz:
$P_{h}=k_{h}fB_{m}^{n}V$
където $k_{h}$ е хистерезисната константа, $f$ е честотата на захранването, $B_{m}$ е максималната плътност на потока в сърцевината, $n$ е степента на Steinmetz (обикновено между 1,5 и 2,5) и $V$ е обемът на сърцевината.
Загубата на вихров ток може да се изчисли по формулата:
$P_{e}=k_{e}f^{2}B_{m}^{2}t^{2}V$
където $k_{e}$ е константата на вихровия ток, $t$ е дебелината на ламинациите на сърцевината.
Загуби при натоварване
Загубите при натоварване, наричани още загуби от мед, възникват, когато трансформаторът захранва товар. Тези загуби се дължат на съпротивлението на намотките на трансформатора. Когато токът протича през намотките, мощността се разсейва като топлина съгласно закона на Джаул.
Формулата за изчисляване на загубите при натоварване ($P_{L}$) при даден ток на натоварване $I$ е:
$P_{L}=I^{2}R$
където $R$ е съпротивлението на намотките. На практика обаче загубите на натоварване обикновено се измерват при номинален ток ($I_{r}$) и се дават като номинална стойност на загуба на натоварване ($P_{rL}$). За да се изчислят загубите на натоварване при различен фактор на натоварване ($\lambda$), може да се използва следната формула:
$P_{L}=\lambda^{2}P_{rL}$
където $\lambda=\frac{I}{I_{r}}$ е коефициентът на натоварване.
Фактори, влияещи върху загубите на мощност
температура
Съпротивлението на намотките на трансформатора зависи от температурата. С повишаването на температурата съпротивлението на намотките също се увеличава, което води до по-големи загуби при натоварване. Следователно, точното измерване на температурата и компенсацията са необходими за прецизни изчисления на загубата на мощност.
Честота
Честотата на захранването влияе както върху загубите при празен ход, така и при натоварване. По-високите честоти обикновено водят до повишен хистерезис и загуби от вихрови токове в сърцевината. В допълнение, импедансът на намотките също се променя с честота, което може да повлияе на тока на натоварване и по този начин на загубите на натоварване.
Коефициент на натоварване
Както бе споменато по-рано, загубите на натоварване са пропорционални на квадрата на фактора на натоварване. Трансформатор, работещ при висок коефициент на натоварване, ще има по-високи загуби при натоварване в сравнение с този, работещ при нисък коефициент на натоварване. Следователно оптимизирането на разпределението на натоварването върху трансформаторите може да помогне за намаляване на общите загуби на мощност.
Процедура за изчисление
За да изчислим общите загуби на мощност ($P_{total}$) на трансформатор на подстанция, ние просто добавяме загубите на празен ход и загубите на натоварване:
$P_{общо}=P_{0}+P_{L}$
Ето стъпка по стъпка процедура за изчисляване на загубите на мощност:
- Определете загубите на празен ход: Получете стойността на загубата на празен ход от информационния лист на производителя на трансформатора или я измерете, като използвате подходящо оборудване за изпитване.
- Определете номиналните загуби при натоварване: Подобно на загубите на празен ход, номиналните загуби на натоварване могат да бъдат получени от листа с данни или измерени.
- Изчислете коефициента на натоварване: Измерете действителния ток на натоварване и го разделете на номиналния ток, за да получите коефициента на натоварване.
- Изчислете загубите при натоварване: Използвайте формулата $P_{L}=\lambda^{2}P_{rL}$, за да изчислите загубите на натоварване при текущия фактор на натоварване.
- Изчислете общите загуби на мощност: Добавете загубите на празен ход и загубите при натоварване, за да получите общите загуби на мощност.
Значението на точното изчисляване на загубата на мощност
Точното изчисляване на загубата на мощност е от съществено значение поради няколко причини. Първо, това помага при оценката на ефективността на трансформатора. Познавайки загубите на мощност, можем да изчислим ефективността на трансформатора по формулата:
$\eta=\frac{P_{out}}{P_{in}}\times100%=\frac{P_{in}-P_{total}}{P_{in}}\times100%$
където $P_{out}$ е изходната мощност и $P_{in}$ е входната мощност.
Второ, изчисляването на загубата на мощност е важно по икономически причини. Големите загуби на мощност означават, че се губи повече енергия, което води до по-високи оперативни разходи. Чрез точно изчисляване на загубите можем да идентифицираме възможности за намаляване на потреблението на енергия и спестяване на пари.
И накрая, изчисляването на загубата на мощност е от решаващо значение за проектирането и планирането на енергийни системи. Помага при определяне на подходящия размер и номинална мощност на трансформаторите, както и при оптимизиране на разпределението на натоварването върху трансформаторите, за да се минимизират общите загуби.
Нашите предложения като доставчик на трансформатори за подстанции
Като водещ доставчик наТрансформатори на подстанции, ние предлагаме широка гама от висококачествени трансформатори, вклМонтиран на плъзгач трансформатори тези от нашитеМонтиран на плъзгач трансформаторпроизводствена линия. Нашите трансформатори са проектирани с модерна технология за минимизиране на загубите на мощност и подобряване на ефективността.
Предоставяме подробни технически спецификации за всички наши трансформатори, включително загуби на празен ход и номинални загуби при натоварване. Нашият екип от експерти може да ви помогне и при изчисляване на загубите на мощност на нашите трансформатори при различни работни условия. Независимо дали търсите трансформатор за малка подстанция или мащабен проект за електрическа мрежа, ние имаме правилното решение за вас.
Ако се интересувате от нашите трансформатори за подстанции или се нуждаете от повече информация относно изчисленията на загубите на мощност, препоръчваме ви да се свържете с нас за доставка и допълнително обсъждане. Ние се ангажираме да ви предоставим най-добрите продукти и услуги, за да отговорим на вашите нужди от енергия.
Референции
- Електроенергийни системи: анализ и управление от A. Gómez - Expósito, C. Canizares и JR Martí.
- Анализ и проектиране на електроенергийната система от J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma и Thomas J. Overbye.
- Трансформаторно инженерство: дизайн, технология и диагностика от GK Dubey.