配电变压器容量的选择

配电变压器容量的选择（精选十篇）

配电变压器容量的选择 篇1

一、变压器容量的选择

(一) 合理选配配电变压器的容量和台数, 合理分配负荷, 防止“大马拉小车”

变压器的空载无功损耗占变压器整个无功损耗的比重很大, 而变压器容量越大, 它所取用的无功功率也越大, 因此, 不要盲目装设大容量的变压器。通过对配电变压器电能损失与负荷的关系分析可知, 在铜损等于铁损时, 变压器的效率最高, 此时变压器运行最为经济。根据理论计算, 配电变压器一般在60%～70%额定负荷上运行时电能损失率最低。因此, 在负荷比较稳定、连续生产的情况下, 可按经济容量选用变压器。

(二) 农业排灌变压器的选择

对于主要向动力负载供电的农业排灌变压器, 因异步电动机铭牌上标的功率是电动机输出的有功功率, 这时供给电动机的功率需要考虑电动机的效率和功率因数, 一般可按异步电动机铭牌功率总和的1.2倍选择变压器的容量。考虑到排灌变压器属季节性用电, 不应接入其他负载, 以便在非排灌期及时停运, 来减少运行费用和损耗。

(三) 综合变压器的选择

对于供给照明、农副产品加工等综合变压器的容量, 一般可按实际高峰负荷的1.25倍选取。

(四) 带感性负载变压器容量的选择

当选用感性负载变压器的容量时, 如有全压启动的异步电动机, 还应考虑变压器能否承受电动机起动时的冲击。一般单台全压启动电动机的功率不宜超过配电变压器容量的30%, 同时应保证同一台变压器供电范围内, 在容量最大一台全压起动电动机起动时, 其他用电设备的电压不能低于额定电压的75%;否则, 全压起动的电动机应改为降压起动。

(五) 对于主要向照明负载供电的变压器容量, 可按接近于照明千瓦数总和选取。

(六) 变压器增容时应分析变压器本身的功率因数

如果客户认为配电变压器容量不够用而需要增容时, 首先考虑到负荷的自然功率因数是不是很低, 如果很低应该采用安装并联电容器容量补偿无功的方法, 解决配电变压器的增容问题。

例如:某村原装配电变压器的容量为80kVA, 低压侧有3路出线, 第一路为三相四线的照明负荷, 有功计算负荷电流为10.5A, 无功计算电流为11.2 A;第二路为三相三线的动力负荷, 有功计算负荷电流为51.7A, 无功计算电流为58.5A;第三路为三相三线农村生活、机械等设备用电负荷, 有功计算负荷电流为50A, 无功计算电流为115A。通过计算得知功率因数为0.52, 总的有功功率为67.1kW, 应增容到S=67.1/0.52=129 kVA, 应选用160kVA变压器。如果将功率因数提高到0.90, 则S=67.1/0.9=74 kVA, 可见变压器不必增容。

二、变压器的经济运行

为了减少损耗, 变压器应靠近符合中心位置。工业用变压器容量超过630KVA的, 应尽量上两台变压器或更多台变压器。在一般情况下, 如果客户单台设备容量不太大的情况下, 选择多台变压器, 以便经济运行, 并能提高供电可靠性。当变电站装设有两台或两台以上变压器时, 随着变电站负荷的变化, 经常需要投入或切除变压器。

在满足生产用电的前提下, 变压器应采取经济运行方式, 所谓变压器的经济运行方式, 是指变压器在功率损耗最小情况下的运行方式, 此时的电能损耗最小、运行费用最低。必要时可申请暂停一台变压器, 减收基本电费。

变压器的空载损耗为:

变压器的短路损耗为:

式中:——无功功率经济当量, 是指供电系统中每增加1Kvar的无功损耗, 相当于有功损耗增加的千瓦数, 此值通常取0.06～0.1 kW/Kvar。

于是变压器在负荷率为的条件运行时, 其功率损耗可用下式表示:

很显然, 上式中的这两个变量是考虑了有功和无功两种功率损耗后所得的综合空载有功损耗和综合短路有功损耗值。

当变电站中变压器的台数超过两台时且它们的额定容量不同, 同理可以做出变压器不同运行方式下的有功功率损耗曲线, 并根据不同负荷时有功功率损耗最小的原则, 确定变压器的经济运行方式。

根据变压器的经济运行点, 在变电站同一总负荷S下, 运行中的n台变压器的总有功损耗与投入 (n+1) 台变压器的总有功负荷损耗相等的原则, 有下面等式成立:

即可求得变电站的总负荷S:

为单台变压器的额定容量 (KVA) , 其他参数均为单台变压器的参数。上式表明, 若变电站原先有n (n≥1) 台相同容量变压器运行, 当变电站的总负荷增大到S值时, 则应再投入一台同样容量的变压器。由 (n+l) 台并列运行才能符合经济运行原则。

同理, 可导出公式:

上式表明, 若变电站原先有n (n>l) 台相同容量变压器运行, 当变电站的总负荷小到S值时, 则应退出一台变压器。由 (n-l) 台并列运行才能符合经济运行原则。

三、结语

综上所述, 客户再选择变压器容量时应综合考虑, 不能因节省眼前的资金, 造成将来变压器运行不合理、不经济。例如:有的客户强烈要求变压器远离负荷中心安装省一部分工程费;有的客户要求选一台大的变压器, 省一个变压器间, 省一台变压器费用;有的盲目增容等, 以至于在将来运行过程中造成很大的损失。因此, 合理选择变压器容量, 并使其经济运行, 对于减少运行费用、减少开支和降低损耗是非常必要的。

摘要：文章从各方面介绍如何合理选择配电变压器的容量, 并做到经济运行, 同时分析经济运行的各种方法, 起到降低损耗、降低运行费用的效果。

配电变压器容量的选择 篇2

一、土建施工用电的需要系数和功率因数

用电设备名称

用电设备数量

功率因数（cosφ）［tgφ］

需用系数（Kη）混凝土搅拌机及砂浆搅拌机 10以下 0.65 【1.17】 0.7 10～30 0.65 0.6 30以上 0.6 【1.33】 0.5 破碎机、筛洗石机 10以下 0.75 【0.88】 0.75 10～50 0.7 【1.02】 0.7 点焊机 0.6 0.43～1 对焊机 0.7 0.43～1 皮带运输机 0.75 0.7 提升机、起重机、卷扬机 10以下 0.65 0.2 振捣器 0.7 0.7 仓库照明 1.0【0.0】 0.35 户内照明 0.8 户外照明 1【0】 0.35 说明：需要系数是用电设备较多时的数据。如果用电设备台数较少，则需要系数可以行当取大些。当只有一台时，可取1。

二、实例：某建筑工地的用电设备如下，由10KV电源供电，试计算该工地的计算负荷并确定变压器容量及选择变压器。

用电设备名称

用电设备数量（台数）

功率（KW）

备注

混凝土搅拌机 4 10 砂浆搅拌机 4 4.5 皮带运输机 5 7 有机械联锁 升降机 2 4.5 塔式起重机 2 7.5 1 22 1 35 JC=40% 电焊机 5 25 JC=25%单相，360V 照明 20 分别计算各组用电设备的计算负荷：

1、混凝土搅拌机：查表，需用系数Kη=0.7，cosφ=0.68，tgφ=1.08

PC：有功计算负荷，QC：无功计算负荷，Pe:设备容量 PC1= Kη×∑Pe1=0.7×（10×4）=28KW QC1= PC1×tgφ=28×1.08=30.20KVAR

2、砂浆搅拌机组：查表，需用系数Kη=0.7，cosφ=0.68，tgφ=1.08 PC2= Kη×∑Pe2=0.7×（4.5×4）=12.6KW QC2= PC2×tgφ=12.6×1.08=13.61KVAR

3、皮带运输机组：查表，需用系数Kη=0.7，cosφ=0.75，tgφ=0.88 PC3= Kη×∑Pe3=0.7×（7×5）=24.5KW QC3= PC3×tgφ=24.5×0.88=21.56KVAR

4、升降机组：查表，需用系数Kη=0.2，cosφ=0.65，tgφ=1.17 PC4= Kη×∑Pe4=0.2×（4.5×2）=1.8KW QC4= PC4×tgφ=1.8×1.17=2.11KVAR

5、塔式起重机组：塔式起重机有4台电动机，往往要同时工作或满载工作，需要系数取大一些，Kη=0.7，cosφ=0.65，tgφ=1.17 又：对反复短时工作制的电动机的设备容量，应统一换算到暂载率JC=25%时的额定功率：

Pe’:换算前的电动机铭牌额定功率（KW）Pe：换算到JC=25%时电动机的设备容量（KW）

Pe5=2∑Pe’ sqr(JC)=2（7.5×2+22×1+35×1）sqr(0.4)=2×40.5×0.632=51.19 KW 其计算负荷为

PC5= Kη×∑Pe5=0.7×51.19=35.83KW QC5= PC5×tgφ=35.83×1.17=41.92KVAR

6、电焊机组成部分：查表，需用系数Kη=0.45，cosφ=0.6，tgφ=1.33

因为电焊机是单相负载，它有5台则按6台计算设备容量。又由于它的JC=25%，应统一换算到JC= 100%的额定功率 PC6= Kη×∑Pe6’× sqr(JC)

=0.45×(6×25)× sqr(0.25)=33.75 KW QC6= PC6×tgφ=33.75×1.33=44.88 KVAR

7、照明：施工期间主要是室外照明，查表，需用系数Kη=0.35，cosφ=1，tgφ=0 PC7= Kη×∑Pe7=0.35×20=7 KW QC7= PC7×tgφ=0

再求总的计算负荷,取同时系数K∑=0.9

配电变压器容量的选择 篇3

关键词：10 kV;配电变压器容量;经济可靠;规划

中图分类号：TM401.1     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）26-0079-02

1  概  述

现阶段，我国大部分地区只规定了配电变压器的负荷报装容量下限，而没有对其上限进行相应的限制。例如：我省的供电部门只制定了相关部门规章要求80 m3及其以上的普通住宅用户所申请的容量不得小于6 kW，商业用户每1 m2不得低于

100 W，非工业用户每1平方米不得小于80 W。这种制度条例容易造成用户选择更大容量的配电变压器，造成“大马拉小车”现象的出现，不符合我国电力行业的经济利益。因此，必须对其进行改进。

针对10 kV配电变压器容量的经济可靠性规划进行一系列的研究分析。借此平台，与各位相关研究人员交流讨论。

2  简述配电变压器

配电变压器是将某一数值的交流电压或者交流电流通过电磁感应定律转变为与其频率相同的另外一种或者几种数值不同的交流电压或者交流电流的一种电气设备，其主要作用是传输电能。

因此，额定容量是其主要参数，其数值表示所传输电能的大小，用kVA或者MVA来表示。我国现阶段，配电变压器产品可按照电压等级的不同分为：

①特高压，是指750 kV以上的变压器。

②超高压。指500 kV以上的变压器。

②高压指：220～110 kV变压器。

④中压指：35 kV及以下变压器。

在对我国居民进行供电的过程中，10 kV高压电网采用三相三线中性点不接地系统的方式进行;用户变压器供电为实现三相四线制供电，大多数选择D/yn11结线方式的中性点直接接地系统进行运行。在此，我们主要讨论10 kV高压电网的运行。在配电变压器的运行过程中，既可能发生由于配电变压器容量过大而出现的欠载运行现象，也可能出现因过载而导致的设备过热现象，从而对电力系统供电的经济可靠性造成严重的影响。

因此，在进行配电变压器的选择工作时，要以其最大负荷量为标准。这样，便可在充分利用配电变压器设置容量的基础上，延长配电变压器的使用寿命。

3  配电变压器容量的优化工作

①由于配电变压器器的成本主要包括：

配电变压器运行过程中的相关投资与运行成本。这一部分主要指的是配电变压器自身的成本，主要涉及的方面为配电变压器的设备投资费用、相关设施设备的消耗与磨损费用、运行费用等。

②由于配电变压器容量的约束而造成的一系列相关损失。主要是指配电变压器在欠载运行的情况下所造成的空载有功损耗、空载无功损耗、短路有功损耗、短路无功损耗等。

通常情况下，供电可靠性与配电变压器投资费用之间存在着一定程度的矛盾，相关研究人员通过对其进行一系列的分析研究，发现可以利用模糊方法，采取加权处理对两者进行协调。

4  配电变压器优化求解

通过研究分析，相关人员发现可以建立相应的配电变压器容量优化模型。运用该模型对某一型号配电变压器的投资成本、运行成本、损失成本等进行一系列的计算。

一般来说，该模型的求解方法如下：

①确定一段时期内配电变压器负荷预测的概率分布，一般多采用正态分布的方式。在这一过程中，主要通过确定其平均值与方差，设定显著性水平，来得到配电变压器负荷的最值。

②根据相关公式计算不同容量配电变压器所对应的上级电网成本。

③由于相同型号下，配电变压器的容量与参数的不同。所以，在对配电变压器优化模型进行求解的过程中，相关人员应针对配电变压器容量的不同，根据其负荷的概率分布，计算不同负荷水平下的能量损耗与点损失值。

④在之前数据的基础上，计算不同容量配电变压器的总成本，从而得出最佳的配电变压器容量，实现配电变压器容量的经济可靠性规划。

5  案例分析

接下来，对我省某一用电部门进行配电变压器容量优化计算工作。在这一过程中，该用户的概率密度函数为：

f（pit）=1/44.8*√2πexp{-[（-x-145）2/2*44.8]}

其中，贴现率为10%，电价为1 kW·h0.5元，上级电网预留单位容量成本为1 kV0.03万。假设其显著性水平为1%。

通过计算，发现：其负荷值没有出现低于50 kW或者大于250 kW的现象。因此，其负荷量的最大值为250 kW，最小值为50 kW。通过配电变压器相关优化模型，对其进行一系列地仿真计算，得出不同容量配电变压器下的各种费用数值，见表1和表2。

从以上表格中，我们可以看出：

①对于不同容量的配电变压器，配电变压器的投资与上级网络成本随着配电变压器额定容量的递增而增加，失电成本则随之减少。同时，运行成本呈现先降后升的状态。所有的综合成本也是先下降后上升。此时，如果按照利益最大化原则，则配电变压器的最优容量为250 kV。但是，如果去除上级网络成本的影响，则其最优容量为400 kV。

从中，我们也可以看出上级网络成本在总成本中的重要作用，其对结论有着重要的影响。

②当综合费用处于最小值时，优化的配电变压器容量的有功带载能力达到了有功负荷预测上限值的92%，平均负载率为0.6。此时，配电变压器的经济可靠性较高，处于经济运行状态。

通过对不同类型用户的负荷曲线波动异常状况进行研究分析，发现其中的差异。商业负荷波动最大，单位失电成本也较大，所以其所用的配电变压器容量也较大;工业负荷则处于平稳状态，没有较大的波动出现，因此其配电变压器成本值最小，所需要的变压器容量也比商业配电变压器以及居民配电变压器小。

6  结  语

在电力行业中，配电变压器的选择具有非常重要的作用。因此，受到了电力行业相关部门的高度重视。不同的用电部门应根据自身的不同特点，选用不同类型的配电变压器，避免“欠载”或者“过载”现象的发生，保证其经济可靠性[5]。通过对配电变压器优化工作进行一系列地研究分析，根据算例仿真模型，对10 kV配电变压器的经济可靠性进行分析，提出最优的解决方法，使配电变压器能够处于经济运行状态，解决现阶段我国大部分地区出现的“大马拉小车”现象。

参考文献：

[1] 黄山，李敏虹，李丹，等.10 kV配电变压器容量的经济可靠性规划[J].电   力系统及其自动化学报，2012，（12）：134-137.

[2] 王贤军，江炜，程军.10 kV配电变压器的安装技术研究[J].电子技术，

配电变压器容量的选择 篇4

式中I1N, I2N——分别为变压器一、二次侧额定电流, A;

SN——变压器额定容量, kV·A;

U1N, U2N——分别为变压器一、二次侧额定电压, kV。

对于100 kV·A, 10/0.4 kV的配电变压器, 则有SN=100 kV·A, U1N=10 kV, U2N=0.4 kV。

根据计算公式 (1) , (2) 计算

根据规程规定:配电变压器一次侧熔丝电流I1= (1.5～2.0) I1N, 二次侧熔丝电流I2=I2N, 则I1= (1.5～2.0) ×5.77=8.655～11.540 A, 一次侧熔丝容量可选择10～15 A。I2=144.4 A, 二次侧熔丝容量可选择150 A。

这里, 笔者把 (1.5～2.0) 改为1.732也就是, 则, 一次侧熔丝容量可选择10 A。

以上可得出, 100 (变压器容量) /10 (系数) =10 A (一次侧熔丝容量) 。

同理可得:125 (变压器容量) /10 (系数) =12.5 A (一次侧熔丝容量) , 应接15 A熔丝;160 (变压器容量) /10 (系数) =16 A (一次侧熔丝容量) , 应接15 A熔丝;200 (变压器容量) /10 (系数) =20 A (一次侧熔丝容量) , 应接20 A熔丝;250 (变压器容量) /10 (系数) =25 A (一次侧熔丝容量) , 应接25 A熔丝;315 (变压器容量) /10 (系数) =31.5 A (一次侧熔丝容量) , 应接30 A熔丝……

对于配电变压器容量为100kV·A, 则有

也就是说, 配电变压器容量为1kV·A, 二次侧熔丝额定电流为1.444A≈1.5 A。

于是有:30 (变压器容量) ×1.5 (系数) =45 A (二次侧熔片容量) , 应接50 A熔片;50 (变压器容量) ×1.5 (系数) =75 A (二次侧熔片容量) , 应接75 A熔片;63 (变压器容量) ×1.5 (系数) =94.5 A (二次侧熔片容量) , 应接100 A熔片;80 (变压器容量) ×1.5 (系数) =120 A (二次侧熔片容量) 应接150 A熔片……

UPS电源蓄电池容量选择探讨 篇5

关键词：UPS电源 蓄电池容量 电池选配 研究 方法

中图分类号：TM91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0087-01

众所周知，蓄电池作为UPS的心脏，有着举足轻重的地位。根据相关统计，大约30%的UPS电源故障是由于蓄电池的损坏造成的。因此，蓄电池管理系统的好坏直接关系着UPS系统整体运行状况是否正常。

1 UPS电源运用

UPS电源是常用的后备电源，广泛的运用在企业、矿山、航天、政府、通讯、医院、学校、工业、国防、电力、交通、能源、消防、电站、铁路、公路、飞机、轮船、计算机存储、应急照明、网络服务等场所，能够及时在在市电断电后提供后备电力，是当今社会不可缺少的电源。现代设备最不愿意发生的事情就是突然停电，突然的停电会给生产和生活造成重大损失，特别是信息时代，数据的传送、备份必不可少，一旦停电损失不可估量，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。

UPS电源是是现代企业重要的供电后备电源，常规的日常管理主要是电源巡检，电参数测量，故障检查，定期放电，定期更换蓄电池。

2 UPS电源选型误区

UPS电源是一种特殊的专用电源，很多用户对此并不了解多少，在选购时往往对主机关注很多，对配套的电池不关注，或者不太知道需要配多少容量电池，这给一些经销商带来一些商机，最常见的错误选择有两种。

2.1 低成本选型

有些客户从成本考虑，希望买便宜的UPS电源，哪家经销商报价低就买哪家经销商的产品，这样的选择导致了经销商为了满足用户低报价的心里，只有大幅度减少电池的容量压低整体成本降低售价获得生意，这种配置在用户今后实际使用中根本无法满足用户的实际需求，放电时间很短，起不到备份的作用，等用户在使用发现这个问题后，生意已经做完，后悔来不及了。造成这种结果主要是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为只要买了就能满足使用，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致无法满足使用要求。

2.2 高成本选型

有些客户对价格承受力较强，希望买到好的产品，对这样的优质用户，经销商常采用大幅度增加电池的容量提高产品的整体报价，获得较高的利润，但在今后的实际使用中用户发现根本不需要这么大的容量，浪费过多的电池，造成这种结果同样是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为蓄电池越多越好，多了待机时间长，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致较大的浪费。

3 怎样选择蓄电池

选择蓄电池的容量，要取决于几个至关重要的参数，这每个参数都要根据客户根据实际需要提供，不能盲目选择或猜测。

3.1 UPS电源的输出电压

例如：比如客户UPS电源功率需要220 V交流电，这就要根据UPS主机的技术指标，选择相应的电源组，以12 V蓄电池为例，正常标称12 V电压的蓄电池，在充满电压时为13.8 V，再把相同的电池串联和并联就能组成需要的电压，尽量选择同厂家同型号的电池，这样内阻一致，使用寿命长。如用12 V蓄电池40节蓄电池串联就可以得到理论直流电压480 V，在刚充满时552 V，在放电过程中蓄电池直流电压逐渐下降，截止点一般单节蓄电池可以选在 10.5～11 V，整组电池截止点420～440 V，截止点电压选太低蓄电池过放电容易损坏，截止点电压选太高蓄电池不能充分放电造成UPS电源待机时间短。

3.2 断电后负载的实际功率

在选择UPS电源时，用户必须了解在断电后的延时时间，可以采用行业中通用的算法的计算，实际计算还要参考实际情况加以修正。

现在市场上的UPS电源效率不同，甚至差别很大，效率低的只有60%，效率高的可到90%，选择效率高的UPS电源不但可以节省首次投资，今后也可以节省大量的电费。

现举例说明一下计算原理，阐明UPS电源的计算方法，得到实际输出的功率。

例如：标注一台UPS电源功率10 kV，效率为80%，则实际输出功率，

实际输出功率=10 kVA X 0.8=8 kW

这8 kW就是UPS电源的实际输出功率，只能按这个功率配负载，若负载超过实际输出功率，则会导致UPS电源在工作时自动保护或损坏。

3.3 UPS电源在停电后延时时间

例如： 比如客户UPS电源功率为在断市电后能正常工作24 h以上，不能够刚好设计在断市电后UPS电源工作24 h，原因是蓄电池都是有衰减了，一般规定蓄电池容量下降到额定容量的60%时，蓄电池可以报废更换，如果设计时没有考虑到容量衰减，在蓄电池使用一段时间后，断电将不能满足客户要求待机24 h以上，正确的计算方法是24/60%=40 h，新电池设计应按40 h设计，等到容量衰减到60%时仍能满足客户提出的待机时间要求。

3.4 计算出蓄电池需要的准确容量

（实际输出功率/电池电压）X延时时间=蓄电池组总容量

延时时间假如是需要24 h，UPS电源实际输出功率8 kW，电压480 V，计算如下

（8000 W/480 V）×24 H=400 AH（蓄电池组总容量）

3.5 蓄电池选型

蓄电池的种类很多，多少是12 V直流电压，常见的12 V蓄电池主要有：12V5AH、12V7AH，12V17AH、12A24AH、12V38AH、12V65AH、12V100A、12V100AH等，如果需要蓄电池输出电压为480 V，根据据算480 V/12 V=40节，把40节蓄电池串联在一起，就可以得到需要的电压，40节电池串联后的容量等于1只电池的标称容量，如果需要更大的容量就必须并联更多的蓄电池或者改用容量更大的蓄电池。

如果需要480V400AH的容量，就可以采用12V100AH的蓄电池160节蓄电池组合，每组40组，共4组并联在一起。

4 结语

综合上述分析计算，蓄电池的选择需要考虑多种因素，最后拿出最经济合理的方案实施，采用在满足客户要求的前提下节约投资。

参考文献

[1]朱松然.铅蓄电池技术[M].北京；机械出版社，2002.

[2]郭炳焜.化学电源[M].长沙：中南工业大学出版社，2000.

[3]W.X.Shen，C.C.Chan，K.T.Chau.A new battery available capacity indicator for electric vehicles using neural network[J].Journal of Power Sources， 2007，43（6）：817-826.

配电变压器容量的选择 篇6

1 经济容量选择常用方法及影响因素分析

(1)变配电所的负荷计算可采用需用系数法,变压器容量应根据计算负荷选择,其计算表达式为:

式中:Pjs—配电变压器的计算负荷,k W;

Se—配电变压器基准容量,k VA;

β—配电变压器的实际负载系数(一般不宜大于0.85);

cosφ—负荷侧平均功率因素。

其中:Pjs=Kp∑(KxPe)

式中:Pe—用电设备组的功率,k W;

Kx—用电设备的需用系数;

Kp—变配电所有功功率同时系数。

以上计算式表明,计算负荷不仅与用电设备组功率大小有关,还主要与负载需用系数有关,因此应根据负载特征及工艺使用要求,合理选取用电设备的需用系数。计算负荷偏大或偏小,都会对所选容量经济技术的合理性产生重要影响。

(2)按功率损失率最小的原则进行容量选择,可使配电变压器效率达到最高;不同类型的变压器,其综合功率经济负载系数也不同。经济负载系数是变压器功率损失率最低时的负载系数,其计算表达式为:

式中:βjz—综合功率经济负载系数;

Poz—综合功率空载损耗,k W;

Pkz—综合功率负载损耗,k W。

通过分析计算,SC(B)9系列干式变压器、S11系列油浸变压器、SH15系列非晶合金油浸变压器(容量在250~2 000 k VA范围内)的综合功率经济负载系数βjz均值分别为0.508、0.367、0.231。

分析计算结果表明:虽然按经济负载系数选择容量,可使变压器的功率损失率最小,然而新型节能变压器空载损耗已大幅降低,按其进行容量选择,直接会导致容量选择过大等突出问题。同时若按经济负载系数选择容量,不同类型的变压器,容量选择结果也不会相同。

(3)按变压器年运行效率最高原则进行容量选择,可使所选定的变压器年电能损失率达到最小。节能经济负载系数[2]计算式表达为:

式中:τ—年最大负载损耗小时数,h;

βAZ—节能经济负载系数;

T—年带电小时数,h。

的数值,与企业生产班次安排和负荷特征有关。对用电负载曲线变化较大的用户,按节能负载系数进行容量选择,经济性与节能性可得到相对的统一。对于用电负载曲线变化比较平稳的用户,若按节能负载系数进行经济容量选择,同样会产生容量选择偏大的问题。

2 建立经济容量新型评价选择方法的基本思路

通过上述分析不难发现,若要合理确定配电变压器的经济容量,首先应建立一种能对同类型、不同容量变压器能效指标进行综合评价的方法。行业标准提供的配电变压器能效及技术经济评价方法,适用于同容量、不同类型变压器间的经济性评价,借助于该方法,可以有效地建立起一种新型经济容量选择的评价体系和方法步骤:即根据容量选择条件和经济使用期电能损耗最小、综合能效费用最少的原则,先进行方案初选,然后再对初选方案的综合效益作进一步分析比较;按此方法可从中筛选出技术可行、综合效益最佳的经济容量来。

2.1 综合能效费用法[3]

(1)对配电变压器经济技术评价,可采用综合能效费用法。综合能效费用法,是一种选择总费用最少的方案为最佳方案的分析方法。借用该方法,有助于客观准确地了解待选容量方案的经济性。

(2)综合能效费用的计算方法[3]

1)综合能效费用(TOCEFC)计算表达式为:

其中:CI为配电变压器初始费用,POEFC空载损耗等效初始费用,PKEFC负载损耗等效初始费用。

式中:A—配电变压器单位空载损耗等效初始费用,元/k W;

B—配电变压器单位负载损耗等效初始费用,元/k W。

2)单位空载损耗等效初始费用A系数的计算表达式为:

式中:Kpv—期望回报率i、经济使用期为n年的现值系数;

Ee—电度电费,元/k Wh;

Ec—按最大需量支出的基本电费,元/k Wh;

T—配电变压器年运行小时数,通常取8 760 h。

3)单位负载损耗等效初始费用B系数的计算表达式为

式中:βo—变压器的初始负载率;

τ—年最大负载损耗小时数,h;典型值参见文献[2]。

2.2 对同类型不同容量配电变压器综合效益评价的方法

(1)根据电气设计规范和节能要求,确定变压器的类型。

(2)按照配电变压器的容量选择条件,并依照容量级差顺序,至少选择四种规格变压器作为待选方案。

(3)依据已知条件,计算各待选方案综合能效费用(TOC)值。

依据已知条件,计算各待选方案变压器经济使用期间的电能损耗量(W)。其计算表达式为:W=[T(Po+KqQo)+τ·β2(Pk+KqQo)]n.

(4)选择出W值最小和TOC值最少的两个初选方案,并通过综合效益分析比较,所确定的变压器容量,即为配电变压器在经济使用期内综合效益最佳的设计容量。

3 应用实例

某企业准备装设一台变压器,该企业采用二班生产制,计算负荷为785 k VA,拟选用S11系列800~1 600 k VA四种规格的变压器作为待选方案。现要求采用综合效益评价方法确定变压器经济容量。

3.1 待选方案经济技术参数

从待选方案的变压器产品选型手册中,可获得其基本技术参数。

确定经济参数为:变压器使用年限25年、回报期望值8%;依据地区电价结构,电度电费为0.52元/k W、最大需量电费为37.5元/k W;

确定运行参数为:变压器负载率分别为0.98、0.785、0.628、0.49;年最大负载损耗小时数为1 700 h、年带电小时数为8 760 h。

3.2 待选方案节能性和经济性分析计算

依据相关计算公式,待选配电变压器容量方案的综合能效费用、经济使用期内电能损耗量等计算结果如表1:

3.3 方案选择与分析

(1)从表1可看出,在相同负载条件下,若按综合能效费用最少的原则,可以选择方案一。若按经济使用期间电能损耗量最小的原则进行经济容量选择,则应当选择方案三。

(2)在综合效益层面上分析:虽然两方案CI差值为29 800元,然而两方案TOC差值仅为7 642元。这说明方案三变压器多投资费用中,有近75%的费用从方案三的节能效益中得到了补偿。

(3)从方案的节能效果看,方案一与方案三的W差值为36 932度。这意味着选择方案三,能为企业节约数量可观的电量。这无论是从企业节能还是从社会效益方面讲,无疑都具有十分重要的意义。

(4)在计算负荷相同的基础上,方案一负载率为98%,方案三负载率为62%。选择方案三,能为企业发展提供38%的裕量;这显然对企业安全经济运行、避免今后的增容改造费用都是十分有利的。

4 结论

通过上述案例分析,从中可得出一个重要结论:在一定的容量级差范围内,节能性好的容量方案,相对于能效费用最少的方案,其综合效益也必然是最佳的。按照此结论,选择电能损耗量最小的容量方案,即可满足配电变压器经济容量选择的设计要求;并可使本文确立的经济容量选择方法进一步简化、满足设计工作方便使用的要求。

摘要：随着国内外变压器制造技术水平不断提高和新型材料的应用,传统的容量选择计算方法,显然已不能完全适应配电变压器容量选择的要求。配电变压器容量选择与经济运行问题密切相关,因此进行容量选择就应当是对经济容量的选择。分析研究表明,若按照配电变压器容量选择条件,在一定的容量级差范围内,选择电能损耗量最小的容量方案,所确定的容量,即为配电变压器在经济使用期内可获得经济效益最佳的设计容量。同时根据本文得出的结论,可使经济容量选择方法进一步简化、满足方便使用的要求。

关键词：配电变压器,经济容量,经济性,节能性

参考文献

[1]胡景生,赵跃进,董志恒,等.GB/T13462-2008电力变压器经济运行[S].北京:中国标准出版社,2008-11-01.

[2]丁毓山,高松.变压器最佳容量确定和经济运行[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

配电变压器容量的选择 篇7

合理选择配电变压器容量, 实现电网最优组合, 达到既节能又节约资金, 是配电网络和用户优化设计的一大课题。尤其是对县级农村水电供区的电网改造而言, 对配电变压器容量进行经济性选择, 实现资金效用的最大化尤显重要。

传统的配电变压器容量选择按照变压器的自然负载率, 即按照为变压器的空载损耗, 千瓦;px为变压器的短路损耗, 千瓦) 来选择变压器的容量。这虽然在节能上是合理的, 但从整个经济效益上讲, 由于β0一般在0.4~0.5左右, 所选的变压器容量比较大, 一次性投资和维护费也较大。而且变压器在运行中负荷是逐年发展变化, 铜损也随之逐年变化, 各年运行费用相异。因此从静止的观点来选择配变容量是值得商榷的。

实践表明, 节能并不是它的最终目的, 它的目的在于将“浪费”式的能源损失减少到最小, 但又应在经济可接受的限度内。也就是说, 提高能源效率必须和最大的经济和社会效益相协调。

所以在确定具体配变容量方案时, 应根据一定时段内负荷规划与预测, 拟定若干个配电容量方案, 从中选择出变压器总费用现值最小作为决策的首选, 以达到资金效用的最大化。

二、变压器总费用现值的推求

在选择配变容量时, 应满足一定的技术要求, 为供电可靠性、供电质量、运行操作、维护管理等。此时若变压器本体部分按其规定使用年限 (一般为20年) 补偿 (折旧) , 检修维护费按工作年限补偿, 在考虑用电增长的情况下, 变压器在安装使用期内总费用现值R包含:基本折旧、大修理维护折旧、变压器电能损耗费、折旧费等。

式中:R--变压器总费用现值;

n--运行年数;

F1--变压器本体费用;

F2--变压器拆除费用;

P0--变压器铁损耗;

Px--变压器额定容量时铜损耗;

β--最初安装时负载率;

C--电能单价;

--费用率 (折旧, 税金, 修理维护费等) ;

i--利息率 (利润率) ;

d--用电增长率 (%) ;

h--变压器年投运小时数;

(1) 式中的负载率

……………… (2)

式中:S1--平均负荷 (K V A)

S2--变压器额定容量 (K V A)

根据变压器运行规程规定:如果变压器的昼夜负荷率小于1, 则在高峰负荷期间变压器允许一定量的过负荷, 此值暂定为1.3。因此, 在使用 (1) 式时, 运行年数n内高峰负荷期间变压器最大负荷应满足:

式中:Sm a x--运行期出现的最大负荷 (千伏安) 。

在选择变压器方案时, 也可以先选择容量较小的, 随着负荷增长n1年后再调换成较大容量的变压器。其计算期间内总费用现值为:

(上式为第一台变压器运行n1年的费用值)

(上式为第二台变压器运行n2年的费用值) …………. (4)

式中:n1--第一台变压器运行年数;

n2--第二台变压器运行年数。

三、配电变压器选择经济性的评价方法与实例计算

在替换限度有1.3倍额定容量的假定下, 即可求出总费用现值, 从而决策出方案。

例如:现有某水电站供电区需架设配电变压器, 机组额定功率75KVA, 最大负荷为1 0 7 K V A。

1、计算对象期间。

方案1为:125KVA配变, 利用率达到130%时, 最大负荷为166KVA;方案2为200KVA配变, 其负荷为258KVA;此期间因用电增长率不同, 配变的安装运行年数也不同。如果增长率为5%, 7%, 9%时, 则运行年数为表一。

2、求出在同一时期内不同增长率下总费用现值。

变压器本体部分按规定使用年限补偿, 取折旧率为6.5%;大修维护率为本体费用2.5%, 按照工作年限补偿。变压器SL—1 2 5 K VA, P0=0.3 7千瓦, Px=2.4 5千瓦, F1=35200元。变压器SL—200KVA, P0=0.5 4千瓦, Px=3.4千瓦, F1=4 9 0 0 0元。电能单价C=0.51元/Kwh。利润率i根据《电力工程经济分析暂行条例》中规定为0.1, 变压器年投运小时数8600h。折旧费用为本体费用的5%。

若现在就选用200KVA变压器, 在用电增长率为5%时, 使用18年, 总费用:

若先选用125KVA变压器9年, 再更换为200KVA变压器用9年, 总费用R:

从上表可见, 在用电增长率为7%时选取125KVA配变, 7年后再调换成200KVA配变可节省近1.2万元运行费。在其余两种增长率下, 两种方案区别不大。

四、结论

4.1、配变容量选择是一个多因素的优化问题。节能必须和社会经济效益相协调, 所以选择配变时应综合考虑节能、本体与维护修理费用、用电增长率及电价等多种因素的变化。

4.2、随着用电需求量的递增, 配变铜损也逐年变化, 负载率增大。配变容量选择与替换应考虑这一动态因素并有多种方案, 根据计算期内总费用现值最少可以选择出较优的方案。

4.3、在负荷相对稳定的条件下, 变压器负载率选取在0.8~0.9间, 各型配变具体计算。这样可以收到节能和经济效益的兼得。

参考文献

[1]汪应洛.系统工程导论.机械工业出版社.2008年, p26

[2]电力建设项目经济评价方法实施细则

浅谈变压器容量选择和经济运行 篇8

关键词：变压器,容量选择,电费支出

正确选用变压器台数、型号、容量, 采取合理的运行方式和调整负载, 使变压器充分发挥效能, 降低损耗, 减少电费支出是用电单位共同关心的问题, 但是在实际工作中, 人们往往出现一些片面的观念和看法, 有的认为变压器的负载率均应在0.7~0.8时效率最高, 为了少付容量费和减少设备投资, 经常选用小容量变压器;有的片面选用大变压器, 追求最佳负载率;有的在建设中喜欢一步到位, 按最终负荷选择变压器。这些观点, 都会造成浪费能源或增大投资。根据我公司多年来供电经验, 例举了变压器的几个主要参数, 着重说明变压器负载率、效率与经济运行条件下的变压器容量的正确选用。

1 主变容量选择

1.1 根据节能选择变压器

变压器运行时会产生功率损耗, 当用电负荷一定时, 选用不同容量的变压器的有功损耗、损耗率、和效率均不相同。只有当变压器的铜损等于铁损时, 变压器的损耗最小, 效率最高。这时的负载率为最佳负载率, 计算式是:

式中K—————变压器的无功损耗对网络造成的有功损耗系数, 二级变电站一般取0.05, 三级变电所取0.1

βjp————有功最佳负载率

βjz————综合最佳负载率

对于安装有就地无功补偿装置的变压器来说, 因变压器无功可以就地补偿, 无功损耗对变压器影响不大, 为便于计算和和分析变压器有功损耗, 可不计算无功损耗的影响。

从节能观点上出发, 应尽量使变压器负载率在接近最佳负载率的情况下运行。

当用电负荷一定时, 选用不同容量变压器条件下的有功损耗 (ΔP) , 损耗率 (ΔP%) 和效率 (η)

举例如下:当计算负荷为5000k VA时, cosφ补偿到0.9, 选用S11型35k V等级变压器, 在满足负荷要求的前提下, 选用不同容量的变压器时结果见表1。

从表1中可以看出:

1) 当负荷一定时, 不同容量的变压器中, 有功损耗最小的是16000k VA, 其负载率为0.3125。若在变压器负载负载率在0.3~1的范围内选择变压器时, 变压器越大, 电能损耗越小, 投入大变压器反而比投入小变压器节能。

2) 低损耗变压器的损耗率都很小, 而效率都很高, 变压器效率均在99%以上。在实际工作中, 当设备容量和负荷已定的条件下, 变压器可以在负载率为0.2~1的范围内使用。但最好避免在低负载率0.2以下和重负载率0.8以上运行。

1.2 根据变压器基本容量费选择

根据河北省文件规定, 峰峰集团35k V变电站主变基本容量费按23.3元/k VA/月收取, 一台10000k VA主变一年基本容量费为23.3×10000×12=279.6万元。

当负荷一定时, 主变容量约接近用电负荷时, 缴纳的基本容量费越少, 以5000k VA负荷为例, 运行不同容量的变压器缴纳的容量费和损耗电费见表2。

由表2可见, 当负荷一定时, 变压器容量越大, 缴纳的基本容量费越多, 而且相比电费损失, 变压器缴纳的容量费要远远超过其十几倍乃至几十倍, 从容量费方面来说, 变压器容量越接近实际负荷则电费支出越少。

故此从经济效益方面来说, 变压器选择时不但要从技术方面考虑, 更要从整体费用上考虑。对于某些正在发展中的企业来说, 设计部门一般是按照企业最终用电负荷来选择变压器的, 但这并不一定符合企业实际情况, 有些企业从建设期到达到最终负荷有2~3年时间, 如一家企业初期负荷5000k VA, 两年后达到10000k VA, 如一开始选用12500k VA变压器, 则两年内需缴纳基本容量费699万元, 如在开始安装一台6300k VA变压器, 两年后更换为12500k VA变压器, 则可内少缴纳346.7万元, 而一台6300k VA变压器价格不超过60万元, 因负荷率上升增加的损耗电费支出9.44万元, 这样两年至少可节约费用支出约277万元, 而且旧变压器出售也可回收不少资金。

1.3 根据峰谷电价来选择变压器

根据河北省物价局文件规定, 河北省南部电网大工业用电, 执行峰谷电价, 具体收费标准见表3。

由表3可见, 峰段电价和谷段电价相差一倍还多, 如能采取避峰调荷措施, 合理安排生产和检修时间, 采用集中排水等方法, 在峰段减少用电, 而将用电高峰安排在谷段, 则能减少很大一部分电费支出。

举例如下:

如某企业日平均用电负荷为5000k W, cosφ补偿到0.9, 正常生产变压器选用6300k VA, 如采用避峰调荷措施, 将变压器更换为10000k VA, 使峰段用电负荷降低为3000k W, 谷段用电负荷提高为7000k W, 则月电费支出和基本容量费支出见表4。

由表4可知, 采用避峰调荷措施后, 每年可减少电费支出290.25万元, 增加基本容量费支出102.45万元, 实际增加效益187.8万元。由此可见, 如能采取避峰调荷措施, 则企业经济效益十分可观。

2 结论

从以上分析可以看出, 对于大负荷用电单位来说, 在保证安全用电的前提下, 还应该从全局出发, 根据实际情况合理选择变压器负载率, 效率与经济运行点。对于能够实现避峰调荷的企业, 要优先考虑避峰调荷措施, 变压器按满足最大用电需求来选择。对于需要缴纳基本容量费的企业, 要尽可能使变压器负载率保持在较高水平, 一般可按最大负荷率80%选择, 以减少容量费支出。而对于不收取容量费的企业或二级配电所, 则应按照节能降耗原则选择变压器, 以便节约能源降低损耗。

参考文献

[1]陈园丽.新型配电变压器负载率, 效率与经济运行分析.大众科技, 2006.

配电变压器容量的选择 篇9

在我国新建坑内矿山基建期间,需要配置大量的10kV(或6kV)施工变配电所。施工变配电所的电源一般引自地方区域电网的上一级变电站,由于受地方电网的制约,施工变配电所的设计必须考虑诸多因素,如变配电所主接线形式、无功补偿及计量方式等,其所内变压器容量的选择尤为重要。变压器容量的选择偏小会影响配电系统的正常运行,选择偏大会给企业或投资者造成不必要的投资浪费。因此,如何合理地选择变压器容量是矿山立井施工变配电所设计的关键所在。长期以来,矿山立井施工变压器容量的选择偏大几乎成了一种极为普遍的现象,因变压器容量选择偏大带来的经济损失往往不易被察觉,即使觉察到了也没有十分有效的解决办法,因此,这成了多年来摆在广大工程技术人员面前亟待解决的一项课题。

本文介绍了目前矿山立井施工变压器容量的一般选择方法,并结合矿山立井施工实例,分析了变压器容量选择方法的合理性,通过研究立井施工工艺与其用电设备的内在联系,归纳出在立井施工过程中合理选择变压器容量的一套切实可行的方法。

1 矿山立井施工变压器容量的选择方法

矿山立井施工变压器容量的选择同矿山企业其他变压器容量的选择一样,一般均采用需要系数法[1]。由于该方法简单易行且适用于工程设计的各个阶段,所以被广大工程技术人员所普遍接受。变压器容量的选择都是以电力负荷计算为基础的,通过电力负荷计算所求得的计算负荷,又称需要负荷或最大负荷,通常采用30min最大平均负荷作为按发热条件选择电器和导体的依据[2]。在已知设备容量和需要系数后,即可求出计算负荷。有功计算负荷Pjs、无功计算负荷Qjs、视在计算负荷Sjs的计算公式如下:

式中:Pe为电气设备的额定功率,kW;Kx为电气设备的需要系数;φ为功率因数角。

依据式(1)—式(3),施工单位一般便可根据投入使用的电气设备名称和数量,进行负荷计算。采用需要系数法计算的某工程措施井施工用电负荷计算结果见表1。

由表1可知,补偿前视在功率为1 265kVA,补偿后视在功率为910kVA。实际选择变压器容量时有2种可能:当不设置低压无功补偿时,可选择变压器容量为1 250kVA或1 600kVA;当设置低压无功补偿时,一般选择1 000kVA或1 250kVA。以上2种选择均符合要求,但不一定合适。笔者认为,只有当变压器实际运行状况与选择相一致或相接近时才可以认为合适。但是,当变压器投入运行后,即使发现不合适也很难对其进行更换,因为这不仅仅是费用问题,还要涉及到向电力部门办理用电手续变更等问题。因此,有必要事先对变压器容量的常规选择方法加以讨论和研究,分析导致变压器容量偏差的症结所在,客观评价其准确程度,从而寻找出一种新的、切实可行的选择方法。

2 变压器容量选择方法的合理性分析

变压器容量的选择只需根据常规方法进行负荷计算、满足规范要求就可认为是合理的,而是否合适才是企业或投资者所必须关注的问题。合适是指满足以下2个条件:1 在任何工况、任何时段内用电设备正常与安全运行;2 运行费用最低。这里的运行费用是指当采用两部电价制向供电公司支付费用时的基本电费,因此,从这个角度来讲,变压器容量越小越合适。

通过分析上述工程实例的用电负荷计算过程可知,影响变压器容量的选择主要取决于5种因素:电气设备的额定功率Pe,电气设备的需要系数Kx,功率因数角的正切值tanφ,变电所的同时系数和无功补偿量。其中电气设备的额定功率、功率因数角的正切值以及变电所的无功补偿量很容易确定,一般不会对变压器容量选择的准确程度造成影响,而电气设备的需要系数和变电所的同时系数选择范围比较宽泛,是影响变压器容量选择的关键因素,因此,本文仅对这2种因素进行分析。

电气设备的需要系数Kx是由公式Kx=KtKfz/η简化而来[3],式中Kt为设备的同时使用系数,Kt等于在最大负荷时某组工作着的用电设备容量与线路中全部用电设备总容量的比值;Kfz为负载系数,表示在最大负荷时,所有工作着的用电设备实际所需的功率与全部被投入用电设备总容量的比值;η为用电设备运行于实际功率时的效率。若令Kfz=η(实际中Kfz与η基本相等),则Kx=Kt,所以只需考虑Kt就可以了(考虑Kt更方便通过画图来分析负荷分布情况,此处不再赘述)。工程中Kt的取值范围为0<Kt≤1,该取值来源于大量的测定和统计,多数情况下其值不能够与实际情况相吻合,因此具有很大的局限性和主观性,加上受设计人员的个人经验影响,极易导致取值不合理,也就直接影响了变压器容量的合理选择。

工程中一般规定变电所的同时系数取值范围为0.8~0.9,该值是否科学与合理很难证实。另外,普遍认为,采用需要系数来选择变压器容量,对于用电设备足够多、设备容量差异不大、设备工作制类型不是很复杂的情况,是较为适宜的,否则偏差会加大,变压器容量的选择也更加趋于不合理。因此,为使变压器选择更加趋于合理,有必要寻找出其他方式来选择变压器的容量。

3 降低变压器容量的方法

目前最有效、也最为通用的降低变压器容量的方法是设置低压无功补偿装置,但因为现场实际用电负荷多种多样,所以还必须具体情况具体分析。笔者认为,在充分了解施工工艺过程、非常熟悉施工用电设备工作状况的基础上,采用绘制电力负荷曲线的方法,能够有效地降低变压器容量。电力负荷曲线可以将施工用电设备与施工工艺过程密切结合起来,使得在某个时段内,如某日、某月或某年内,最大负荷很直观地显现出来。当然,该方法不仅适用于各种不同场合的电力变压器容量的选择,而且也适用于用电设备台数较少、工艺过程不太复杂的情况。为方便起见,仍以上述工程为例来加以说明。

该矿山立井施工的工艺概况:施工完全采用机械化作业方式,施工工序可概括为凿岩、爆破、装岩和砌壁,其详细作业内容与作业时间见表2。

根据表1中所提供的用电设备,结合表2中的详细作业内容,可以将具体的用电设备与每道工序结合起来,如在第1道凿岩准备工序中包含2项内容:1 交接班及安全检查;2 下伞钻及凿岩准备。下伞钻只需投入1台55kW的凿井绞车,此时凿井绞车工作时间很短,在10min内便可完成;当进入到第2道工序凿岩时,1台250kW、2台110kW空压机及2台55kW通风机投入运行,再加上50kW其他负荷,负荷P总计为630kW,运行时间长达6h,此段负荷最大,成为影响变压器容量选择的关键性用电设备。依此类推,可以将该立井施工的1个作业循环的用电设备使用情况粗略地描述出来,并绘制电力负荷曲线,如图1所示。

图1是按照每段工序投入运行的设备容量相加而得,可以看出,所选择的变压器只要满足凿岩情况即可,因此,可以根据630kW来确定变压器容量。在变压器低压侧加无功补偿,使其功率因数达到0.9时,视在功率为700kVA,据此可以初选变压器容量为800kVA。

以上变压器容量的选择只考虑了用电设备在最大负荷时段额定运行时的功率输出情况,而未考虑大容量电动机启动时对电网电压允许偏差的影响、启动容量的限制以及变压器过负荷能力的要求。一般来讲,采用全压启动的电动机会对电网造成很大冲击,尤其是大容量电动机,这一点在选择变压器容量时必须充分考虑。工程上规定,经常启动的电动机其电压降不得超过10%,不经常启动的电动机其电压降不得超过15%;电动机的启动容量不得超过电源容量和变压器的过负荷能力[4],否则,必须对电动机采取降压启动方式或加大变压器容量。下面以本例中最大一台空压机为例进行计算,来校验初选变压器容量为800kVA是否合适。

已知空压机配置1台Y2-355M-4笼型电动机,额定功率Pe=250kW,额定电压Ue=380V,额定电流Ie=458A,功率因数cosφ=0.88,额定效率ηe=0.94,启动电流倍数Kq=6.5,电动机接线方式为Y-Δ时,启动电流倍数Kqy-Δ=6.5/3=2.17;由1台S11-800/10变压器供电,变压器额定容量Sb=800kVA,变比为10/0.4kV,阻抗电压百分比Ud=0.045;变压器一次侧短路容量S″=50Sb=40 MVA(无系统短路数据),母线其他负荷功率因数取cosφfh=0.7,母线其他负荷Sfh=0.42 MVA(估算)。由于接至电动机的距离较短,线路阻抗可忽略,即XI=0。计算过程如下:

(1)电动机启动容量及启动时的母线电压偏差和电动机端电压偏差校验。电动机的额定容量为

电动机额定启动容量为

母线短路容量为

母线其他负荷的无功功率为

电动机启动时的母线电压相对值为

Uqm>0.9,满足电压偏差要求。由于XI=0,电动机启动时的端电压相对值等于电动机启动时的母线电压相对值Uqm,所以也符合对电动机频繁启动情况下端电压不低于90%的规定。

(2)变压器过负荷校验。800kVA变压器二次额定电流为1 155A,250kW电动机采用Y-Δ 方式降压启动时,启动电流为2.17×458=994A,电动机的启动电流与变压器的额定电流之比为994/1 155=0.86。根据工程规定,若电动机每昼夜启动6次,每次启动持续时间不超过15s,变压器负荷率小于90%(或每次启动持续时间不超过30s,变压器负荷率小于70%),则最大启动电流允许值为变压器额定电流的4倍。若电动机每昼夜启动1 020次(或每次启动持续时间不超过30s,变压器负荷率小于70%),则允许最大启动电流相应减小为变压器额定电流的23 倍。通过校验可知,800kVA的变压器完全满足过负荷要求。

4 降低变压器容量的意义

根据我国电力部门的规定[5],大工业用电的用户按两部电价制收费,基本电费加电度电费,基本电费是与用电量无关的,当以变压器容量作为基本电费收取时,用户便不得不考虑该变压器容量的选择。选择合适的变压器容量不仅会减少初期的设备投资,更重要的是运行费用会大幅度降低。如本文的例子中将变压器容量由1 250kVA(是否加无功补偿都可以选取的容量)降为800kVA,容量减少了450kVA,若按每月22元/kVA收取基本电费,每年可节省118 800元的支出。这只是某个工程的其中1条井、1座变电所,如果变电所的数量增加至10座乃至20座,则每年节省的费用相当可观。如果企业的终端变电所电压等级为35、66、110kV,变压器台数为2台及以上,容量达20 000kVA以上,则选择合适的变压器给企业带来的经济效益将更大。

5 结语

对矿山立井施工变压器容量选择普遍采用的需要系数法进行了合理性分析,并结合施工工程实例,在熟悉施工工艺及设备的基础上,提出了一种通过绘制电力负荷曲线来有效降低变压器容量的方法。该方法不仅可降低企业的设备投资,也降低了电费的支出,给企业创造了极大的经济效益。

参考文献

[1]长沙黑色金属矿山设计院.黑色金属矿山企业电力设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社,1979.

[2]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社,2005.

[3]苏文成.工厂供电[M].2版.北京:机械工业出版社,2004.

[4]钢铁企业电力设计手册编委会.钢铁企业电力设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1996.

变电站站用变压器选择及容量计算 篇10

关键词：变电站,站用变压器,选择,容量,计算

近几年来, 随着“家电下乡”、“以旧换新”等一系列激励性政策的实施, 空调、电饭煲、电磁炉、电压力锅、电热水器、电水壶、潜水泵等家电产品几乎是每个家庭的必需品。当然, 变电站值班人员的也离不开这些家电, 这样就造成所用负荷的增大, 对负荷统计及计算是站用变压器容量选择必须条件。

1 站用变压器的负荷计算原则及分类

1.1 负荷计算原则

1) 连续运行及经常短时运行的设备应予计算;

2) 不经常短时及时不经常断续运行的设备不予计算。

负荷计算一般均采用换算系数法。将负荷的额定功率千瓦时换算为站用变压器的计算负荷千伏安, 电动机负荷的换算系数一般采用0.85, 电热负荷及照明负荷的换算系数取1。

1.2 负荷的分类

类负荷:短时停电可能影响人身或设备安全, 使生产运行停顿或主变压器减载的负荷。

类负荷:允许短时停电, 但停电时间过长, 有可能影响正常生产运行的负荷。

类负荷:长期停电不会直接影响生产运行的负荷。

1.3 主要负荷特性

类负荷:经常、连续性负荷:变压器强油风 (水) 冷确装置、载波、微波通信电源、远动装置、微机监控系统、微机保护、检测装置电源、不经常、短时性负荷:消防水泵、变压器水喷雾。

类负荷:经常、断续性负荷:变压器有载调压装置、有载调压装置的带电滤油装置、断路器、隔离开关操作电源、断路器、隔离开关、端子箱加热、经常、短时性负荷:深井水泵或给水泵、生活水泵、不经常、连续性负荷:事故通风

类负荷:经常、连续性负荷:通风机、空调机、电热锅炉、所区生活用电、不经常、连续性负荷:配电装置检修电源。

注:连续——每次连续带负荷运转2h以上的。

短时——每次连续带负荷运转2h以内, 10min以上的。

断续——每次使用从带负荷到空载或停止, 反复周期地工作, 每个工周期不超过10min的。

经常——指与正常生产过程有关的, 一般每天都要使用的负荷。

不经常——指正常不用, 只在检修、事故或者特定情况下使用的负荷。

2 站用变压器容量的选择

综合各种用电设备的设施容量, 求出计算负荷 (一般不计消防负荷) , 补偿后的视在容量是选择变压器容量和台数的依据。一般变压器的负荷率85%左右。

式中:S——站用变压器容量 (kVA) ;

K1——站用动力负荷换算系数, 一般取K1=0.85;

P1——站用动力负荷之和 (kW) ;

P2——站用电热负荷之和 (kW) ;

P3——站用照明负荷之和 (kW) 。

3 站用变压器型式和阻抗选择

3.1 站用变压器型式

站用变压器连接组别宜使各站用工作变压器及站用备用变压器输出电压一致。

目前, 我国站用变压器的主要采用D, yn和Y, yn两种联接组别。联接组别D, yn站用变压器比Y, yn站用变压器的零序阻抗大大减小了, 其值约与其正序阻抗相等, 使单相短路电流增大, 缩小了与三相短路电流的差异。这不仅可直接提高单相短路时保护设备的灵敏度, 利于保护设备与馈线电缆截面的选择配合;而且可简化保护方式, 可不装设单独的单相短路保护, 利用高压侧的过电流保护兼低压侧单相短路保护。

D, yn联接变压器的三角形绕组, 为三次谐波电流或零序电流提供了通路, 使相电压更接近正弦波, 改善了电压波形质量;另外, 当低压侧三相负荷不平衡时, 这种联接的变压器不会出现低压侧中性点的浮动位移, 保证了供电电压质量。

故站用变压器宜选用D, yn联接的变压器。

3.2 站用变压器阻抗选择

站用变压器的阻抗应按低压电器对短路电流的承受能力确定, 宜采用标准阻抗系列的普通变压器。

4 工程实例设计

东方龙北220kV变电站站用变压器选择及容量计算:

该站用变压器选用干式变压器。干式变压器具有以下优点:

1) 特点及结构

干式变压器没有油, 也就没有火灾、爆炸、污染等问题, 故干式变压器布置可以不要求单独房间内。

干式变压器具有低噪声低损耗, 使干式变压器更加节能、更加宁静。

2) 防护方式

根据使用环境特征及防护要求, 干式变压器可选择不同的外壳。

龙北站选用IP23防护外壳, 可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入, 造成短路停电等恶性故障, 为带电部分提供安全屏障。

3) 冷却方式

干式变压器冷却方式分为自然空气冷却 (AN) 和强迫空气冷却 (AF) 。

自然空气冷却, 变压器可在额定容量下长期连续运行。

强迫空气冷却, 变压器输出容量可提高50%。

4) 龙北220kV站站用变压器选用干式变压器、强迫空气冷却、带防护外壳型。

技术参数为:

使用频率:50Hz/60Hz;空载电流:<4%;

耐压强度:2 000V/min无击穿;绝缘等级:F级;

连接方式:△/Y0;线圈允许温升:I00K;

散热方式:自然风冷;、噪音系数:≤30dB

工作环境0℃~40℃, 相对湿度<80%, 海拔高度:不超过2500m。

根据电气二次专业、土建暖通专业提供的资料以及变电站内生活照明所需要的用电负荷统计见下表:

根据式 (1-1) S≥K1×P1+P2+P3得:

S≥0.85×60.784+208.11+17.92=277.7kVA;选择变压器容量:400kVA

5 结论

变电站站用变压器的选择需要对站用变压器型式油式变压器还是干式变压器、连接组别D, yn和Y, yn两种联接组别进行比较分析讨论。

目前根据经验选择:一般站用变压器布置于户内则选用干式变压器, 户外选用油浸式变压器。10kV站用变压器选择D, yn接线型式, 35kV站用变压器连接组别选择Y, yn接线型式。

站用变压器容量计算, 需要根据对各负荷运行方式进行分析比较。对连续运行的设备, 不论是经常运行的, 还是不经常的负荷都应予以计算。不经常短时及不经常断续运行的设备, 由于其运行时间较短, 且又不是不经常运行的, 考虑到变压器的过负荷能力, 此类负荷可不计算。因此, 分析各负荷运行方式及负荷计算是选择站用变压器容量的必须条件。

参考文献

[1]西北电力设计院编.电力工程电气设计手册.第一册:电气一次部分.中国电力出版社, 1996.