Prendi in considerazione queste perdite quando acquisti un trasformatore di corrente

Prezzo e perdite del trasformatore

La connessione

Le perdite e il prezzo di acquisto devono essere considerati al momento di decidere quale trasformatore acquistare. Lo scopo di questo articolo tecnico è di presentare un approccio uniforme che può essere utilizzato per determinare il valore in dollari di queste perdite oltre la vita del trasformatore.

Prendi in considerazione queste perdite quando acquisti un trasformatore di alimentazione (nella foto: SS Beograd 20 400/220/110 kV, Serbia)

Di seguito è riportata la tipica formulazione di una clausola di valutazione della perdita del trasformatore per l'inserimento in documenti di offerta che specifica come verranno valutate le perdite.

Il costo delle perdite per ciascun trasformatore sarà calcolato moltiplicando i valori in dollari / kW sopra indicati per il perdite di carico garantite a 55 ° C e perdite a vuoto a 100% di voltaggio. Questo costo verrà aggiunto al prezzo di offerta per la valutazione. "

Vediamo un esempio //

Utilizzando i fattori di valutazione delle perdite indicati sopra, determinare quale trasformatore del produttore ha il costo valutato più basso, incluse le perdite.

Trasformatore da 161 / 34,5 kV, 30/40/50 MVA

... e gioca con i numeri //

Sebbene il trasformatore del produttore A abbia il prezzo di offerta più basso, è ovvio che il trasformatore del produttore B lo ha il costo totale valutato più basso.

Valori di offerta e penalità

Oltre a dare valori di valutazione della perdita, i documenti di offerta dovrebbero avere anche valori di penalità che il produttore deve essere addebitato per ogni chilowatt con il quale le perdite effettive del trasformatore testato superano le perdite garantite su cui vengono valutate le offerte.

Poche parole sulle perdite sopra menzionate //

I tre diversi tipi di perdite del trasformatore che devono essere valutati separatamente sono:

1. Perdite di carico (talvolta chiamate perdite di rame o bobina);
2. Perdite a vuoto (a volte chiamate perdite di nucleo o ferro); e
3. Perdite ausiliarie (perdite di elettroventilatori, altre perdite di tali apparecchiature).

Perdite di carico sono principalmente dal io²Perdite R negli avvolgimenti del trasformatore e perdite di correnti parassite. Se un valore delle perdite di carico non è direttamentedato, le perdite di carico possono essere determinate sottraendo le perdite a vuoto dalle perdite totali (se le perdite totali a pieno carico sono 100 kW e le perdite a vuoto sono 10 kW, allora le perdite di carico (o rame o bobina) sono di 90 kW ).

Perdite a vuoto consistono dell'isteresi e delle perdite di correnti parassite nel nucleo di ferro del trasformatore e dell'io²Perdite R negli avvolgimenti a causa della corrente di eccitazione.

Perdite ausiliarie sono costituiti dalla potenza necessaria per pilotare le pompe di raffreddamento ausiliarie e i ventilatori.

Le formule sottostanti producono i costi totali delle perdite che dovrebbero essere aggiunte al prezzo di acquisto del trasformatore come mostrato nell'esempio sopra:

Dove:

• sol = rapporto di picco
• K = fattore di responsabilità di picco
• SI = l'investimento di capitale del sistema in dollari per kilowatt richiesto per fornire le perdite di potenza del trasformatore;
• 8760 = il numero di ore in un anno
• CE = il costo dell'energia in dollari per kilowattora;
• FCR = tasso di carica fisso per l'investimento di capitale espresso come decimale in dollari per dollaro di investimento;
• LFA = il fattore di perdita per attrezzature ausiliarie;
• LFT = il fattore di perdita del trasformatore che è il rapporto tra perdite medie del trasformatore e perdite di picco del trasformatore;
• TNLL = le perdite garantite a vuoto del trasformatore in kilowatt;
• TLL = perdite di carico garantite dal trasformatore in kilowatt;
• TAL = le perdite dovute alle apparecchiature ausiliarie del trasformatore in kilowatt

Valori per le formule

SI - System Investment Charge

L'addebito per System Investment (SI) è il costo degli impianti di generazione e trasmissione per kilowatt necessari per fornire la domanda aggiuntiva risultante dalle perdite del trasformatore al picco del sistema.

Poiché un trasformatore si trova direttamente ala stazione di generazione non richiede un investimento in impianti di trasmissione, dovrebbe essere il valore SI utilizzato per valutare le perdite nel trasformatore della stazione di generazione meno del SI di un trasformatore da localizzare all'estremità ricevente di una linea di trasmissione.

Se viene acquistata energia anziché autogenerata, è possibile determinare il valore SI dividendo l'accusa della domanda in dollari per kW all'anno per il tasso fisso (FCR). Poiché esiste più di un metodo per valutare il valore SI, si dovrebbe usare il metodo che viene giudicato per ottenere i risultati più realistici.

FCR - Tasso di addebito fisso

Il tasso di carica fisso (FCR) rappresenta il reddito annuale necessario per pagareun investimento di capitale. L'FCR è espresso in percentuale dell'investimento di capitale. La tariffa copre tutti i costi che sono fissi e non variano con la quantità di energia prodotta.

Il tasso include interessi, deprezzamento, tasse,assicurazioni e quelle operazioni e spese di manutenzione che non dipendono dai kilowattora venduti. Il tasso di interesse utilizzato dovrebbe essere uguale al tasso di interesse del prestito acquisito per acquistare i trasformatori. Se i fondi del prestito non vengono utilizzati, dovrebbe essere utilizzato un tasso misto degli interessi maturati sui fondi depositati.

La pratica di includere alcune operazioni e spese di manutenzione nella tariffa fissa è una questione di giudizio. Alcuni valori tipici per i componenti della velocità di carica sono i seguenti:

CE - Carica di energia

La carica energetica (CE) è il costo per kilowattora per il carburante e le altre spese direttamente correlate alla produzione di energia elettrica.

Le equazioni 1 e 2 si basano sul presupposto che la carica di energia rimane costante per tutta la durata del trasformatore. Se viene acquistata energia, EC sarà il costo di energia in kWh (o energia).

K - Fattore di responsabilità

Il fattore di picco di responsabilità (K) è destinato a compensare il trasformatoreperdite di carico di punta che non si verificano alle perdite di picco del sistema. Ciò significa che solo una minima parte delle perdite dei trasformatori di picco contribuirà alla domanda di picco del sistema.

Il valore di K può essere determinato da:

NOTA: Va sottolineato che K è quadrata nelle equazioni 2 e 3 perché K è un rapporto tra i carichi mentre le perdite sono proporzionali al carico quadrato. È possibile utilizzare qualsiasi valore di K che sembra appropriato.

I seguenti sono i valori consigliati che sembrano essere ragionevoli.

LFT

Il fattore di perdita del trasformatore è definito come il rapporto tra la mediaperdite del trasformatore alle perdite di picco del trasformatore durante un determinato periodo di tempo. Per semplicità, le equazioni presuppongono che il fattore di perdita del trasformatore sia una costante e che non cambi in modo significativo durante la vita del trasformatore.

Il fattore di perdita del trasformatore può essere determinato direttamente utilizzando l'equazione:

LFT può anche essere approssimato dal fattore di carico (il carico medio diviso per il carico di picco per un periodo di tempo specificato) utilizzando l'equazione empirica di seguito:

Dove:

G - Rapporto di picco

Il rapporto di picco è definito dall'equazione:

Per il carico massimo annuale del trasformatore, deve essere utilizzato il valore di picco integrato di un'ora. Lo scopo del rapporto di picco è di correlare il valore dell'equazione 2 al carico nominale del trasformatore e non al carico di picco del trasformatore che altrimenti risulterebbe se G non fosse nell'equazione.

Se il kVA totale di tutti i trasformatori è noto per il proprio sistema e il carico di picco kW (o kVA) è noto, il rapporto di picco medio per il proprio sistema sarà:

Se il picco di kW è noto, ma il picco di kVA è sconosciuto, assumere un fattore di potenza ragionevole sul picco e calcolare il picco di kVA come segue:

kVA = kW / fattore di potenza

Se il trasformatore acquistato ha un piccorapporto diverso dalla media, usa quel valore. Se il trasformatore verrà installato in una sottostazione nota, utilizzare i dati di fatturazione e il carico di crescita presunto per tale sottostazione.

Le equazioni di cui sopra si basano sul presupposto che il carico massimo annuale del trasformatore rimane lo stesso per tutta la durata del trasformatore. Se è previsto il carico sul trasformatoreaumentare ogni anno, quindi utilizzare un valore di carico di picco annuale del livello equivalente ragionevole in base all'esperienza, anche se il valore di carico massimo atteso aumenterà ogni anno.

LFA - Fattore di perdita ausiliaria

Il fattore di perdita ausiliaria compensa l'apparecchiatura ausiliaria del trasformatore che funziona durante solo parte del ciclo di carico del trasformatore. Per un trasformatore con due fasi di raffreddamento:

La scelta delle probabilità appropriate nell'equazione di cui sopra è una questione di giudizio basata su schemi di caricamento storici del sistema. Si prevede che le probabilità di cui sopra in condizioni di carico normali saranno estremamente basse.

Dal momento che l'uso di energia e le perdite associati conGli ausiliari del trasformatore sono estremamente piccoli durante la vita del trasformatore, potrebbero essere ignorati. Il costo di capitale associato agli ausiliari è significativo e dovrebbe essere preso in considerazione.

Strumento di calcolo delle perdite semplificate //

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Foglio di calcolo per il calcolo delle perdite del trasformatore

Riferimento // Guida per la valutazione delle perdite di trasformatori di potenza di grandi dimensioni - Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti - Servizio di utilità rurale