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


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... 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 »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
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 ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Transformatory rozdzielcze - jaki produkt wybrać?

Transformatory Transformatory w przedziale mocy od 100kVA do 3150kVA w klasie izolacji do 36kV w pełni spełniają warunki rozporządzenia Komisji Europejskiej EU548/2014 (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Liczniki energii elektrycznej do zadań specjalnych»

Liczniki energii jakie wybrać Mogą być stosowane do rozliczeń z zakładami energetycznymi, do kontroli procesów przemysłowych, do rozliczeń podnajemców oraz jako element systemów zarządzania energią. Najnowsze inteligentne liczniki umożliwiają płacenie za faktycznie zużytą energię elektryczną, kontrolę sposobu jej wykorzystania ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Roboty będą produkować roboty - to już pewne!

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Powstanie fabryka w której roboty będą produkowały roboty. Wszystko na to wygląda, że już niedługo scenariusze filmowe okażą się ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... 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?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » 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 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 »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

PGG testuje instalacje PV

W Ruchu Halemba kopalni Ruda w Polskiej Grupie Górniczej została uruchomiona pilotażowa instalacja fotowoltaiczna o mocy 410 kWp. Jest to pierwsze z przedsięwzięć w dużym projekcie PGG na...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
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

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