Внимание! Это ознакомительный вариант работы с системой, войдите или зарегистрируйтесь.
Размещение рекламы | Пользовательское соглашение | Тарифы
, Гость!
Режим : Trial 
Войти...
Регистрация...

Для организаций:
информационный буклет


Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики

  Союз образовательных сайтов
Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 21.02.2013
Код ГРНТИ: 44.29.37
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Физическая модель «распределительный трансформатор – несимметричная нагрузка»

Костинский С.С., Новикова Е.В., Авраменко В.В., Ситникова И.Н.
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт),
г. Новочеркасск

Проведена обработка экспериментальных исследований на модуле «трансформатор – несимметричная нагрузка». На ее основе построены зависимости потерь активной мощности от коэффициента загрузки трансформатора и погрешности ее расчетов без учета, а также с учетом несимметрии активно-индуктивной нагрузки.

После резкого снижения электропотребления в 90-х годах в настоящее время во многих регионах оно так и не достигло предкризисного уровня [1]. Анализ протоколов измерений для трансформаторов, установленных в городских, сельских и промышленных сетях [2], показал, что в распределительных трансформаторах мощностью до 1000 кВА основные потери — потери ХХ. Это объясняется тем, что распределительные трансформаторы мало загружены, и их нагрузка — несимметричная. Экономичность их работы принято оценивать либо по коэффициенту полезного действия (КПД), либо по относительным потерям, графики которых в зависимости от загрузки для отдельного трансформатора, по своей сути, являются инверсией графиков КПД.

Главный фактор увеличения потерь — смещение нейтрали по причинам: применение схемы звезда — звезда с нулём, у которой сопротивление нулевой последовательности в несколько раз больше сопротивления прямой (обратной) последовательности; неравномерное подключение нагрузок между фазами; 70 % протяжённости распределительных сетей (РС) на напряжение 0,4 кВ. Основной причиной сверхнормативных потерь в РС является несимметрия нагрузок распределительных трансформаторов (РТ). Поэтому актуальным является вопрос об ее влиянии на потери активной мощности в трансформаторах.

В работах [3, 4] были выполнены исследования превышения потерь от токов обратной и нулевой последовательностей в сравнении с потерями от токов прямой последовательности, а также зависимостей полной, активной, реактивной мощносей, коэффициента реактивной мощности, пульсирующей мощности, в общем виде и частных случаях для каждой из четырех схем трехфазной сети с симметричной системой источников ЭДС и несимметричной активно-индуктивной нагрузкой: соединенной в звезду с изолированной нейтралью; соединенной в треугольник; соединенной в звезду с глухим соединением нейтрали нулевым проводником; соединенной в звезду с глухим соединением нейтрали нулевым проводником, сопротивлением которого можно пренебречь.

С целью подтверждения работоспособности и достоверности полученных функциональных зависимостей для расчета потерь при несимметричной нагрузке трансформатора, были проведены измерения на физической модели «трансформатор 10(6)/0,4 кВ — несимметричная нагрузка».

Экспериментальные измерения проводились авторами в лаборатории «Несимметричных и несинусоидальных режимов работы распределительных сетей», кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий и городов», под руководством д.т.н., профессора Троицкого А.И.

Стендовые испытания модуля «трансформатор - несимметричная нагрузка» осуществлялись с использованием трехфазного двухобмоточного трансформатора марки ТСЗ — 2,5, номинальной мощностью 2,5 кВ·А, напряжением на обмотке ВН 220 В, на обмотке НН 127 В.

В процессе измерений были использованы измерительные приборы: комплект измерительный К-540 заводской № 1213; портативный анализатор качества электроэнергии CIRCUTOR серии AR.5 заводской № 408612036. Все использованные приборы имеют класс точности 0,5 и свидетельства о поверке.

Для моделирования симметричной и несимметричной активной и индуктивной нагрузок были рассчитаны, спроектированы и собранны нагрузочные установки с активным (рисунок 1, а) и индуктивным (рисунок 1, б) сопротивлениями. Сборочные чертежи установок показаны на рисунке 1. Данные установки позволили исследовать режимы работы трансформатора при соединении нагрузки по схемам, приведенным в работах [3, 4].

На основе обработки экспериментальных исследований модуля «трансформатор — несимметричная нагрузка» построены зависимости потерь активной мощности и погрешности расчетов потерь активной мощности от коэффициента загрузки. Ниже приведен анализ экспериментальных данных для схемы соединения нагрузки по схеме «звезда с глухим заземлением нейтрали», но аналогичные зависимости для других схем, указанных в работах [3, 4], в данной статье не приводятся.

а

б

Рисунок 1 — Установка для моделирования симметричной и несимметричной нагрузок: а — активной; б — индуктивной

Полученные экспериментальные зависимости хорошо аппроксимируются полиномами 4 степени.

При изменении коэффициента загрузки в интервале от 0,2 — 0,42 разница потерь при несимметричном и симметричном режимах с активно-индуктивной нагрузкой незначительно изменяется, что вполне соответствует физике процесса и отражено на рисунке 2. Дело имеем с режимом ХХ (условно постоянными потерями). В интервале от 0,42 — 1,0 разница потерь при несимметричном и симметричном режимах увеличивается. Среднее ее значение 1,679 %.

Расчет без учета несимметрии дает заниженные потери, в отличие от действительных, а предлагаемые функциональные зависимости дают наименьшую погрешность рисунок 3.

Рисунок 2 — Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе от коэффициента загрузки:

1 — при несимметричной активно-индуктивной нагрузке; 2 — при симметричной активно-индуктивной нагрузке; 3 — зависимость потерь активной мощности в трансформаторе при несимметричной активно-индуктивной нагрузке от пульсирующей мощности трех фаз

Рисунок 3 — Зависимость потерь активной мощности в трансформаторе при несимметричной активно-индуктивной нагрузке от коэффициента загрузки:

1 — экспериментальная; 2 — рассчитанная без учета несимметрии; 3 — с учетом несимметрии активно-индуктивной нагрузки

Рисунок 4 — Зависимость погрешности расчетов потерь активной мощности от коэффициента загрузки при несимметричной активно-индуктивной нагрузке:

1 — без учета несимметрии; 2 —с учетом несимметрии

В интервале изменения коэффициента загрузки в интервале от 0,2 - 0,26 погрешность отрицательная, а от 0,26 до 1,0 - положительная, причем максимальная погрешность 8,41 % при коэффициенте загрузки 0,81 рисунок 4. Средняя погрешность при коэффициенте загрузки от 0,2 до 1,0 без учета несимметрии -19,7 %, а с учетом предлагаемых функциональных зависимостей 3,17 %.

Таким образом, потери активной мощности, рассчитываемые по классической формуле, следует корректировать в соответствии со схемами соединения нагрузки согласно разработанным функциональным зависимостям.

Выводы

1. Погрешность вычисления потерь активной мощности в трансформаторе при использовании предлагаемых в статьях [3, 4] функциональных зависимостей лежит в пределах от -10 до 10 %. (на основании более 1000 замеров).

2. Учёт фактических потерь ХХ и КЗ трансформаторов с учётом дополнительных потерь, вносимых несимметричными нагрузками, целесообразен как при выполнении расчётов технологических потерь, так и при обосновании экономического эффекта замены трансформаторов.

Список использованной литературы

1. Заугольников В.Ф., Балабин А.А., Савинков А.А. Некоторые аспекты экономичной работы силовых трансформаторов // Промышленная энергетика, 2006. № 4 — С. 10.

2 Костинский С.С. Результаты статистической обработки потерь холостого хода и нагрузочных потерь в распределительных силовых трансформаторах, длительно находящихся в эксплуатации // Изв.вузов. Электромеханика, 2009. — Спецвып.: [Электроснабжение]. — С. 90-92.

3. Троицкий А.И., Костинский С.С. Определение потерь активной мощности при несимметричной активно-индуктивной трехфазной нагрузке, подключенной к системе симметричных источников ЭДС с изолированной нейтралью // Изв. вузов. Электромеханика, 2012, № 2 — С. 22-25.

4. Троицкий А.И., Костинский С.С., Химишев Т.З. Определение дополнительных потерь при несимметричной активно-индуктивной трехфазной нагрузке, подключенной к системе симметричных источников ЭДС и соединенной по схеме звезда с глухим заземлением нейтрали // Изв.вузов. Электромеханика, 2012, № 4 — С. 64-67.



Библиографическая ссылка на статью:
Костинский С.С., Новикова Е.В., Авраменко В.В., Ситникова И.Н. Физическая модель «распределительный трансформатор – несимметричная нагрузка» // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2013.–URL: http://www.online-electric.ru/articles.php?id=76 (Дата обращения: 24.07.2017)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru.


____________
Комментарии:






Дистанционые курсы
Повышение квалификации по программе БС-6 "Безопасность строительства и качество устройства электрических сетей и линий связи" (удостоверение гос. образца)
www.online-electric.ru

Профессиональная переподготовка
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки по программе «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем электроснабжения»
www.online-electric.ru

SaaS, Облачные вычисления, программа расчета, пример расчета, Электроснабжение загородного дома, промышленных предприятий, электроснабжение дома, коттеджа, квартиры, электроснабжение зданий, цеха, города, микрорайона. Проект электроснабжения, электрификация, электрофикация, система электроснабжения, схемы электроснабжения, учебник по электроснабжению, договор электроснабжения, расчет электроснабжения, надежность электроснабжения, категории электроснабжения, промышленное электроснабжение, электрификация сельского хозяйства, проектирование электроснабжения онлайн!
Побелитель Конкурса Электросайт года                  
© ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК: Онлайн расчеты электрических систем Online-electric.ru, 2008-2017
© А.Н. Алюнов, 2008-2017 Свидетельство №16066 от 23.08.2010 года