Рассмотрим двигатель А

Рассчитаем номинальную потребляемую реактивную мощность

 

.

 

Находим реактивную мощность потребляемую на х.х.

Q _x = .

 

.

 

Коэффициент загрузки равен

 

.

 

Для асинхронных двигателей 0,5≤γ≤1 (  - расчетный коэффициент, зависящий от конструкции ЭД). Выбираем γ = 0,75.

 

Определяем прирост потерь активной мощности

 

_а.н. = .

 

Произведем расчет потерь холостого хода

 

_х = .

 

Рассчитаем суммарные потери активной мощности

 

.

К _э – коэффициент повышения потерь для низковольтных потребителей 0,125 кВт/кВАр, для высоковольтных – 0,07 кВт/кВАр).

 

Рассмотрим двигатель Б

Рассчитаем номинальную потребляемую реактивную мощность

 

.

 

Находим реактивную мощность потребляемую на х.х.

 

Q _x = ,

 

.

 

Коэффициент загрузки равен

 

.

 

Для асинхронных двигателей 0,5≤γ≤1. Выбираем γ = 0,75.

 

Определяем прирост потерь активной мощности

 

_а.н. = .

 

Произведем расчет потерь холостого хода

 

_х = .

 

Рассчитаем суммарные потери активной мощности

 

 

Произведем сравнение , если условие соблюдается, то двигатель Б подходит для замены двигателя А.

 

 

Рисунок 1.1. График зависимости К _w = f (К _з).

 

 

Методические указания для расчетно-графических задач по теме №2.

Тема: Расчет ожидаемой экономии электроэнергии в сетях и трансформаторах

Цель: Выполнить индивидуальные задания по определению ожидаемой экономии электроэнергии в сетях и трансформаторах

Задача №2.1

         

Кабельная сеть напряжением U _л питает трансформаторную подстанцию. Трехжильный кабель имеет площадь сечения жил S _к. Средняя нагрузка трансформаторной подстанции за сутки I _с, а коэффициент мощности равен . Коэффициент формы графика нагрузки по току К _ф=1,035. Определить потери мощности, электроэнергии и напряжения в кабельной сети.

Решение:

  

1. Определим потери активной мощности.

 

, 

   

, Ом.

 

Для меди ρ =18,8 Ом∙мм²/км, для алюминия ρ =31,5 Ом∙мм²/км.

 

2. Потери активной энергии

 

, кВт·ч/сут

 

Т – продолжительность учетного периода, ч.

К _ф – коэффициент формы графика нагрузки по току.

 

3. Потери напряжения в сети определим аналитическим методом, В

 

,

 

φ – угол сдвига векторов тока и напряжения в конце участка сети,

К _п.н.- поправочный коэффициент, в расчетах принимают равным 0,89 – для кабелей, 0,97 – для воздушных линий.

х ₀ =0,07 Ом/км для кабельных линий напряжением до 10 кВ,   х ₀ =0,12 Ом/км для кабельных линий напряжением до 35 кВ.

В % по отношению к номинальному напряжению

 

Δ U %= Δ U · .

Задача №2.2

 

Трансформатор типа А работает с перегрузкой X, (%) от номинальной мощности трансформатора, проверить можно ли заменить трансформатор А на трансформатор Б. Определить потери мощности и электроэнергии.

 

Решение

Замена перегруженных трансформаторов на подстанции на трансформаторы большей мощности производится, если выполняется условие

 

К _{з l} > ,                                                (1)

 

где К _{з l} - коэффициент загрузки трансформаторов;  - коэффициент верхнего предела экономически целесообразной загрузки.

Коэффициент загрузки трансформаторов определяется по выражению

 

,

 

где S - фактическая полная мощность нагрузки;  - номинальная полная мощность трансформатора.

Коэффициент верхнего предела экономически целесообразной загрузки определяется по выражению

 

,

 

где Δ Р _х, Δ Р _к - паспортные значения потерь соответственно х.х. и к.з.; Э _эх и Э _эк - удельные затраты на потери электроэнергии соответственно х.х. и к.з. и определяемые по формуле

 

,

 

где А, В - коэффициенты определяемые по таблице (в расчетах можно принять А= 0,91, В =3880); К _м - коэффициент, характеризующий отношение нагрузки элемента сети в период максимальной нагрузки к наибольшей нагрузке элемента сети (К _м=0,85); τ - продолжительность работы трансформатора в год (составляет τ _хх=8760 часов), а τ _кз - продолжительность работы трансформатора в течение наибольших потерь для различных нагрузок (для коммунально-бытовой нагрузки - 2700 часов); К _вт - отношение номинальных мощностей заменяемого (l) и заменяющего (l +1) трансформаторов

 

,

 

где  - номинальная мощность заменяемого трансформатора;  - номи­нальная мощность заменяющего трансформатора.

Если условие (1) выполняется, то осуществляем замену и определяем:

1) нагрузочные потери э/э, кВт-ч

 

,

 

где К _п - коэффициент запаса можно взять равным 0,8;

2) потери э/э при х.х., кВт-ч

 

,

 

3) суммарные снижения э/энергии кВтч

 

Σ W = Δ W _к – Δ W _хх,

 

4) потери активной мощности перегруженного трансформатора, кВтч

 

;

 

5) потери активной мощности заменяющего трансформатора

 

,

 

.

 

6) суммарное снижение потерь активной мощности

 

.

 

Если окажется, что Δ W >0 (т.е. потери электроэнергии в результате замены снизятся) и Δ Р >0 (т.е. потери мощности так же снижаются), то такая замена с точки зрения энергосбережения целесообразна.

Задача №2.3

 

Трансформатор типа Б работает с недогрузкой Х, (%) от номинальной мощности трансформатора, проверить можно ли заменить трансформатор Б на трансформатор А. Определить потери мощности и электроэнергии.

 

Решение:

 

1. Определим коэффициент загрузки перегруженного трансформатора

 

.

 

2. Находим удельные затраты на потери электроэнергии при х.х. и к.з.

 

,

 

 

.

 

3. Определим коэффициент нижнего предела экономии целесообразной загрузки

 

 

.

 

Если К _{з l} > , то замену трансформаторов производить нецелесообразно.

Задача №2.4

 

На подстанции установлены n трансформаторов мощностью S. Выбрать тип и оптимальный режим работы этих трансформаторов.

В условиях эксплуатации следует предусматривать экономически целесообразный режим работы трансформаторов. Сущность его состоит в том, что при наличии на подстанции нескольких трансформаторов, могущих работать на общие шины, число включенных трансформаторов определяю условие, обеспечивающим минимальные потери активной мощности в этих трансформаторах при работе их по заданному графику нагрузки.

Для того чтобы определили оптимальную загрузку трансформатора необходимо построить зависимость потерь активной мощности Δ Р _Т как функции полной мощности нагрузки S _нг.

Для этого можно воспользоваться графическим или аналитическим методами.

 

Графический метод

Потери активной мощности данного трансформатора

 

,

 

где n – число трансформаторов,  - коэффициент загрузки трансформатора.

Сначала рассчитывают потери активной мощности для одного трансформатора при различной S _нг

 

, .

 

Данные сводят в таблицу.

Рассчитываем потери активной мощности для n параллельно работающих трансформаторов, данные расчета сводятся во вторую таблицу.

Для того чтобы определили оптимальную за­грузку трансформатора необходимо построить зависимость потерь активной мощности Δ Р _Т как функции полной мощности нагрузки S _нг. Согласно таблице строим графики зависимости Δ Р _Т = f(S _нг ).

Из графика находим нагрузку, при которой необходимо перейти на работу с двумя трансформаторами. Определим мощность нагрузки, при которой трансформаторы включают параллельно - аналитически, т.е. при таком условии необходимо переходить на параллельную работу. При отключении одного трансформатора, оставшиеся в работе сможет пропускать мощность

S _пер=1,4· S_mр, кВА.

 

Коэффициент 1,4 учитывает допустимую нагрузку трансформатора в аварийном режиме.

Пример. На подстанции установлено два трансформатора мощностью 400 и 630 кВА. В графике приведены потери на рис. 2.1 требуется выбрать оптимальный режим работы этих трансформаторов.

 

 

1. При нагрузке от 0 до 260 кВА целесообразно включать трансформатор 400 кВА.

2. При нагрузках от 260 до 450 кВА целесообразно трансформатор 400 кВА вывести за работы, включив трансформатор 630 кВА.

3. При росте нагрузки >450 кВА целесообразна параллельная работа двух трансформаторов.