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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流农村配电变压器容量的选择与经济效益分析.精品文档.农村配电变压器容量的选择与经济效益分析农村配电变压器容量的选择与经济效益分析江苏盐城供电公司田以霖摘要随着农村用电负荷的增大,配电容量不断扩大,农村配电变压器数量也越来越多,配电网的电能损耗也增加,降低农村配电变压器的电能损耗,满足全社会的用电需求,是关系到供电企业效益和发展的大事.本文从节约电能的观点出发,探讨了对农村配变容量的选择方法,以及如何选定配电变压器容量计算方法,对几种变压器容量选择的经济效益进行了分析.关键词农村配电变压器容量节能选择计算方法效益分析选择合理的农村配电变压器容嚣,
2、对于农村电网的经济运行和满足农村电力发展的需求,有着重要意义.配变容量过小,不仅限制农,I生产的发展,还会使变压器过负荷运行,缩短变压器使用寿命.容量过大,既增加了建设投资,I百1时也会使变器运行的效率,功率因数降低,变压器容量得不到利用,电网的线损也会增大.由十农村人均用电负荷较小,且负荷变化较大,很多配电变压器的负倚率较低,不能达到经济运行的要求.如何根据配网负荷,经济合理,科学地计算变压器容量,使得变压器的电能损失最小,这是本文所阐述的出发点一,变压器主要技术参数和电能损耗计算1.变压器的有功功率损耗:AP=P+卢P(1)式巾:卢变压器的负荷率(卢=S/S)S变压器低压侧的计算负荷(kV
3、A)S,变压器的额定容量(kVA)P,变压器的空载有功功率损耗(kW)P变压器的短路有功功率损耗(kW)2.变器的无功功率损耗:0=0.+卢0(2)式中:0.变压器空载无功功率损耗(kVar)0.,变压器短路无功功率损耗(kVar)0=Io%S/100(kVar)(3)0k=Uk%Se/100(kVar)(4)(卢变压器的负荷率)变压器在电网运行中,除损耗有功功率外,还存在无功功率损耗,无功电流通过变压器时,在变压器阻抗上也损耗_仃功功率.通常计算中将无功功率折算成有功功率,引用无功功率经济当量(K,),依据农村配电没讣手册,当使用l0kV配变时K值取0.15.3.变压器总功率损耗计算:P,=
4、A尸+KA0(5)或Pz=+卢Pk(6)JPf=(I+KP)+KQO.(7)=(1+)尸k+0k(8)式中:P,变压器综合功率损耗(kW)中国农村水电及电气化2006.251P变压器空载的综合功率损耗(kW)P变压器额定负载的综合功率损耗(kW)K无功经济当量K有功经济肖其它字母意义同【1),l2)式尸.fjSC0Su因变压器效率=辛面泰赢)对(9)式微分并求导可得,P:卢P;即:卢=v/PK(10)【9)式中:P,变压器二次侧传输功率(kW)P变压器一次侧传输功率(kW)C0S,变压器低压侧的功率囚数4.变压器有功功率,无功功率损耗综合效率最高时的负载率:卢T=P+K/P+noK(11)根据
5、H前推广的节能S型配电变压器的技术参数可依据式(9),(10)分别求出不同容量的配变效率最高时的负载函数卢和功率损耗综合效率最高时的负载率,7(见表1).二配电变压器最佳经济运行条件分析根据公式l1),取定同的计算负荷S,不同容阜的配变参数,可以计算并绘mSAp曲线,即变压器有功功率损耗曲线,见图l.O,j图1SP曲线S/kVA从图中.吖看m,当负荷为S.时,P.<P,则选择容量为S变压器合理,负荷为S时,AP<AP.,则应选择容量_勾S变压器合理.以上分析可知:对于相邻两台变压器的功率损耗曲线的交点,即两台变压器在菜一计算负荷下功率损耗相等.52中国农村水电及电气化2006.2l
6、,l-SS:求解上式即Hf算m小容量变压器S.大容量变压器S的台功经济运行;/7SJlfti界负载:SL,fl2)式中:s,为变压器容量较小者的参数.S,P.,PK为变压器容量较大者的参数.同理可推得无功经济运行方式的临界负载:SIQ=(13)如果住实际计算过程中,出现分别使用有功损耗临界最佳经济运行条件和无功损耗最佳经济运行条件计算出的结果相互不一敛时,则按综合功率A9il界最佳经济条件S米计算求取.即Sl7=式中:P,P分别为小容量,载有功损耗(kW)P,P分别为小容黾,路仃功损耗(kW)(14)人容量变压器空大容量变压器短S,S分别为预选的变压器的额定容量(kVA)根据(9)式,(10)
7、式,(12)式.(13)式,(14)式和S系列变压器技术参数,选K=0.15,设取COS=0.85,得表l.当取定不同容量等级,据表l和(12)式可以求出各容量变压器的有功功率损耗最小时所对应的变压器的计算负荷范围,如表2.例l,某村镇计算负荷为20kW,供电电压为l0kV,负荷侧功率因数为0.85,试选择一台配变的容量(查变压器经济运行附表K,=3.898,K0.24,K,=0.15).1.常规设计计算(芦负载系数取0.85)S20=i而=27?7(kVA),故可选$9-3O/l0配变.表1S.配电变压器技术参数表S,/i,(/+9.SiISL.Siz(kVA)(kW)(kW),l广7I%)
8、(%)+KQ300+l3f)6)46509792.140.53611226415.4850().17(J.87【).442().9822,fJ40.523l1.2264l5.48630.2l040.4390.9831.94O.5l7l8.734.551644R()().25.2504470.9841.840.5927.342.4336.5JJ)()29l50440.985164050229.740.032.66J25f)3418()43509861.540.49437.8S8.6344.06160O.42.20.426()986l44048345.372.21535620()0.482.60.
9、430987l340.47861.984.8569.18l250O.563O5().4280.988124O.47l70.31()0.79.41l3l50.67365().428().988】.140.463ll4.6I187l02.84表2S.配电变压器S一S查对表(kVA)3050638()IO0l25S(kVA)l1.2I1.2l8.7l8.727.327.319.729.737.837.845.3(kVA)16I)20()3l5SIP(kVA)45.361.61.97f).370.3114.62.按变压器最高效率时,经济负载系数计算(p一取0.43查(农村配电设计手册)S=卢COS20
10、=55.0(kVA)0.430.85,鱼变压器产品样本,需选择S63(kVA)配变.上述计算,其结果选择的变J玉器容量相差两个容量等级,因此还应按最佳经济运行条件来进一步核算,以选出一个合理的容量等级.3.按最佳经济运行条件计算因为按常规设计方法和按最大效率选择计算,其结粜分别为30kVA和63kVA,为了能保证配电网容量今后具有一些发展裕度,我们设取50kVA容量等级作为上述两个容量之间的参考.讣算如卜:S9-30/10舀变参数,P0l=0.13(kw),PKl=0.6(kW),【,Kl=4%,/0l=2.1%00l=0+63(kVar),0Kl=1.2(kVar)sJ一50/10配变参数,
11、2=0.17(kW),PK2=0.87(kW),【,K=4%,=2.0%2=1(kVar),.K2=2(kVar)根据式(12),有功功率损失时最佳临界容量SLz=l5.48(kVA)实际负荷S大jSIH大丁Sz,故按临界经济容量的物理意义,叮以选择.一50/l0配电变器,但必须对两台不同容量的变压器的有功功率损失的大小,进行校验,以确定使用哪个容量等级的变器更为经济合理.囚,+COS4)】;(15)一30/10;Ap=0.13+3.8980.6=1.569(kW)300.85一50/l0=0.17+3.8980.87=0.92l(kW).?n500.85又因AO=0.+.P/cos4)】pK
12、;(16)一30/l0;=0.63+3.8982O/3O0.851.2=3.507(kVar)一50/l0;=l+3.8982O/5O0.852=2.726(kVar)有z+【,J/SCOS寸)】!尸z(17)分别将一30/10,一50/l0压器数据代入式(6)后得:l=0.2557+3.8982O/3O0.85.0.924=2.471(kW),=0.3608-I-3.898【20/500.85】J.3788-1.551(kW)2<.故确定使用一50/1o型配变.三,考虑农村用电负荷的变化,对配电变压器容量大马拉小车判定与经济容量的选择20fH=纪8o年代以前,人们为解决农村中配电变压器
13、的大马捕小车问题,习惯丁以容量利用率较高的小容量变压器代替原来利用率低的人容量变压器,其节电计算公式为:尸=0一,J54中国农村水电及电气化2006.2(公式中右下标为m的是大容量变压器,右下标为x的是小容量变压器),此公式仅仅强调了对于变压器空载损耗(铁损)的节约,而忽略了负载损耗(制损)的节约,科学判定农村配变人马拉小车的方法是:计算出变压器大马拉小车的临界负载系数,并与运行中变压器的工况负载系数比较,从而作出判断.计算变压器临界负载系数的依据是GB/Tl346292同家标准对变压器运行区的划分,以变压器额定负载运行的等效损耗率对应的过轻负载系数经济运行区的下限值,作为大马拉小车的临界负载
14、系数,即:<,时,即是变压器大乌拉小午(运行中的变压器工况负载系数).临界负载系数的计算公式为:2=(18)K22Q.=(19)K一一l2一J一,(20)例2,某村镇有一台容量为3l5kVA配电变压器,征负载功率为50kVA,判定是否为大马拉小车.并准备更换为S一l25/l0,或S一l00/l0.(K=0.15)试问选择多大容量等级变压器经济合理首先是根据式(3)(4)(7)(8)计算出,.然后利用式(18)(19)(2O)计算出经济负载系数,.,并把计算结果列入表4中.表3变压器技术参数表l./i(kVA)fkW)(kW)f%)f%1l3l5().63.651.14,l250+34l+
15、81.54一3l000.291.S1.64表4变压器参数及经济负载系数表变豚器Q.,PWPh8(k,A)(kV:lr)(kV1l)(1(W1(k13153.465l2.61.125.49lJ.4080.5240.452l25】.87550.622.550.4350.6l2(1.493I【)(J1.640.532.10.440.633().502再根据式(18)(19)(20)分别计算出315kVA容量一变压器的有功,无功和综合临界负载系数,经计算得:8i,l=0.1671=0.2758i,=0.204由丁变压器运行巾的工况负载系数=55/315=0.17<(0.204),所以315kVA
16、变压器属于大马拉小车的运行情况.然后再根据下式(21),(22),(23)分别计算出需更换的一125/10和l00/l0变压器的节电效益系数,.,(式巾符号的右角.卜标Y的为原大容量变压器,符号的右角卜标X的为小容量变压器)把结果列入表5中.A-=_Pm-.P-一一p.,+_l_,一fs,fm=一.J.+81,(21)(22)(23)月+表5节电效益系数表,1效益系数l)K搿锌;l(1t,1,J25().)3J50.(13210.(397】(J(J【J.)0356一【j(J4l6-0f136由表5可知,更换l25/l0变压器后是节电的,其:节电系数足止值,按有功计算节约3.15%,按无功计算节
17、约3.21%,按综合功率计算节约3.97%.但更换一100/10变压器后的节电系数为负数,即浪费电能,按有功计算浪费0.356%,按无功计算浪费4.16%,按综合功率计算浪赞3.6%.所以更换为l25/l0变压器足合理.由此口见,确定变压器大马拉小年仅仅足第一步,要想换成小容量变压器并且能节电,还必须通过计算,_仃选择的进行更换,才能达到变压器经济运行的目的四,两种优选变压器容量方案的经济效益分析根据例题】及选取容节方案的论述,常规设计选取S30/10变压器,按变_Lii器经济运行方式选取.一50/10,优选变压器经济容量的功率损耗节约多少?则需进行以下的计算:配电变压器的有功功率节约:a-8
18、,十s(./sei2)一(P/s.)(24)配电变压器的无功功率节约:a60=一2+,fTS(./s.)一(2/S,22)(25)配电变压器的综合功率节约:AA=(1+)叶aaO+(26)式中:负载波动损耗系数有功功率经济当量无功功率经济当量由于大容量变压器换成小容量变器节省的无功功率p,相当于减少电容器介质损耗产生的有功功率尸r,即=Qtg按变压器全年运行365天计算,优选变压器容龟的全年节电量为:AAA=8760AAP(27)AAA.=8760AAQ(28)AAA=8760A,(29)按例题1条件,将变压器数据代入式(24)(25)(26),得:P=0.13-0.17+3.89823.53
19、(0.6/30)一(0.87/50)=0.6485(kW)O=0.63一l+3.89823.53(1.2/30)一(2/50)1=0.7803(kVar)只=(1+0.24)0.6485+0.150.7803+0.4836=1.405(kW1式中:P,-=AAOtg+:0.78030.6197=0.4836(kVar)将变压器的年功率损耗p,代入式(27)(28)(29)计算得:A,=87600.6485=5681(kW?h)AAA0=87600.7803=6835(kVarI1)AAAz=87601.405=12308(kW?h)如按0.45冗/kW-h电价计算,则有l23080.45=55
20、39(元),每年节省5539元.同理,使用大容量变压器的有功功率节电率(有功损耗下降率),无功功率节电率p%(无功损耗下降率),综合节电率尸(综合功率损耗下降率)代入变压器的参数计算如下:中国农村水电及电气tt5)2006.255尸%-AP/,PXl00%-41.3%0%=,x,50/,50Xl00%=22.2%P,:尸,/,5PfXl00%=56.9%按最伟经济运行条件计算的变压器容量相对常规设计方法选取的变压器容量其综合功率损耗率下降56.9%,通过计算看出,按经济运行条件计算,变压器节电效益相当可观.如按常规设计方法,即单纯根据变压器容量的利用率来确定变压器的容量是不经济的.五,结论1.
21、在巳知用电负荷大小的情况下,要通过计算综合分析比较,根据最佳经济运行条件计算出的变压器容量,才能最大限度地减少功率损耗,实现变压器经济运行.2.科学判定变压器是否大J拉小车,必须通过对变压器ll缶界负载系数的计算后,才能确认.如运行中的变压器工况负载系数卢小于临界负载系数卢,就是大马持小车.为了解决农村配变大马拉小车的口J题,不可随意或盲目的进行配变大容量更换小容量的改造,应对预选更换的变压器容量,参数(一般预选两个容量等级),进行节电效益系数计算后方可(上接第41页)加大电力法律法规的宣传力度,引导用户自觉缴费;四是健全电费回收考核机制,保障和促进电费回收.供电企业要做到总公司考核分公司,分
22、公司考核供电所,供电所考核个人,以减小风险系数,形成利益共享,风险共担的层次管理.同时,积极探索农村用电可持续发展机制,以满足农村用电不断发展的需要;五是以提高员工素质为主导,加强员工培训教育.供电企业的效益来自三大要素,即人,主配网设备和管理.其中人是第?一位的,如果没有一支技术过硬的员1=队伍,就谈不上台好的效益.因此,按照改善用人机制,激活人力资源,提高员工素质的思路,建立一支岛素质的员工队伍,全面完成他们的技能鉴定,并通过送出去或进行系统培训,促使他们岗位成才,特别是加强对农电工的培训,按照干仆么学什么,缺什么补什么原则,制定58中国农村水电及电气化2006.2枉村变压站确定可需更换的
23、变压器容量等级.否则,达不到预期的经济效果.0参考文献:1】胡景生.双绕组变压器绝济容量的优选2】制景生.变压器经济运行,北京:中国电力出版社【3】DL/T086一l999电力网电能损耗计算导则S】.北京:中国电力出皈礼具仃针对性和可操作Il牛的培训计划,建立和完善培训考核待遇使用一体化的岗位培训激励机制,充分调动员J学习的积极性,士动性,不断提高员工技术与思想素质,建立一支高素质的员_L队伍;人是落实规范服务标准,不断提丁r优质服务水平.要继续深化电力服务承诺制,重视窗口服务质量和服务人员业务水平的提高,并依靠科技进步和投入来提高经营管理水平,提高服务品质.虽然两改一同价后使供电企业经营风险加人,但只要实事求是,一切从实际出发,不断管理创新,1人力弘扬求真务实精神,结合本地实际制定具体的办法,就一定能够做好各项工作,最终实现企业增效,员工增收,政府放心,农民满意的I:1标.0