Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Analiza możliwości ograniczenia strat w transformatorach rozdzielczych SN/nn

Analysis of the possibilities of reducing the power losses in distribution transformers
Przykład transformatora olejowego z regulacją napięcia pod obciążeniem
Przykład transformatora olejowego z regulacją napięcia pod obciążeniem
Fot. JT

Wzrost cen energii elektrycznej powoduje konieczność podejmowania działań służących racjonalnemu jej zużyciu. Stosowanie nowoczesnych technologii i energooszczędnych urządzeń staje się coraz bardziej atrakcyjne szczególnie w długim okresie eksploatacji. Jednym z ważniejszych elementów systemu elektroenergetycznego są transformatory energetyczne stanowiące bardzo żywotny element infrastruktury, który jest eksploatowany nawet 25–30 lat. Oszczędności wynikające z zastosowania transformatorów osiągających sprawność nawet 99% w odniesieniu do pojedynczej sztuki są mierzalne, ale o wymiernych oszczędnościach możemy mówić dopiero w odniesieniu do kilkudziesięciu lub nawet kilku milionów sztuk [1, 2].

W artykule:

• Straty w transformatorze
• Straty mocy
• Harmoniczne

Straty w transformatorze

Obwód magnetyczny transformatora rozdzielczego składa się najczęściej z trzech kolumn połączonych jarzmami. Kolumny zewnętrzne spełnią funkcję jarzm zamykających strumień magnetyczny i pozostają bez uzwojeń. Schodkowy przekrój kolumny rdzenia jest zbliżony do przekroju kołowego. Konstrukcja rdzenia jest istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność transformatora. Geometryczne rozmieszczenie elementów rdzenia i dobrane materiały decydują o stratach jałowych i poziomie hałasu. Do konstrukcji rdzenia najczęściej jest stosowana blacha krzemowa zimnowalcowana o dużej przenikalności magnetycznej. Jest ona cięta poprzecznie z blachy i składana w pakiety kolumn i jarzm. Wykonywanie tych czynności odbywa się na stanowiskach automatycznych, co zapewnia wysoką dokładność wymiaru oraz dużą wartość współczynnika wypełnienia i niskie straty.

Czytaj też: Transformatory rozdzielcze – czynniki wpływające na ograniczenie strat >>

W transformatorach występują dwa rodzaje strat energii: straty w uzwojeniach, które są zależne od obciążenia transformatora, oraz straty w rdzeniu – niezależne od obciążenia. Większość transformatorów energetycznych, z wyjątkiem jednostek w obszarach silnie uprzemysłowionych, pracuje przy obciążeniu wynoszącym około 20%. W przypadku takich warunków pracy głównym czynnikiem odpowiedzialnym za straty w transformatorze są straty w jego rdzeniu. Poprawa sprawności transformatorów energetycznych możliwa jest poprzez zastosowanie materiałów magnetycznych o jak najniższej stratności, takich jak taśmy amorficzne oraz nanokrystaliczne [1]. 

W literaturze podaje się, że zastąpienie rdzenia z blachy transformatorowej przez rdzeń amorficzny daje 75–80% spadek strat w rdzeniu transformatora. Dla jednofazowego transformatora o mocy 50 kVA redukcja tych strat wynosi około 175 W, natomiast dla transformatora trójfazowego o mocy 500 kVA, będącego typową jednostką pracującą powszechnie w Europie, uzyskuje się redukcję strat w rdzeniu rzędu 450 W [1]. Dla przypadku pojedynczego transformatora redukcja strat jest niewielka, jednakże biorąc pod uwagę miliony jednostek pracujących na świecie, całkowite roczne oszczędności energii stają się znaczące. Szacuje się, że dla pięciu największych konsumentów energii elektrycznej, takich jak USA, kraje Unii Europejskiej, Japonia, Chiny oraz Indie, oszczędność energii może wynieść 150–160 TWh [1]. Powyższe szacunki były przeprowadzone przy założeniu sinusoidalnego przebiegu prądu i napięcia w sieci energetycznej. W rzeczywistych warunkach w sieciach występują wyższe harmoniczne, które dodatkowo powodują wzrost strat w transformatorze. Dla transformatorów z rdzeniami z blach elektrotechnicznych, wzrost ten może być 2-krotnie, a nawet 3-krotnie większy, niż w przypadku transformatorów z rdzeniami amorficznymi. Wynika stąd, że możliwy poziom oszczędności energii przy zastosowaniu transformatorów z rdzeniami amorficznymi może być jeszcze wyższy niż podawany w literaturze [1, 2, 3].

Straty mocy

Straty mocy czynnej w transformatorach można podzielić na dwie grupy [4]:

  • straty w rdzeniu żelaznym, zwane krótko stratami w żelazie ΔPFe lub stratami jałowymi – ΔPj,
  • straty w przewodach uzwojenia, zwane stratami w miedzi ΔPCu lub stratami obciążeniowymi – ΔPo.

Straty jałowe są proporcjonalne do kwadratu napięcia i nie zależą od obciążenia. Ponieważ w normalnych warunkach ruchowych napięcie nie ulega większym zmianom, dlatego też straty jałowe uważa się za stałe. Wartość tych strat podawana jest w katalogach. Straty obciążeniowe są wynikiem przepływu prądu przez uzwojenie, a więc można je wyrazić w pewnym uproszczeniu taką samą zależnością, jak straty w przewodach związane są z rezystancją przewodu i w układzie  3-fazowym, przy stałym obciążeniu przewodu [5]:

(1)

gdzie:

RT – rezystancja jednej fazy uzwojenia transformatora, 

I – prąd płynący przez uzwojenie.

Przy przepływie prądu znamionowego [4]:

(2)


Dzieląc stronami równania (1) i (2) otrzymuje się:

(3)

gdzie:

S – moc pozorna obciążenia.

Zależność (3) pozwala na obliczenie strat przy dowolnym obciążeniu transformatora w zależności od strat przy obciążeniu znamionowym, które podawane są w katalogach. 

W szczególności, dla obciążenia maksymalnego [4]:

(4)


Łączne straty mocy czynnej w transformatorze są sumą strat jałowych i obciążeniowych:

(5)


Jałowe straty energii czynnej trwają przez czas załączenia transformatora pod napięcie, zaś straty obciążeniowe tylko przy obciążeniu transformatora. Przy założeniu, że transformator załączony jest przez cały rok (365 dni ·  24 h = 8760 h), łączne straty energii czynnej w transformatorze można wyznaczyć z zależności [4]:

(6)

 

gdzie:
Smax – obciążenie maksymalne, 
tΔPmax – czas trwania maksymalnych strat.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[transformatory, transformatory rozdzielcze, energia elektryczna, straty energii, energooszczędność]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jakie wybrać kable, przewody i osprzęt kablowy!

kable i przewody - przewodnik

Rozporządzenia CPR, dotyczące kabli i przewodów elektrycznych w zakresie reakcji na ogień. Została przedstawiona klasyfikacja materiałów budowlanych w zakresie reakcji na ogień oraz... czytam więcej »

 


Kamery termowizyjne nawet 40% taniej!

Promocja na kamery termowizyjne FLIR

Tylko do 9 grudnia możesz kupić kamery termowizyjne do prac elektrycznych i energetycznych w dużo niższych cenach... sprawdź za ile »

 


System zasilania gwarantowanego - jaki wybrać?

Rodzaje zasilania

Współczesne urządzenia elektryczne i elektroniczne spełniają ogrom funkcji, których oczekują ich użytkownicy. Są znakomitą pomocą w życiu i pracy, jednak wymagają zadbania o jeden aspekt – niezawodną, łatwo... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
11/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje elektryczne na terenie imprez plenerowych – błędy oraz wymagania
  • - Ochrona przed pożarem z wykorzystaniem wyłączników różnicowoprądowych
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl