变压器容量（精选9篇）
变压器容量 篇1
0 引言
变压器是供配电系统的核心元件,是电力运行和生产现场常见的设备。在工业现场,变压器运行和维护过程中遇到的诸如过热、异常噪音等问题时,需要根据现场的电器参数作出相关参数的计算和推定。变压器按照图纸进行安装施工时,也需要对待装器件进行校验,作为安装工程前的一次技术把关。这些工作均需要进行变压器容量和电流的参数计算,可以用一些经验系数来估算变压器的额定容量、额定电流,为电气设备控制和保护元件的选择和校验、变压器的运行和维护提供参考数据。
1 电力变压器额定电流的估算
根据变压器容量SN,变压器一次侧、二次侧的额定电压U1N、U2N估算变压器一次侧、二次侧的额定电流I1N、I2N,变压器高压侧、低压侧保护熔断器的熔体电流值I1N,FE、I2N,FE。
1.1 现场口诀
三百八,一倍半;三、六千,二一成儿;十千伏,百六点儿;熔体算倍三。
含义:忽略变压器的损耗,认为变压器的一、二次侧的额定容量相等,均为SN。当电压为380 V时(一次侧或二次侧电压),其对应的额定电流IN(单位:A)为变压器容量SN(单位:kV·A)数值的1.5倍。用SN*表示变压器以k V·A为单位的容量值,可以表示为公式(1)。
同样的表示:
UN=3 k V时,
UN=6 k V时,
UN=10 k V时,
变压器一次侧、二次侧保护熔断器的熔体电流值I1N,FE、I2N,FE分别取为I1N、I2N的3倍。熔体计算误差较大(口诀“熔体算倍三”中“算”的含义)。
1.2 数据分析
电力变压器及保护熔断器的技术数据如表1所示[1],其与公式(3)、公式(4)计算出的数据相符。对于IN,FE的数据,误差较大,但可以作为参考数据现场使用。
1.3 理论分析
IN,FE误差较大的原因,一是由于熔体制造中的规格系列化;二是设计中熔体的动作电流是按照1～3倍变压器额定电流选定,文中统一按照3倍估算。
变压器容量按kV·A,电压值按kV为单位的量值代入公式(5),即得到公式(1)至公式(4)。事实上,对于其他电压等级的变压器,均可按照公式(5)进行相应的计算。
2 电力变压器负荷功率的估算
按照变压器二次侧电压U2N、电流值I2,估算变压器的负荷功率P。变压器的二次侧电流容易测量,尤其工业现场普遍应用的0.4 kV低压系统,可以很方便地使用钳形电流表测量其电流,电力运行现场常用这一电流值估算变压器的实际负荷情况(求k W为单位的量值)。
2.1 现场口诀
口诀内容:(1)1安0.6千瓦;(2)低压0.6,高压1见9;(3)钳电流,加一半,倍千伏,知道负荷亏与欠。
含义:(1)(在380 V回路中的变压器)二次侧每1 A的电流值对应的负荷容量是0.6 kW。(2)低压(0.4 kV)二次侧每1 A电流值对应0.6 kW容量;高压(6 k V)每1 A电流值对应9 k W容量。(3)用钳形电流表测量变压器的二次侧电流I2,取电流I2的1.5倍与电压值(单位:k V)相乘,即是对应的负荷值,所得数值的单位是k W。
2.2 实践现场分析
三句口诀来自不同的现场和历史时期。口诀(1)来自20世纪60年代加工车间现场,判断的是低压配电系统。口诀(2)来自20世纪70年代电力运行现场,较口诀(1)拓宽了适用电压等级,由于当时车间变电所现场使用的高压是6 kV,口诀也就有明显的年代痕迹,工业现场当前应用的高压为10 kV。口诀(3)来自20世纪90年代初,其适用范围更广,可以用公式的形式标示出口诀(3),概括变压器二次电流I2和负荷容量P2的对应关系,即:
U2N的单位为k V,P2的单位为k W,I2的单位为A。
口诀(3)的明显缺陷在于它对二次电流的采集方法上的表述。事实上,0.4 kV以下线路可以用钳形电流表测量其交流电流,而高压系统(1 kV以上)只能通过装置式电流表读取数值,不能直接用钳形电流表测量其电流。
电压为0.4 kV时,公式(6)即符合口诀(1)的表述,口诀(2)同样与公式(6)一致。
2.3 理论探讨
公式(6)可从下列推导得到:,取cosφ=0.85,即得P2=1.5U2NI2。
计算数值与参考文献[2]所测数据相符,如表2所示。
3 单相变压器容量的估算
根据380 V单相焊接变压器的空载电流值I0估算其容量S。
3.1 现场口诀
1个电流5千伏安。含义:对于380 V的单相交流弧焊机,每1 A的空载电流对应的焊机容量为5 k V·A。
3.2 实践分析
单相交流焊接变压器是一种特殊用途的降压变压器。为满足焊接工艺,变压器工作在短路状态下,在焊接时有一定的引弧电压。当焊接电流增大时,输出电压急剧降低,当电压降至零时(即二次侧短路),二次侧电流也不会过大。焊接变压器有陡降的外特性,靠电抗线圈产生的压降而获得的。空载时由于无焊接电流通过,电抗线圈不产生压降,此时空载电压等于二次电压,也就是说焊接变压器空载时与普通变压器空载时相同。由于焊机相对工作时间可调,其功率是变化的,不易测取;而其空载电流I0稳定,测量方便,所以可采用测量空载电流来观察和分析其工作状况。
3.3 理论分析
变压器空载电流约为额定电流的6%～8%(国家规定空载电流不应大于额定电流的10%),所以可进行如下公式推导:S=UI,其中U=0.4 k V,I=100I0/8,得S=5I0。
公式与口诀相符,根据多年现场测试经验,适用于估算。
4 行灯变压器一次侧电流的估算
根据220 V行灯变压器的容量S估算其一次侧电流I1。行灯是工业现场常用的局部照明手持工具,运用行灯变压器将220 V电压变换为50 V以下的安全电压。在电工作业现场选择电源时,要核对行灯与电源容量和保护电气(如熔断器)的匹配,保证作业安全。
4.1 现场口诀
单相千瓦,四点五安。含义:220 V的行灯变压器,(一次侧)线路上的工作电流I1等于其以k V·A为单位的容量S的数值S*的4.5倍,表示为:
4.2 理论分析
对220 V单相设备S=UI,S以k V·A为单位,记为S*即得I=1 000S*/220≈4.5S*,即公式(7)。
这句口诀的缺陷在于“单相”的指代不明,反映了工业一线普遍忽略的关于单相设备的内涵。事实上单相设备是与三相设备相对应的一个概念,包含所有不属于三相的设备,即采用“一相一地”工作方式和“两相”工作方式的设备。在三相四线制低压系统中,单相设备的电压可以是220 V,也可以是380 V。
5 结语
变压器电流与容量的快速估算是电力运行和施工现场的一种常用技巧。源于工程一线的估算方法,是多年来工程一线诸多电工师徒传承的实践经验。分析其中的理论基础,可以去伪存真,解决工程实践中“怎么做”和“为什么这样做”的问题,将实践经验与理论知识有机地结合起来,有利于普及变压器电流与容量的速算法在变压器运行、安装、维护中的应用。
参考文献
[1]刘介才.供配电技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2]韩峰,任振亚.电工计算中的经验估算法[J].化工自动化及仪表,2004,31(6):85-86.
变压器容量 篇2
建筑工地用电负荷计算及变压器容量计算与选择(之三教材版)(2009-8-13 22:15:51)分类：建筑设计与施工 标签：搜房博客 |
建筑工地用电负荷计算及变压器容量计算与选择（教材版）
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
砂浆搅拌机
4.5 皮带运输机
有机械联锁 升降机
4.5 塔式起重机
7.5
JC=40% 电焊机
JC=25%单相，360V 照明
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 P∑C= K∑×∑PC=0.9(28+12.6+24.5+1.8+35.83+33.75+7)=129.13 KW Q∑C= K∑×∑QC=0.9(30.2+13.61+21.56+2.11+41.92+44.88)=138.85 KVA S∑C= sqr(P∑C^2+ Q∑C^2)= sqr(129.13^2+138.85^2)=189.6 KVA 变压器的额定容量为 SN ≥S∑C=189.6 KVA 选用SJL1-200/10型电力变压器,其额定容量SN=200 KVA。
烟台兴瑞置业有限公司施工用电申请
烟台市牟平区供电公司：
烟台兴瑞·观海居项目工程计划于2014年07月开工建设，现向贵公司申请施工电源，请予受理。
客户名称：烟台兴瑞置业有限公司。
工程项目名称：兴瑞·观海居；
用电地点：牟平区连城路北直官路西（A1地块）；
项目性质：房地产开发工程；
申请容量及电压等级：630KVA、10KV;所属行业及主要产品：房地产、民建；
供电时间:2014年07月至2018年07月；
变压器容量 篇3
摘要：近年来，为了促进电网的日常高效安全运行，我国很多地区都开展了电网改造工作，主要工作内容便是对高能耗的变压器进行更换，工作的关键环节便是变压器的容量选择。配电变压器容量的选择，要求规划的负荷选择标称容量要大于计算负荷的变压器，在满足技术要求的同时，还要具有较好的经济性。因此，本文就10kV 配電变压器容量的选择及其经济效益进行分析。
关键词：电网改造；10kV 配电变压器；效益方程；经济效益
改革开放以来，我国人们平均生活水平有了质的提高，科学技术的更新进步推动着我们进入了一个崭新的电气化时代。随着人们对电网的需求的不断提升，我国进行了大规模的电网建设与改造，在这个过程中使用的大量配电变压器由于其容量不同直接关系着电网建设工程的经济性与安全性。因此，配电变压器容量选择不仅关系着整个配电系统的正常运行，还对日常运行的经济效益产生影响。本文从10kV配电系统的安全及高效角度，根据10kV 配电变压器效益方程，对其配电变压器的选择进行分析，确定10kV 配电变压器的最佳经济容量区间，从而更好的进行10kV 配电变压器容量的选择。
一、10kV 配电变压器的损耗方式与容量选择
空载损耗和变动损耗是配电变压器主要的两种损耗方式，其中空载损耗也可以称之为铁损耗，是指当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，所消耗的有功功率，其值不随着负荷的变化而变化；变动损耗也可以称之为铜损耗，发电机绕组中的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗两部分。基本铜损耗是电流流过定子绕组和转子绕组在导线电阻上产生的损耗；附加铜损耗为交流电在定子绕组上因趋肤效应和邻近效应作用引起的额外损耗以及定子绕组各股线之间的循环电流引起的杂散铜损耗，其值将随着负荷的变化而变化。因此，配电变压器容量的选择将直接影响配电变压器的损耗，当配电变压器容量的选择较小时，其空载损耗、投资与维护费用等均相对较小，但其变动损耗将有所提升；当配电变压器容量的选择较大时，其空载损耗、投资与维护费用等均相对较大，但其变动损耗将有所降低。配电变压器将存在一个最佳经济容量区间，其容量选择在此区间内，将保证变压器的高效运行，同时也能够获得最大化的经济效益。
二、10kV 配电变压器的效益方程
在满足正常负荷的情况下，使变压器长期运行效益最大化，通过这样的方式确定10kV 配电变压器的经济容量。10kV 配电变压器的效益为ΔF，其效益方程可以表示为：ΔF=F（Sn，S，τ，D，λ，Cz，Cw）。在此公式中，Sn 代表的是变压器的额定容量；S 代表的是变压器的负荷；τ 表示的是变压器最大功率损耗时间；D 表示的是变压器的无功损耗在配电网输送过程中有功损耗折算的系数；λ 表示的是变压器的空载损耗与变动损耗的电价；Cz 表示的是变压器的总投资折算的年费用；Cw 表示的是变压器的年维护的费用。可见变压器的经济效益与变压器的容量、变压器的负荷、变压器的投资与维修费用等诸多方面都有关联。当变压器的容量增大时，与其相关的空载损耗、投资费用、维修费用等均将有所变化。
三、10kV 配电变压器最佳经济容量区间的确定
配电变压器选择中除应按技术原则确定配电变压器的容量外，同时还应考虑经济因素，即使变压器长期运行的效益最大化。配电变压器经济容量与负荷的最大功率损耗时间有关，如附图曲线所示。配电变压器经济容量随最大负荷利用时间、功率因数等的不同而不同。最大负荷利用时间越大，对应的变压器经济容量选择就越大，反之亦然。对应最大功率损耗时间较小时的配电变压器容量选择，首先应考虑按技术原则和在考虑了变压器过负荷能力的基础上按经济方法确定变压器容量。即当经济与安全矛盾较大时，应按安全要求选择容量。同时，在我国，配电变压器的投入使用10 年左右将被替换，将配电变压器的维修费用确定为1.5%，将配电变压器的年平均运行时间确定为8600h，将配电变压器的平均电价确定为0.49 元/kWh，因此，根据附图进行分析：
由附图可知，在规划期内，其负荷容量为150kVA，主要的负荷为城市生活用电，最大的负荷利用时间为4500h，最大功率损耗时间为2000h，此时的10kV 配电变压器的容量选择可以为160kVA，既能够满足技术要求，同时还符合经济需求；当最大的负荷利用时间为5000h，最大功率损耗时间为3500h 时，此时的10kV 配电变压器的容量选择应为200kVA，这样才能满足技术与经济的需求。在规划期内，如果主要的负荷为农村生活照明用电，其最大的负荷利用时间为2500h，最大功率损耗时间为1500h，此时的10kV 配电变压器的容量选择应为125kVA，才能实现经济效益最大化的目标。同时，从附图 可知，10kV 配电变压器的最大负荷利用时间相对较大时，其最大功率损耗时间也将较大，此时，10kV配电变压器的容量选择要根据经济容量进行选择；但当10kV配电变压器的最大负荷利用时间相对较小时，其最大功率损耗时间也将相对较小，此时，10kV 配电变压器的容量选择要在满足技术要求的基础上，根据经济效益进行选择。在电网改造过程中，配电变压器容量的选择，要坚持其技术原则，同时也要坚持经济原则，唯有将二者进行综合的考量，才能保证变压器的高效、长期运行，才能促进变压器经济效益最大化目标的实现。从附图 中可知，10kV 配电变压器的容量选择与最大功率损耗时间有着直接的关系，同时，10kV 配电变压器的经济容量选择也将受最大负荷利用时间与功率因数等因素的影响，当最大负荷利用时间较大时，10kV 配电变压器的经济容量选择将较大；当最大负荷利用时间较小时，10kV配电变压器的经济容量选择将较小。当最大功率损耗时间相对较小时，10kV 配电变压器的经济容量选择要保证其技术需求，唯有变压器具有一定的负荷能力基础之际，10kV 配电变压器的容量才能依照经济方法进行选择；当10kV 配电变压器容量的选择存在经济性和安全性相矛盾之际，需要根据其安全性要求进行容量选择。
四、结束语
10kV 配电变压器容量的选择直接关系着电网改在的安全性、技术性与经济性，电网改造中大量使用配电变压器，其容量的选择，往往只注重技术原则而忽视变压器长期运行的经济性问题。配电变压器容量选择，不仅要按技术原则，更应注重变压器长期运行的经济效益，并对变压器效益方程及影响因素等作了推导和分析，最后给出了配电变压器最佳经济容量的选择方法。
参考文献：
[1] 梁勇. 配电工程变压器的选择及安装探讨[J]. 机电信息. 2012（27）
[2] 雷文杰. 配电工程中变压器的选择及安装[J]. 技术与市场. 2012（04）
[3] 梁志彬. 10kV配电变压器选择与安装工艺[J]. 价值工程. 2010（08）
浅谈主变压器容量的选择 篇4
(1) 变电站主变压器容量应根据地区供电条件、负荷性质、运行方式和用电容量等条件进行综合考虑。总的来说, 对主变压器容量大小的选择, 取决于区域负荷的现状和增长速度、上一级电网提供负载的能力、与之相连接的配电装置技术和性能指标, 取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低等因素。
(2) 主变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要, 即满足全部用电设备总负荷的需要, 以便投入运行后能常年经济运行, 避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站主变压器容量的合理选择要考虑变压器最佳负荷率, 运行效率要高、损耗要低的要求。单台主变压器容量的选择不宜过大或过小, 单台容量应根据供电区域的负荷密度进行选择, 要预留负荷发展和扩建的可能, 实现变电站容量由小到大。投产初期主变压器的负载率尽量接近最佳经济运行负载系数, 最大负荷利用小时数大于3 000 h时可取0.6～0.7, 最大负荷利用小时数小于3 000 h时可取0.75～1.00。主变压器容量应满足5～10年规划负荷的需要, 为今后供电区域负荷增长保留足够的容量裕度, 防止不必要的扩建和增容。
(3) 对于扩建、改造的变电站, 主变压器容量的选择要与站内原有的主变压器技术参数相匹配。主变压器并列运行是变电站变压器经济运行的有效方式, 在扩建、改造变电站时, 新增或改造的主变压器与变电站内现有主变压器应能满足并联条件, 即联结组别与相位关系相同;电压和变压比相同, 允许偏差相同, 调压范围内的每级电压相同;防止二次绕组之间因存在电势差产生环流;短路阻抗相同, 控制在10%的允许偏差范围内, 容量比为0.5～2.0。
(4) 主变压器容量的选择要考虑变压器的经济运行。对一般负荷的变电站, 一般装设2台及以上主变压器, 保证供电运行方式灵活。当负荷增加到1台变压器的容量不够用时, 采用并列投入第二台变压器;当负荷减少到不需要2台同时供电时, 可将其中的一台变压器退出运行;并列运行的主变压器发生故障时, 要迅速将故障变压器退出运行, 用另外一台主变压器正常供电, 减少故障和检修时停电范围, 增加企业收益, 达到安全可靠供电的目的。
(5) 主变压器容量的选择要考虑变电站“N-1”和“手拉手”供电方式。满足“N-1”供电准则的变电站的主变压器容量可适当减少。一般认为配电变压器负荷率为额定容量的70%～80%较合适, 对主变压器则应尽量按最大需求量选择容量。当任何一台变压器停运时, 其负荷自动转移至正常运行的变压器, 此时变压器的负荷不应超过其短时允许的过载容量, 以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移。另外, 对变电站密集区, 由于变电站之间存在联络供电线路, 变电站之间可以“手拉手”互供, 主变压器容量的选择也可以适当减小。正常条件下分区域各自供电, 当不能满足供电输出时, 通过运行方式的调整, 可以靠周边的变电站通过联络线带部分负荷。
(6) 主变压器容量的选择还要考虑国家降损节能政策和变压器长期运行中的功率损耗。对新上的变压器应优先选用损耗参数良好、节电效果明显、经济效益好、投资收回期短的新型变压器, 符合国家相关能效标准。这样, 虽然短期增加了购买设备的投资, 但采用新型的变压器能够节约能源, 减少电能量损耗, 多投资部分靠节约电能量的电费, 短时期即可收回。
变压器容量 篇5
关键词：专用变压器,用电客户,变压器容量
在用电客户的配电系统中,配电变压器大多没有针对负荷情况进行系统分析和动态计算,由此变压器不合理的负载率和运行方式造成的损失很大。主要表现在:凡是1台变压器能承担的负载就盲目决定不采用2台运行,有的甚至出现配电变压器过载运行;凡是小容量变压器能勉强承担的负载绝不使用大容量变压器;错误地认为变压器的负载率越高,损失的电能就越少,效率越高;有些用户认为变压器是高效率设备,无经济运行的潜力可挖,拒绝使用高性能参数的新系列配电变压器。
由于电力系统中变压器的总台数多,总容量大,据有资料统计,在发、供、用电过程中,变压器的电能损耗约占整个电力系统损耗的30%。
确定变压器合理的容量的实质就是变压器经济运行的一个方面,是电网经济运行的重要环节,是降低电能损耗的重要措施,对于节约能源、缓解电力短缺、保护生态环境、加速国民经济发展都具有十分重要的意义。供电企业有责任引导专用变压器客户确定合理的变压器容量,做好客户服务工作。
1 变压器经济容量的确定
变压器容量的选择要综合考虑负荷的现状和增长速度、供电线路提供负载的能力、相关配电装置的技术和性能指标、负荷本身的性质和对用电可靠性要求的高低、配电变压器的造价、系统短路容量和运输安装条件等因素。变压器容量选择过大,会增加设备购置和安装、运行维护的投入,造成资金浪费;变压器容量选择过小,不能满足用电需求,使配电变压器过载运行,造成设备损坏。
1) 计算所有用电设备的总容量,确定用电设备之间使用的同时系数,大致确定需要变压器的容量,其中用电负荷计算的准确性相当重要。目前,需要系数法确定计算负荷比较简便,得到了广泛采用。[1]
2) 根据不同类型的工厂,不同类型的用电设备及不同类型的建筑等,合理选用需要系数,这对负荷计算的精确度有着决定性因素。
3) 计算客户用电负荷时,要包括客户全部的用电设备,不能漏项,以免影响计算负荷的准确性。
4) 一般认为变压器的负载率为60%左右时,运行效率最高,即变压器损耗最低。但由于目前广东省的电费为二部制电价构成,即基本电费加电量电费,如选用变压器负载率偏低,虽然变压器损耗可以降低,但由此变压器额定容量相对要增大,使客户的一次投资加大,也有可能导致基本电费的增加。因此,一般将负载率控制在65%~85%为宜。这样既能经济、可靠运行,又有一定的发展余地。
5) 分析两台容量相近的变压器都能满足供电要求时,要考虑变压器的临界经济容量SL的因素。
SL=[(P10-P20)/(P2K/S
式中:P10为大容量变压器空载损耗;P1K为大容量变压器负载损耗;S1e为容量较大的变压器额定容量;P20为容量较小的变压器空载损耗;P2K为容量较小的变压器负载损耗;S2e为容量较小的变压器额定容量。
当按实际负载需用变压器的容量S>SL时,则选用容量大的变压器;反之,则选用容量小的变压器。
2 变压器台数和容量的选择
变压器容量和台数是影响配电网结构、用电安全可靠性和经济性的重要因素。一般应考虑以下因素。
1) 对于一般生产车间,尽量装设1台变压器,其额定容量应大于用电设备的总计算负荷,且应有适当富裕容量。
2) 对于有重要负荷的车间,要求2个电源供电时,应选用2台变压器,每台变压器容量应能承担全部重要负荷的供电。如果与相邻车间有联络线时,当车间变压器出现故障时,其重要负荷可通过联络线保证继续供电,亦可只选用1台变压器。
3) 对于随季节变动较大的负荷,为了使运行经济,减少变压器空载损耗,宜采用2台变压器,以便在低谷负荷时,切除1台。汕头地区夏天空调负荷大,可以运行大变压器;冬天没有空调负荷,可以启用小变压器运行;特殊情况下,可以启动2台变压器运行。
4) 当企业中重要负荷占全部负荷比重较大时,应装设2台主变压器,2台主变压器之间互为备用。当1台变压器出现事故或检修时,另1台变压器能承担全部重要负荷。同时还要满足任1台变压器单独投入运行时总计算负荷需要的70%和重要负荷的需要。
5) 对于普通负荷供电的客户,或者有少量重要负荷,但可由邻近企业取得备用电源时,可只装设1台主变压器;其额定容量应大于企业全部车间变电所计算负荷的总和,并考虑15%~25%的富裕。
3 新型节能变压器与传统变压器的投资分析
随着变压器制造技术的发展,配电变压器的性能朝着低损耗和低噪音的方向发展。近几年,国内研制生产的S11系列配电变压器的效率与S9系列相比,在性能参数满足规程要求的前提下,空载损耗又下降了30%以上。因此,采用的配电变压器正逐步向损耗更低的S11系列转变。根据我局收到的文件显示,广东省2008年已考虑建议甚至强制客户新投入使用的变压器应使用S11型号及以上的变压器,并淘汰更换S9及以下型号的变压器。对于新增用电客户,一定要优先选用新型节能变压器。
变压器的型号决定了配电变压器的固有损耗指标。可以采用“总拥有费用法”(Total Owning Cost,TOC)为评价变压器经济效益的具体方法,来比较各种型号变压器价格及其损耗费用。总拥有费用法就是变压器的初始投资和其在使用期内的损耗费用之和。通过总拥有费用法比较具有不同效率水平和不同价格的变压器的总拥有费用,按照总拥有费用最低来选择变压器。
4 对变压器“大马拉小车”现象的分析
目前按汕头地区的规定,工业专用变压器客户的变压器总容量少于315 kVA时,执行普通工业电价;等于或大于315 kVA时执行二部制电价,即按变压器容量收取基本电费(变压器合计容量×基本电费单价),再加上按大工业电价收取的实际使用的电量电费。专用变压器客户使用的变压器容量小于100 kVA时,不实行功率因数考核。
变压器超载运行会导致变压器使用寿命的缩短甚至烧毁,而客户往往存在变压器“大马拉小车”的情况。因此,对于变压器负载率长期在0.3以下运行的用电客户,由于其变压器容量偏大,不仅一次投资大,变压器使用效率低,而且还可能需要按大工业电价计收电费,我们建议客户更换小容量的变压器使用,以充分发挥变压器的使用效率,也能合理地降低电费支出。
例如汕头市某塑胶有限公司,由一台315 kVA的专用变压器供电,执行大工业电价。从2007年部分用电量数据分析得到,该公司最高的月用电量只有8 276 kWh,平均功率因数cosφ=0.6,该公司平均每天的生产时间约12 h。变压器的平均负载率计算公式为
计算得到变压器平均负载率为0.2,远远小于“大马拉小车”的临界负载系数0.3,处于典型的“大马拉小车”状态。因此,我局派员到该公司了解情况后,建议该公司办理减容,换装一台80 kVA的变压器。同样可计算得到更换以后变压器的平均负载率为0.48,这就改变了“大马拉小车”的情况。
这样,不仅能比较充分发挥变压器的使用效率,又因容量降低而执行普通工业电价,可节省每个月约5 670元的变压器基本电费和约4 300元功率因数考核电费的支出。
5 对临界于315 kVA客户的变压器容量选择
对临界于315 kVA客户的变压器容量选择,关系到客户的不同电价。现通过举例来进行分析。
假设某客户的总计算负荷为220 kVA,对变压器容量的选择提出两个方案。方案一为选用一台315 kVA的变压器;方案二为选用一台250 kVA的变压器。
方案一变压器的平均负载率=220/315=0.70,电费按大工业电价计收,电费=基本电费+电量电费。
方案二变压器的平均负载率=220/250=0.88,电费按普通工业电价计收,电费=电量电费
假设以上两种方案的总电费相等时,从两个方案的电费计算公式联立解得,在不考虑功率因数考核电费的情况下,该用户的月用电量为34 573 kWh。也即这一月用电量情况下无论客户执行大工业电价还是普通工业电价,所计算出来的电费是一样的。当客户月用电量小于34 573 kWh,如仅为10 000 kWh时,同样进一步计算得到执行大工业电价的总电费要比执行普通工业电价的总电费多出4 030元,多支出约49%的电费;而如果客户的月用电量大于34 573 kWh,如达到60 000 kWh时,执行大工业电价的总电费要比执行普通工业电价的总电费少4 170元,节约约10%的电费。
因此,再进一步考虑实际可供选择的变压器容量这一因素,针对临界于315 kVA用户的变压器选择,通过实例计算,我们得出如下结论:
根据目前我国变压器的制造标准,在单台变压器运行的情况下,临界于315 kVA的变压器有250 kVA和315 kVA两种。选择变压器的主要依据是,用电客户的计算负荷在180~230 kVA之间时,若客户的月用电量预测在35 000 kWh以下,建议客户考虑选用250 kVA的变压器,执行普通工业电价;反之,如果月用电量预测在35 000 kWh以上,建议客户选用315 kVA的变压器,执行大工业电价。
6 提高受电设备的利用率,节约增容费用
1) 适当进行无功补偿。
对于原有受电设备来讲,适当进行无功补偿,在同样有功功率的情况下,因功率因数的提高,满足了负荷增长的需要,发挥受电设备的潜力,减少了投资费用。
在一定条件下,功率因数改善后可以相当于变压器容量增加。一般功率因数提高0.1,供电容量可增加10%。
2) 降低启动电流。
部分客户因不了解降低用电设备启动电流与选择变压器容量有关,往往出现使用较大容量的变压器的实际情况。供电企业应引导客户应用降压启动或软启动,既能保证用电设备可靠启动,又能降低启动对电网冲击,可降低变压器的容量,提高了资源的使用效率。结合目前降低启动电流应用的发展趋势,建议优先考虑应用软启动器。
7 结语
引导专变客户确定合理的变压器容量,不仅响应了广东电网公司以“科学用电,节能减排”为主题的节能“绿色行动”,而且在为客户省钱的同时也提高了供电企业电网的经济运行。
1) 提高电能使用效率。引导客户合理选择节能变压器、确定合理的变压器容量及台数、提高变压器的负载能力,充分发挥变压器的效率;引导客户提高功率因数,达到降低损耗、提高供电电压质量、发挥原有设备的潜力以及减少投资费用的目的;通过对负荷侧的管理和引导,提高电网经济运行水平,节省电力建设的投资。
2) 我局客户服务质量有了实质性提升,用全新的服务理念,真心为客户谋求利益,将我局的客户服务推动到一个更新、更高、更广的层次。根据专业分析的结果免费为客户“量身定做”一份针对性强的《客户节电建议书》。通过建议书的动态方式与客户沟通,展现个性化服务的理念,在客户心中树立了供电企业的良好形象。
3) 电费回收周期缩短。利用我们的专业知识,降低客户的经营成本,提升客户的市场竞争力,提升客户偿还电费的能力。
4) 开拓电力市场。全新的良好的客户服务质量坚定了客户对于供电企业的信任,增加了客户投资的信心和积极性,推动区域性用电投资的良性、快速增长。
参考文献
大容量变压器抗短路能力简析 篇6
变压器在电力系统中运行会受到短路冲击, 短路的严重程度与变压器抗短路能力的强弱决定了事故的后果。变压器的抗短路能力不足是近几年造成变压器损坏的重要原因, 也成为电力变压器运行中的突出问题。随着电网建设的发展, 变压器的电压等级、容量在不断增加, 变压器承受的短路电流也随之增大, 经受的考核越来越苛刻。根据国标规定, Ⅲ类变压器短路峰值因数已提高至2.69[1]。
2 变压器短路状态下受力分析
变压器在正常运行时, 铁心中的磁密及绕组中的电流约为额定值。当受到短路冲击时, 绕组内所通过的电流将达到额定电流的几倍甚至几十倍, 因断路器跳闸需要一定时间, 通常为几十毫秒到一百多毫秒, 尽管这种暂态运行的持续时间很短, 绕组在电动机械力作用下仍有可能因失稳而造成变压器损坏。
根据长期实践经验和短路强度试验可知, 变压器在突发短路故障时, 其绕组损坏主要是由于短路时的轴向力和径向力作用的结果。沿绕组的轴向力使绕组承受压力或拉力作用。拉力方向是向着铁轭, 严重时可将上铁轭顶起, 破坏整个铁心结构。沿绕组的径向力使内绕组受压力作用, 外绕组受拉力作用。当压力或拉力大于导线抗张应力时绕组发生变形, 导线绝缘断裂, 破坏主、纵绝缘结构, 严重时甚至拉断导线。
大容量发电机主变低压绕组大多采用螺旋式结构, 在受到短路冲击时, 低压绕组中势必存在一轴向电流分量, 该分量随低压绕组电流的增大而增大, 同时其螺旋性越来越明显, 该分量除引起漏磁发生变化可能导致变压器铁心及结构件产生局部过热等问题外, 低压绕组出线处受到的周向力也必须引起足够的重视。
3 解决变压器抗短路能力的技术措施
减少大型变压器受到短路冲击而发生损坏的事故, 一般从限制流入变压器绕组的短路电流和提高变压器本身的抗短路能力入手。
3.1 限制流入变压器绕组的短路电流
目前主要采用的限制短路电流的方法包括出线加装固定串联电抗器、加装新型可控串联限抗 (故障限流器) 、变压器母线分段运行、采用大容量高速开关限流、改变中性点接地方式或加装小电抗抑制单相短路电流等措施。
(1) 普通串联电抗器是将一个固定阻值的电抗器串联入电网, 是一种传统的限流技术, 运行方式简单、安全可靠, 但影响电力系统的潮流分布且增加了无功损耗, 对系统的稳定性也有一定影响。
(2) 打开母线分段开关, 使变压器分列运行, 可以增大系统阻抗, 有效降低短路电流水平, 该措施实施方便, 但该方案将削弱系统的电气联系, 降低电网安全裕度和运行灵活性。
(3) 采用爆炸式快速开断载流桥体与高压限流熔断器、高吸能氧化锌电阻相组合的新型大容量高速开关装置 (FSR) , 该装置具有额定电流大 (12 k A) 、断流能力强 (160 k A) 、开断速度快 (3 ms内切断故障) 等性能。FSR装置可以与断路器串联作为短路开断设备, 见下图 (a) ;也可以与电抗器并联, 正常运行时将电抗器短接, 短路时FSR断开, 将电抗器投入以限制短路电流, 见下图 (b) 。
除中性点加装小电抗为单一针对单相短路电流的限流措施, 其他几种方法都是主要针对三相短路情况的。针对不同电压等级, 不同短路风险问题的变压器, 所适宜采取的措施也不尽相同。各种方法比较见下表:
3.2 提高变压器本身的抗短路能力
变压器抗短路能力主要涉及到结构设计、抗短路校验、制造工艺、生产控制、原材料等各环节。
3.2.1 变压器设计
(1) 结构设计
结构设计总的思路是:基础稳固、支点可靠、保护力大、破坏力小。变压器能否通过短路冲击, 首先决定于变压器的结构是否合理。后期工艺及生产控制无法弥补结构上的缺点。
变压器内线圈加硬纸筒及撑条可有效撑紧撑圆线圈, 保证短路时电动力的有效传递。提高导线的屈服强度可有效提高绕组的抗短路能力。
(2) 安匝计算
一般来说, 变压器额定分接的安匝不平衡率控制在1.5%左右, 极限分接控制在3.5%左右, 安匝控制的越好, 变压器在受到短路冲击时的轴向电动力越小。将调压线圈拿出作为单独线圈进行设计, 可有效改善安匝分布。
(3) 电流密度选取
电流密度值越小, 变压器承受短路冲击能力越强, 但同时经济性越差, 在保证抗短路能力合格的前提下尽量提高变压器的经济性是设计追求进步的方向。
(4) 材料选取
根据设计经验以及国网十八项反措要求规定, 变压器内线圈必须使用半硬铜自粘性换位导线。变压器在受到短路冲击时, 一般会在0.15s内退出运行, 这时自粘性换位导线的自粘性基本未受到短路温升的影响, 且短路电动力在第一个周波达到峰值早已过去, 因此, 半硬铜自粘性换位导线的抗短路能力远远优于普通的纸包单线或组合导线。
(5) 抗短路验算
目前的抗短路能力验算主要有两种方法。一种是基于典型物理公式进行计算的内线圈辐向力计算方法, 是根据弹性理论由承受幅向压力的薄壁圆筒的幅向稳定公式推导出来的, 根据实践经验, 只要绕组辐向失稳的安全裕度取1.8~2.0[2], 则承受辐向压缩短路力作用的绕组就不会因幅向失稳而损坏。另一种是基于有限元法的计算方法。受制于商业软件内核判据的不同, 各软件计算的抗短路能力裕度存在差异, 需要变压器制造厂根据自己的实践经验进行总结。
3.2.2 变压器的生产工艺控制
提高变压器抗短路能力, 主要集中于变压器器身上, 主要包括线圈绕紧、套装撑紧、器身压紧。另外兼顾引线夹持及线圈出头绑扎等。
(1) 线圈绕紧。根据生产设备、操作工艺的能力, 控制线圈绝缘件尺寸, 换位处加强绝缘, 保证在短路冲击时, 绝缘件不能处于自由状态, 线圈绕制后形成刚体。
(2) 套装撑紧。目前通用的做法是采用器身整体套装。套装前铁心撑圆, 套装时线圈撑条档份要分配均衡, 保证纸筒干燥后尺寸, 线圈必须在施加外力的作用下套装, 再通过恒压干燥压紧。
(3) 器身压紧。提高器身轴向的稳定性, 主要通过以下措施进行。一是对绝缘垫块进行密化处理。二选择合适的轴向预紧力。三是改进压板性能。四是进行绕组结构材料参数测试、轴向压紧情况探测、绕组变形测试等工作。
(4) 结合变压器接线方式, 器身引线夹持、线圈首尾段线饼的绑扎、线圈出头处引线的绑扎等也都是提高变压器抗短路能力的关键点。
4 结论
(1) 变压器的抗短路能力主要决定因素是导线材质、设计结构和工艺。
(2) 随着电网容量的增加, 系统短路电流越来越大, 如何通过实践寻找可靠经济的解决方案是我们不断追求进步的方向。
摘要：简要阐述大容量电力变压器抗短路方面的内容, 重点从限制短路电流和提高抗短路能力方面进行了分析, 并就提高变压器自身抗短路能力措施进行了详细介绍。
关键词：变压器,短路电流,电动力,失稳,突发短路试验
参考文献
[1]电力变压器-第五部分-承受短路的能力[Z].GB 1094.5-2008.
变压器容量 篇7
关键词：配电变压器,经济技术分析,节能增效
由于浮法玻璃工艺的特殊性, 在电气工程设计中, 合理选择配电变压器的容量是一个重要的环节。项目报批时, 每标准重量箱平板玻璃的单位耗电量是一个重要的经济指标。选择最佳运行方式和负载的优化调整, 在保证安全供电的条件下最大限度地降低变压器运行自身的损耗并提高电源侧的功率因数, 其实质就是在技术、经济条件允许下的变压器的节电运行。通过多年的浮法玻璃生产线电气设计和运行实践, 从变压器损耗的电能中去挖掘节电潜能, 是节约能源, 降低成本的重要途径。
1 变压器的单位负荷损耗
变压器的损耗主要有空载损耗和负载损耗。一般情况下, 空载损耗可认为是固定不变的, 而负载损耗则与负荷系数的平方成正比。当变压器在某一负荷系数下运行的负载损耗和空载损耗相等时, 则变压器的效率最高, 此时的负荷系数称之为经济负荷系数βj, 如式 (1) 所示。这表明1台变压器的负荷系数在βj时效率比其他任何负荷系数时的效率都高。
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式中, βj为经济负荷系数;P0为变压器空载损耗 (kW) ;Pk为变压器负载损耗 (kW) ;α为损耗比, 为Pk/P0。
玻璃工厂配电系统配有数台电力变压器, 它的负荷在一个窑期内甚至在1 d之内是经常变化的。这样, 若在其他负荷系数下的效率及损耗又将如何?下面以A表示变压器单位负荷的损耗, 如式 (2) 所示为每1 kVA负荷所引起变压器本身的损耗 (kW) 。
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式中, A为变压器单位负荷损耗 (kW/kVA) ;Se为变压器单位额定容量 (kVA) ;β为变压器负荷系数, 为负荷与其额定容量之比S/Se。
单位负荷损耗A是变压器负荷系数β的连续函数, 故在式 (1) 所表达的βj下单位负荷损耗最小。单位负荷损耗越小, 变压器的效率越高。这样用单位负载损耗来分析, 比用效率分析更直观更简单。
2 变压器运行时的经济性
以任一负荷下的单位负荷损耗A与经济负荷系数下的单位负荷损耗Aj相比, 其比值B即可反映某一负荷系数下的A值为Aj之倍数, 并求得增加的相对值的百分数, 以此来判断变压器运行时的经济性。
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由于P0=β2jPk及Pk/P0=α代入上式, 化简后得式 (3) , B值与损耗比α及负荷系数β有关。
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在某一范围内, 有2个负荷系数β1、β2与之相对应, β1、β2与α有式 (4) 所示之关系βd。
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B-β关系表 (见表1) 中列出了损耗比α为3~7时按式 (3) 、式 (4) 求得的B-β关系值。由表可知低于βd时, 单位负荷损耗及B值急剧上升, 效率相应急剧下降。所以βd称之为最低负荷系数。变压器如长期在低于βd的负荷系数下运行是不经济的, 对变压器的利用率也是很低的, 应尽量避免。
在变压器容量选择得过大时, 这种情况就会较多出现。相对于经济负荷系数而言, 损耗比大的变压器在低负荷运行中单位负荷损耗的增加较少, 而损耗比小的变压器在高负荷时单位负荷损耗增加较少。通常损耗比α是已知值, 即可求得一台变压器在不同负荷下的B值。由B值可以判断运行时的经济性, 如掌握一些典型的日负荷曲线, 更可得出实际结论。赋予不同的B值, 从式 (3) 可以求得β1、β2 2个负荷系数。由式 (4) 可得与满负荷β=1时单位负荷损耗相等时的负荷系数。
对一台变压器来说, 经济运行是指其负荷系数尽可能接近经济负荷系数, 即B值尽可能接近1。由于负荷的特性及生产班次等原因, 变压器的负荷在1 d之内并不保持恒定不变, 如仅为降低变压器运行时的损耗而调节负荷使之在接近β1下运行, 而又不增加因此而引起的附加负荷是难于做到的, 也是没有必要的。
式 (1) 、式 (3) 所表达的βj与B是α的函数。当α为3时βj为0.58, β=0.7时B为1.01;当α为6时βj为0.41, β=0.7时B值为1.15。α增大了一倍, 而βj减少了0.17, B值增加了0.14。β在某一范围内B值变化不是很大, 而且比βj时的B值增加不多。因此, 可以引入经济负荷区的概念。B值具体为若干, 变压器负荷相应在β1~β2范围内是属于经济运行范围, 这是可以讨论的。设计认为在变动负荷情况下, B值为1.1及以下时, 相应的负荷系数固然属于经济运行范围内, 如B≤1.25时也可以认为符合经济性。
在浮法玻璃生产工艺玻璃工厂电气工程设计中主要选用有:油浸式及树脂浇注干式2大类变压器。油浸式的基本系列为S9型, 其损耗比为5.2~6.2 (S9型) , 浇注干式变压器损耗比约在3~5之间。
根据以上分析, 在玻璃厂设计中选择配电变压器负荷系数在0.3~0.75, 运行时的单位负荷损耗不超过最低值的25%。
3 具体分析
在浙江玻璃厂浮法二线改造工程中, 供配电存在不合理现象。供电基本情况:从外部110 kV区域变引两路35 kV电压线路到该厂总变电所, 厂总变设2台600 kVA、35/10 kV变压器, 分列运行, 互有联络。以10 kV电压供到玻璃厂浮法1、2线设置的5个10/0.4 kV变电所, 13台变压器。全厂总装机容量~10 000 kVA, 生产线烤窑时 (不考虑2条线同时烤窑) 最大计算负荷~8 000 kVA, 正常生产使用负荷~3 800 kVA。由于浮法玻璃工艺的特殊性, 2台变压器必须同时运行, 互为备用, 故35/10 kV变压器常年负荷率在40%以下运行, 因此35 kV主变压器的容量远远大于使用电负荷, 空载损耗比非常不合理, 存在着用电的巨大浪费, 直接制约工厂的生产成本, 一般产品电耗占总能耗的16%, 可见降低电耗是降低成本的重要途径。
对浙江玻璃厂浮法二线改造工程进行优化电气设计, 推出变压器经济运行计算理论, 进行准确地分析并提出配电系统改进方案, 首先取消总变电所2台6 000 kVA、35/10 kV主变压器, 以35 kV线路直供5个分变电所的13台35/0.4 kV变压器, 通过优化接线系统, 在生产线烤窑时13台变压器同时投运, 正常生产调整为8台变压器同时运行。调整负载损耗和空载损耗近似相等的方式, 将一种损耗最小的方式投入运行。大大地降低设备投资费用及按容量收取的基本电费。由于全厂变压器采用经济运行方式, 通过理论上分析计算, 每年节约有功电量~100 000 kW·h、无功电量~80 000 kWh, 综合电量超过150 000 kW·h, 实现经济效益60余万元。
实现多台变压器的经济运行, 效益是非常明显的, 潜力也很大, 特别是无功电量的节约更为显著, 因此开展变压器的运行经济性既可节约电容器补偿的投资, 又可降低供电系统的线损。
4 结 语
变压器容量 篇8
因此, 分析超容量用电的现状、产生原因和危害, 如何通过事前宣传防范、事中监控、事后分析处理的方式减少和避免超容量用电的发生, 是本文讨论的方向。
1 用户超容量用电的现状
1.1 什么是超容量用电
超容量用电是指超过合同约定容量用电的行为, 是一种比较常见的违约用电行为。根据《电力供应与使用条例》第五章第三十条第二款“用户不得有下列危害供电、用电安全, 扰乱正常供电、用电秩序的行为:”“ (二) 擅自超过合同约定的容量用电”。
1.2 超容量用电产生的原因
超容量用电一般由以下两种原因产生:
(1) 部分用户依法用电意识淡薄, 认为自己只要按规定缴纳电费用多少电都是合法的行为, 不知道超容量用电属于违约用电行为, 甚至不知道用电容量增加了需要向供电部门提出增容申请。
(2) 部分用户知道该行为属于违约用电行为, 且用户申报的用电容量已经无法满足自身需要, 但为了少交电费、不交增容改造费用, 而故意超容量用电。
2 超容量用电的危害
2.1 超容量用电造成的危害
超容量用电会导致变压器所在线路或变压器下其他用户电压下降, 会导致部分用户的用电设备无法正常使用, 严重时还可能导致超容变压器及配电设备烧毁, 影响配网的供电可靠性。超容量用电使得安全和谐的用电秩序、电网运行的安全可靠都得不到保障。电压质量不高、设备烧毁引发的停电, 还会一起用户投诉日益增多, 造成供电公司承诺的优质服务无法兑现, 对社会的和谐稳定也会造成一定影响。
2.2 超容量用电造成的经济损失
2.2.1 因变压器等供电设备烧毁造成的经济损失
频繁、长期的超容量用电很容易造成变压器的烧毁。综合变压器一般属于供电企业的资产, 专用变压器一般属于用户的资产。当出现变压器烧毁情况时, 即使不考虑因停电给企业和社会带来的损失, 变压器的产权所有人一般也需要负担起变压器维修或者更换的费用, 变压器的购置和更换费用随着变压器的容量增大也越贵, 一般为几万元甚至几十万元。
2.2.2 给供电企业造成的电费损失
10k V专变用户的超容量用电, 有很多都伴随着用户逃避电费的行为。下面分别以大工业用户超容和分时用户低谷超容为例, 分析供电公司的电费损失。
当用户执行大工业电价时, 用户超容则供电企业少收基本电费。假设用户用电变压器容量315k VA, 电压等级为1-10k V, 用户本月力率为0.9, 根据河北省北部电网销售电价表平段电价为0.5557元/千瓦时, 变压器容量基本电价为23.3元/千伏安/月。为简化处理暂时不考虑用户执行分时电价, 设用户超容率为d%。
当用户执行丰谷分时电价时, 用户低谷用电超过理论低谷最大用电量, 还会造成供电企业直接的电度电费损失。
当分时用户低谷超容, 假设用户用电变压器容量200VA, 用电类别为一般工商业及其他用电, 电压等级为1-10k V, 用户本月力率为0.9, 根据河北省北部电网销售电价表平段电价为0.7433元/千瓦时、谷段电价为0.3367元/千瓦时。
3 用户超容量用电的防范和处理
3.1 用户超容量用电的事前防范
《电力供应与使用条例》、《供电营业规则》等法规、规定中对超容量用电都有明确的规定和处罚措施, 供电企业可以通过对用户电力法规的普法宣传, 使用户明白超容量用电属于违约用电行为, 一经发现会受到相关的处罚, 可以一定程度上减少超容量现象的发生。
3.2 用户超容量用电的事中监控
供电企业可以建立负荷控制系统对10k V专变用户的负荷进行实施监控, 当用户瞬时超负荷或短期超负荷时, 对用户进行短信提醒或者直接对用户用电进行限制。
现在电网公司使用的电表多为支持远程采集的智能电表, 也可以通过电表的智能采集系统进行电量估算, 防控超容量用电的发生。
用户超容量用电属于危害供用电安全、扰乱正常供用电秩序的行为, 属于违约用电行为, 根据供电营业规则第一百条第2款“私自超过合同约定容量用电的, 除应拆除私增容设备外, 属于两部制电价的用户, 应补交私增容设备容量使用月数的基本电费, 并承担三倍私增容量基本电费的违约使用电费;其他用户应承担私增容量每千瓦 (千伏安) 50元的违约使用电费。如用户要求继续使用者, 按新装增容办理手续”。
4 结束语
供电企业应合理的宣传、监控及处罚超容量用电的违约用电行为, 保证电网的供电安全和供电秩序的正常和稳定。
摘要：配网用电客户的超容量用电是一种违约用电行为, 不但会造成严重的电网安全隐患, 还会造成供电企业和用电客户的经济损失, 同时还会降低其他用电客户的供电质量。通过对用户进行电力法相关法规的普法宣传、对用电设备安装负荷控制系统、对用户进行定期的稽查主题监控等手段能有效的预防和治理用户超容量用电现象。
关键词：超容量用电,违约用电,稽查监控,依法用电
参考文献
[1]万晓, 刘建平.农村电网超容量用电的危害与整治[J].电力需求侧管理, 2011, 05:56-57.
[2]顾江, 张敏.营销稽查监控系统的应用探索与实践[J].大众用电, 2011 (12) :8-10.
[3]向满艳.电力客户超容量用电稽查主题分析与处理规范[J].中国高新技术企业, 2014 (27) :159-160.
变压器容量 篇9
变压器广泛应用于国民经济的各个领域,装机容量和安装数量都很庞大,并且还将有更多的变压器持续投入运营。变压器运行中产生的损耗同样庞大,基于节约能源和保护环境的需要,在选择变压器容量时,有效控制变压器总损耗的意义非常重大。
基于变压器的空载损耗、负载损耗和采购成本都随变压器容量的增加而增加,当前主要的技术资料和众多业界技术人员认为,在满足负载要求的条件下,选择的变压器容量越小则空载损耗越小且投资越少,为了降低变压器损耗和设备投资,应尽可能选择小容量变压器。
近十年来,变压器导磁材料的技术水平逐步提高且成本大幅降低,工厂的生产制造水平进一步提高,变压器空载损耗大幅下降,降低变压器空载损耗所需费用相应减小,变压器总损耗中空载损耗的占比也越来越少,容量接近的变压器空载损耗相差不大。但伴随变压器导磁材料的技术进步,变压器导体材料并未出现大的进步,负载损耗成为变压器损耗的主要构成部分,不同容量的变压器在相同负载条件下的负载损耗相差较大,业内少数技术人员认识到片面减小空载损耗、忽视负载损耗而选择更小容量变压器的认知是不准确的。
变压器是供电系统的核心设备之一[1],因此,针对城市轨道交通庞大的供电系统来说,降低变压器运行总损耗,非常有必要定量分析研究变压器空载损耗、负载损耗和购置成本与变压器全生命周期内综合费用的关系。
1 变压器损耗
1.1 损耗计算
变压器损耗包括空载损耗和负载损耗。当变压器二次绕组开路、一次绕组施加额定频率的额定电压时,所消耗的有功功率称为空载损耗,主要为变压器铁芯的磁滞损耗,俗称“铁损”。当变压器二次绕组短路、一次绕组流通额定频率的额定电流时,所消耗的有功功率称为负载损耗,主要为变压器线圈的电阻损耗,俗称“铜损”。空载损耗和负载损耗构成变压器总损耗。
当变压器负载率不随时间变化时,其总损耗计算如下:
式中:Pt为变压器总损耗,k W;P0为变压器空载损耗,k W;Pk为变压器额定负载损耗,k W;β为变压器负载率。
当变压器负载率随时间变化时,其总损耗计算如下[2]:
式中:T为变压器运行时间段,s。
1.2 变压器损耗数据分析
为了明确变压器空载损耗和负载损耗与总损耗的关系,选取当前市场上较具代表性的变压器损耗参数进行分析。国内某变压器制造商的35/0.4 k V系列干式配电变压器的空载损耗和额定负载损耗的数值见表1,其他变压器制造商的参数基本相当。
可以看出:
(1)同一变压器的额定负载损耗数值远大于空载损耗数值;
(2)同一变压器的空载损耗和额定负载损耗都随容量的增加而增加,额定负载损耗的增长率远高于空载损耗。
2 相同负载在不同容量变压器产生的总损耗
按照变压器的损耗数值,相同负载在不同容量变压器上产生的总损耗值见表2,变化趋势见图1。
可以看出:
(1)负载S1、S2、S3和S4随着变压器容量的增大而逐渐减小;
(2)负载S5、S6和S7在大容量和小容量变压器上的损耗更大,在中间容量变压器上的损耗更低,即存在损耗最低的最优变压器容量;
(3)负载S8随变压器容量的增大而逐渐增加。
因此,相同负载在不同容量变压器上产生的总损耗,并非选用变压器的容量越大总损耗越大。“在满足负载的条件下,基于降低变压器损耗和设备投资的目的,应尽可能选择小容量变压器”的观点并不普遍适用,选择小容量的变压器可以降低空载损耗,但总损耗在更多情况下是增加的。
3 变压器的经济运行负载
根据以上分析,对于容量大小不同的变压器存在一个特定负载,当真实负载小于该特定负载时,选择小容量变压器(T小)时的总损耗低;当真实负载大于该特定负载时,选择大容量变压器(T大)时的总损耗低,该特定负载称为“临界负载”。
对于确定的负载S,在T大和T小上产生的总损耗为:
式中:S为负载容量,k VA;S大、S小分别为T大和T小的额定容量,k VA;P大、P小分别为T大和T小在负载S时的总损耗,k W;P0大、P0小分别为T大和T小的空载损耗,k W;Pk大、Pk小分别为T大和T小的额定负载损耗,k W。
令P大=P小,则可得出T大和T小的经济运行负载S经济[3]:
在工程应用中,不同容量变压器的空载损耗和负载损耗不同,在相同负载条件下,总损耗小者为优。当负载容量大于S经济时应选用T大,当负载容量小于S经济时应选用T小。
4 变压器容量选择
工程中选择变压器容量时,除了必须满足初、近、远期的负荷要求外,同时应考虑变压器的采购成本和电网占容费用,还应核算变压器总损耗尤其是负载损耗产生的运行费用。
对于同类型变压器,容量越大采购成本、空载损耗成本和电网占容费用越高,但在确定负载下的变压器负载损耗却呈降低趋势,考虑负载损耗一般远大于空载损耗,因此不能简单认为选择相对小的容量就能够节约能源或节约总成本,应在变压器全生命周期内综合考虑变压器损耗、设备购置费用和电网占容费用,进行计算比较选择全生命周期综合费用最少的变压器容量,计算方式如下:
式中:M为变压器全生命周期综合费用,元;F采购为变压器采购价格,元;F占容为变压器电网占容费用,元;E损耗为变压器全生命周期内总损耗消耗的能量,k W·h;P电价为变压器应用地的电费价格,元/(k W·h)。
式(6)中E损耗为变压器全生命周期内总损耗消耗的全部能量,在计算负载损耗时,需考虑变压器在不同年份、季节、月份和每天不同时段的负载率变化情况。变压器的全生命周期一般选择30年,也可根据设备本身及其材料的使用情况调整。
5 结束语
工程中选择变压器容量时,为了降低变压器空载损耗而优先选择小容量变压器的认识是片面的,多数情况下选择较大容量变压器时的总损耗更低,当然过分追求降低变压器负载损耗而选择过大容量变压器的认识也不全面。
正确的变压器容量选择方法,应是在满足变压器负载率的条件下,重点考核变压器的负载损耗,计算变压器的经济运行负载,综合比较变压器全生命周期的空载损耗、负载损耗,纳入计算变压器一次性的购置费用和电能增容费用,按照变压器全生命周期综合费用最低的原则,争取选定变压器的最优容量。
参考文献
[1]智慧,刘明强,吴萍,等.高速铁路牵引变压器安装容量优化研究[J].中国铁路,2014(10):34-37.
[2]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京:机械工业出版社,2007.