Потери мощности трансформатора

Потери мощности в линии с равномерной распределенной нагрузкой.

Потери мощности в линии.

5.1.

5.

4.

3.

2.

1.

Общие положения.

Передача электрической энергии по проводам и преобразование ее с помощью трансформаторов сопровождается потерями мощности и энергии. В электрических системах потери мощности достигают 15-17%, а потери энергии 10—12%.

Структуру потерь электрической энергии можно проиллюстрировать двумя таблицами.

Таблица 5.1

Объект электрической сети	Потери электрической энергии, %
Нагрузочная	На ХХ и корону	Всего
Линия
Подстанция
Всего

Потери в процентах по классам номинальных напряжений:

Таблица 5.2

Напряжение, кВ	Потери, %
110, 150
Потери на корону
Потери в остальных элементах электроснабжения (реакторы, генераторы, измерительные приборы, трансформаторы тока и напряжения)
Собственные нужды подстанций

Поскольку индуктивные сопротивления мощных линий и особенно трансформаторов значительно больше их активных сопротивлений, то большими будут потери индуктивной мощности. Но если на восполнение потерь активной мощности необходима установка в системе дополнительных генерирующих мощностей (котлов, турбин, генераторов), то на восполнение потерь реактивной мощности, дополнительной генерирующей мощности не требуется. Достаточно изменить режим возбуждения генератора. Однако, передача по линиям и через трансформаторы реактивной мощности нагрузки, и на восполнение потерь приводит к увеличению полного тока, а значит и к увеличению потерь активной мощности. Это обстоятельство необходимо учитывать при эксплуатации и проектировании.

Рассмотрим линию с одной нагрузкой на конце.

;

Потери активной мощности в такой линии:

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Правильно выполненные расчеты по формулам (5.3), (5.4) дают тождественный результат. На практике расчет выполняют по мощности нагрузки при номинальном напряжении сети и расчетная формула принимает вид.

(5.5)

–потери активной мощности на передачу активной мощности

– потери реактивной мощности на передачу реактивной мощности

Выражение (5.5) раскрывает структуру потерь. Если сеть состоит из нескольких элементов, то потери определяют по каждому элементу, а затем суммируют.

Применительно к потерям реактивной мощности рассуждая аналогично, получим:

(5.6)

Рассмотрим линию с равномерно распределенной нагрузкой.

Через элемент dl будет протекать ток J₀ l.

Потери мощности в элементе dl:

(5.7)

Сравнивая (5.7) с (5.1) можно сделать вывод: потери мощности в линии с равномерно распределенной нагрузкой в три раза меньше, чем в такой же линии с нагрузкой, сосредоточенной на конце.

Потери мощности в трансформаторе можно определить по формулам для активной и для реактивной мощности (5.5) и (5.6), если в них вместо сопротивления линии подставить сопротивление трансформатора. При этом необходимо так же учесть потери мощности в стали.

На практике потери мощности определяют по паспортным данным трансформатора и его фактической нагрузке.

С учетом потерь в стали, получим

(5.8)

По аналогии потери реактивной мощности в трансформаторе

(5.9)