Потери активной мощности и электроэнергии в трансформаторе находят по выражениям:

                                                  (6.1)                                                         

                                                  (6.2)                                                                                                                                                                                                                                           

где ΔРХ, ΔРК - активные потери холостого хода (при номинальном на­пряжении) и нагрузочные (при номинальной нагрузке); kэ - коэффици­ент загрузки трансформатора, равный отношению фактической нагруз­ки к номинальной мощности трансформатора; Тг∑, ТГ.Р - годо­вое время работы трансформатора и время его работы с номинальной нагрузкой соответственно.

Потери активной мощности как в самом трансформаторе, так и создаваемые им в элементах системы электроснабжения (от генераторов электростанций до рассматриваемого трансформатора) в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором (их называют приведенные потери активной мощности) находят следующим образом;

                                                  (6.3)

где

                                                 (6.4)  

                                              (6.5)

                                              (6.6)

                                              (6.7)

ΔРх, ΔРк - приведенные активные потери мощности холостого хода и нагрузочные соответственно; ΔQх, ΔQк - реактивные потери мощности холостого хода и нагрузочные соответственно; Iх, Uк - ток холостого хо­да и напряжение КЗ соответственно; kи.п - коэффициент изменения по­терь, принимаемый для расчетов равным 0,15 кВт/квар.

Приведенные потери электроэнергии, соответствующие приве­денным потерям активной мощности, равны:

                                              (6.8)

Пример 6.1. Определить приведенные потери активной мощности и актив­ной электроэнергии для трансформатора типа ТМ-400-6/0,4, исходные данные ко­торою приведены ниже: Sс.ном = 400кВА; U1ном = 6кВ; U2ном = 0,4кВ;

ΔРх = 0,95кВт; ΔРк = 5,5кВт; Iх% = 2,1%; Uк% = 4,5%; kи.п = 0,15; Тг∑= 8760 ч; Тг.р = 8400 ч.

Решение. На основании выражений (6.3) - (6.8) находим:

Стоимость приведенных активных потерь электроэнергии при цене (тарифе) за 1 кВтч, равной 0,54 руб/кВтч, составит 18 360 руб.

Потери электроэнергии в трансформаторах значительны и их не­обходимо снижав до возможного минимума путем:

•            правильного выбора мощности и числа трансформаторов;

•            рационального режима их работы;

•            исключения холостых ходов при малых нагрузках.

Число одновременно работающих трансформаторов определяет дежурный персонал в зависимости от нагрузки из условий наименьших потерь электроэнергии в трансформаторах.

Целесообразное число и мощность цеховых трансформаторов вы­бирают на основе технике экономических расчетов (ТЭР) с учетом сле­дующих основных факторов:

•  категории надежности электроснабжения потребителей;

• компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ;

• перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах;

• экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Практика эксплуатации отдает предпочтение трансформаторам мощностью 1000 кВА, считая эту мощность оптимальной.

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяют в основ­ном для потребителей II и III категории, а также при наличии в сети 0,4 кВ небольшого количества (до 20 %) потребителей I категории. Для по­вышения надежности электроснабжения, как указывалось выше, однотрансформаторные ТП соединяют перемычкой по ВН или НН с другими ТП

Двухтрансформаторные ТП применяют при преобладании потре­бителей I категории и наличии потребителей особой группы; для сосре­доточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезавод­ского назначения (компрессорной и насосной станций); для цехов с удельной плотностью нагрузок выше 0,5 - 0,7 кВА/м .

Наивыгоднейшая загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории надежности потребителей электроэнергии, от числа транс­форматоров и способа резервирования. Так, при преобладании нагрузок I категории для двухтрансформаторных ТП kз = 0,65 ÷ 0,7; при преобла­дании нагрузок II категории для однотрансформаторных ТП в случае взаимного резервирования трансформаторов на НН kз = 0,7 ÷ 0,8; при преобладании нагрузок II категории и наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузках III кате­гории kз=0,9÷0,95. Значительную экономию электроэнергии в трансформаторах мож­но получить, использовав экономически целесообразный режим их ра­боты. Суть этого режима состоит в том, что в зависимости от суммар­ной нагрузки в работе будет находиться определенное число одновре­менно работающих трансформаторов, обеспечивающих минимум по­терь электроэнергии в этих трансформаторах (или минимум приведен­ных затрат)

где n - число параллельно включенных трансформаторов одинаковой мощности.

В [3,4] приведена схема устройства автоматического включения и отключения трансформаторов в зависимости от нагрузки для уменьше­ния потерь электроэнергии.

Если нагрузка в течение суток изменяется незначительно или су­щественно, но 1 - 2 раза в сутки, то число одновременно работающих трансформаторов может определять дежурный персонал.

критичны к изменениям условий внешней среды, включая температуру, но очень чувствительны к отклонениям подводимого напряжения; ос­новным недостатком ламп накаливания является низкий КПД (около 2%)

кварцевые галогенные лампы являются разновидностью ламп на­каливания; в основном применяются трубчатые лампы типа КГ; мощ­ность ламп от 1 до 5кВт; ожидается увеличение единичной мощности

до 20 кВт:

газоразрядные лампы, применяемые для освещения, основными типами которых являются: трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, ртутные лампы высокого давления, металлогалогенные, на­триевые и ксеноновые лампы;

а) люминесцентные лампы низкого давления работают при темпе­ратуре

+ 15…+25 °С; средний срок службы составляет 10 000 ч; эти лампы меньше, чем лампы накаливания. реагируют па отклонения на­пряжения и при

U < Uном зажигание ламп не обеспечивается; отрица­тельно влияют на работу ламп колебания напряжения питающей сети; срок службы ламп сокращается при значительном снижении напряже­ния и частом включении; наиболее широко применяются лампы мощно­стью 40 и 80Вт;

б) ртутные лампы высокого давления, среди которых широкое применение получили лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); изменение внешней температуры на эти лампы практически не влияет, средний срок службы их составляет 10 000 ч; при зрительной работе высокой точности эти лампы применять нежелательно;

в) трубчатые ксеноновые лампы, у которых параметры практиче­ски не зависят от температуры окружающей среды; имеют большую единичную мощность и применяются для освещения площадей, терри­торий различных объектов и т.д.

г) металлогалогенные лампы (ДРИ - дуговая ртутная с добавками иодитов металлов); имеют высокую световую отдачу и хорошую цвето­передачу; параметры ламп сильно зависят от колебаний напряжения се­ти; срок службы ламп составляет в среднем 1000 - 5000 ч, но может быть доведен до 10 000 ч;

д) натриевые лампы высокого давления являются весьма эффек­тивными источниками света; они малочувствительны к изменению тем­пературы окружающей среды и работают в диапазоне от -60 до +50°С; электрические параметры ламп сильно зависят от напряжения сети; имеют высокую светоотдачу и срок службы, являются перспективными источниками света.

Основными путями экономии электроэнергии в осветительных се­тях являются следующие:

1) применение наиболее надежных и экономичных источников света, пускорегулирующей аппаратуры, систем комбинированного ос­вещения;

2) рациональное построение осветительных сетей;

3) нормализация режимов напряжения в осветительных сетях;

4) переход, где это целесообразно и возможно, на питание све­тильников напряжением 380 В;

5) применение рациональных режимов работы осветительных ус­тановок;

6) надлежащая эксплуатация осветительных сетей (периодическая

чистка светильников, замена сгоревших ламп и др.).

Одной из основных проблем, определяющих экономичность внут­реннего освещения, является правильный выбор системы освещения (общее, комбинированное), который зависит во многом от технологиче­ских особенностей производства. Немаловажным при этом является применение источников света с высокой световой отдачей (металлогалогенных, натриевых ламп и др.).

Опыт эксплуатации осветительных сетей показал высокую эффек­тивность применения газоразрядных ламп, установок смешанного света (например, натриевых ламп высокого давления в сочетании с лампами типа ДРИ, ДРЛ), Общим недостатком газоразрядных ламп является на­личие стробоскопического эффекта, обусловленного пульсацией свето­вого потока, проявляющегося, например, в восприятии вращающихся частей машины неподвижными. Одной из действенных мер по сниже­нию пульсаций светового потока может служить включение ламп на разные фазы трехфазной электрической сети.

Значительную экономию электроэнергии (до 14 %) получают при питании осветительных установок напряжением 380 вместо 220 В.

Правильное размещение выбранных светильников определяет дос­тупность обслуживания и экономичность осветительных сечей. Эффек­тивным считается пакетный способ размещения светильников (вместо линейного), при котором над приемником электроэнергии располагают по три-четыре светильника, потребность светильников уменьшается в 2 раза.

Действенным средством экономии электроэнергии в осветитель­ных сетях является применение рациональных систем автоматического управления освещением в течение суток и ограничения повышенных уровнен напряжения на зажимах источника света.

Последнее достигается, например применением специальных тиристорных ограничителей напряжения типа ТОН.

Для автоматизации управления включением и отключением осве­тительных установок применяют: фотоавтоматы, фотореле, программ­ные реле времени и т.п. Однако регулирование освещенности отключе­нием групп источников света сокращает срок службы некоторых типов ламп и усложняет осветительные сети. Так, для люминесцентных ламп срок службы ламп уменьшается за гол на 17% при трехсменной работе, если считать, что каждое включение сокращает срок службы ламп при­мерно на 2 ч.

Известно, что работа газоразрядных ламп сопровождается потреб­лением из сети реактивной мощности. Для снижения потребления вме­сто дроссельных пускорегулирующих устройств используются элек­тронные (в частности, высокочастотные). Однако главными причинами перехода на новые, более современные устройства являются экономия электроэнергии в светильниках и повышение качества освещения.

Возможна также экономия электроэнергии за счет перехода на бо­лее эффективные источники света в условиях эксплуатации (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Экономия электроэнергии за счет перехода на более эффективные ис­точники света

К перерасходу электроэнергии в осветительных сетях приводят отклонения напряжения. Так, при отклонении напряжения, равном 10%, потребление электроэнергии увеличивается для люминесцентных ламп на 20%, для ртутных ламп - на 24%; срок службы ламп накали­вания снижается на 92,2%, а газоразрядных - на 27%.

Перспективным путем экономии электроэнергии в осветительных сетях является разработка и внедрение новых высокоэкономичных ис­точников света.

Экономия электроэнергии на освещение, получаемая при замене старых источников света (индекс 2) на новые, высокоэкономичные (ин­декс 1) равна;

где Т∞ - число часов использования максимума осветительной нагрузки

в год, ч; α - коэффициент, учитывающий потери мощности в сетях и пускорегулирующей аппаратуре, равный для ламп накаливания - 1,3; люминесцентных - 1,23; газоразрядных высокого давления - 1,13;

р - мощность одной лампы, Вт; n - число ламп в одном светильнике; N -

число светильников.

Для внутреннего освещения промышленных предприятий с есте­ственным освещением Т∞ = 750 ч при одной смене; Т∞ = 2250 ч при двух сменах;

Т∞ - 4150ч при трех сменах. Подробные сведения по ос­вещению приведены в специальной литературе.

ГЛАВА СЕДЬМАЯ