配電變壓器的節(jié)能_0

1、配電變壓器的節(jié)能段軍鵬 王建興摘要 本文針對(duì)配電變壓器日負(fù)荷大，夜負(fù)荷小，空載輕載時(shí)間長(zhǎng)，損耗比較大的特點(diǎn)，提出了解決方案。Abstract this paper basing on the characteristics of subtransformer daytime heavy load,night light ,no and light lang,losing serious gives some metholds.關(guān)鍵字 配電變 損耗 節(jié)能一、 配電變的損耗原理 變壓器的T形等效電路變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在轉(zhuǎn)換能量過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生損耗，它們是初級(jí)繞組銅耗PCU1=，次級(jí)繞組銅耗P

2、CU2=和鐵心損耗PFe= ，全部損耗為 = PCU1+PCU2+PFe （1-1）損耗又可由空載損耗和短路損耗表示為：=PKN+PO （1-2） 推導(dǎo)如下：因?yàn)?+（-），又因很小，所以如認(rèn)為=+，不致引起多大誤差。在這個(gè)簡(jiǎn)化條件下，可把初級(jí)側(cè)銅耗分解成兩部分，即 =+ （1-3）如把與鐵耗合并，可由空載試驗(yàn)測(cè)得，把與次級(jí)銅耗合并，可由短路試驗(yàn)測(cè)得，即有 =+ =（+）+（+） =（+）+（+） =PKN+PO=稱為負(fù)載系數(shù)； PKN是短路電流為額定電流時(shí)的短路損耗；PO是空載電壓為額定電壓時(shí)的空載損耗。 因此，配電變的節(jié)能主要從降低鐵耗和降低銅耗兩個(gè)方面入手。二、配電變節(jié)能的具體方案（1）

3、非晶合金材料的使用主要降低鐵耗非晶合金材料是70 年代問(wèn)世的一種新型合金材料，采用國(guó)際先進(jìn)的超急冷技術(shù)將液態(tài)金屬以1x106/s 冷卻速度直接冷卻形成厚度0.02-0.04mm 的固體薄帶，得到原子排列組合上具有短程有序，長(zhǎng)程無(wú)序特點(diǎn)的非晶合金組織，噴出形成帶材。非晶合金具有非常優(yōu)異的導(dǎo)磁性能，它的去磁與被磁化過(guò)程極易完成，較硅鋼材料鐵芯損耗低，可達(dá)到高效節(jié)能的效果，它具有低矯頑力、低激磁電流、良好的溫度穩(wěn)定性等特點(diǎn)，用非晶合金鐵芯制造的變壓器，其空載損耗較用硅鋼片的S9產(chǎn)品系列下降7080%，空載電流較S9系列下降20%。因而作為一種極其優(yōu)良的導(dǎo)磁材料被引入變壓器等需要磁路的產(chǎn)品中。通常所說(shuō)

4、的非晶合金由于材料生產(chǎn)工藝的限制，一般為帶材。鑒于容量的限制一般不大于4萬(wàn)千伏安，所以非晶合金變壓器較適用于配電網(wǎng)。（2）高溫超導(dǎo)材料的使用主要降低銅耗高溫超導(dǎo)變壓器是采用無(wú)阻的、能傳輸高電流密度的超導(dǎo)材料作為導(dǎo)電體并能傳輸大電流的一種電力設(shè)施，是解決大容量、低損耗輸電一個(gè)重要途徑。繞組中的銅損占變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)總損耗的絕大部分，而采用高溫超導(dǎo)繞組即可大大降低這部分損耗，大大提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，由于在相同容量下超導(dǎo)變壓器的體積比常規(guī)變壓器小4060%，因此，超導(dǎo)變壓器可直接安裝在現(xiàn)有變電站內(nèi)，從而節(jié)省重建經(jīng)費(fèi)。正因?yàn)槌瑢?dǎo)變壓器具有截流能力大、損耗低、體積小、重量輕、效率高、無(wú)環(huán)境污

5、染隱患等優(yōu)點(diǎn)，它被公認(rèn)為最有可能取代常規(guī)變壓器的高新技術(shù)。2005年11月，630三相高溫超導(dǎo)電力變壓器研發(fā)成功，并且通過(guò)了并網(wǎng)前的各種測(cè)試，順利投入電網(wǎng)運(yùn)行。2005年12月31日，630高溫超導(dǎo)電力變壓器樣機(jī)順利通過(guò)國(guó)家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)。這是我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)電力變壓器，這臺(tái)超導(dǎo)技術(shù)與變壓器制造技術(shù)完美結(jié)合的高溫超導(dǎo)變壓器樣機(jī)的負(fù)載損耗僅相當(dāng)于同容量油浸式變壓器S9型的4.5，比級(jí)絕緣干式變壓器S9型降低97.2。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和原材料選用上均是對(duì)具有百年歷史的傳統(tǒng)變壓器的突破。高溫超導(dǎo)電力變壓器的研制成功，將加快我國(guó)超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用步伐，也意味著配電變節(jié)能存在

6、很大的空間。（3）改變運(yùn)行方式增設(shè)小容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行1增選小容量變壓器的功率節(jié)約計(jì)算在小負(fù)荷時(shí)容量大的變壓器運(yùn)行和增選小容量的變壓器運(yùn)行的功率損耗和損耗率的計(jì)算公式： =+ （2-1） =+ （2-2） %=100% （2-3）%=100% （2-4） 式中凡是文字符號(hào)注腳下帶“m”的，代表大容量變壓器，帶“x”的代表小容量變壓器，其符號(hào)意義不變，以后相同。如、分別代表大容量和小容量變壓器的功率損耗。在同一負(fù)載時(shí)，兩臺(tái)變壓器負(fù)載系數(shù)的關(guān)系為 （2-5） 如把式（2-5）的代入式（2-2）后，并以式（2-1）減式（2-2）可得出小負(fù)荷時(shí)小容量變壓器運(yùn)行比大容量變壓器運(yùn)行節(jié)約有功功率為 = -

7、+ - （2-6） 變壓器的無(wú)功功率消耗也可寫成式（2-1）（2-4）的形式，從而得出小容量變壓器運(yùn)行比大容量變壓器節(jié)約無(wú)功功率為為 = -+ - （2-7）2增選小容量變壓器日用電量節(jié)約的計(jì)算原一臺(tái)變壓器全日運(yùn)行，全日變壓器有功電能損耗及損耗率的計(jì)算公式： =24 + （2-8） %=100% （2-9）式中 一臺(tái)變壓器運(yùn)行全日有功電能的損耗（kW·h ）；一臺(tái)變壓器在負(fù)載系數(shù) 的條件下運(yùn)行的時(shí)間（h）；% 一臺(tái)變壓器運(yùn)行全日的損耗率（%）；全日負(fù)載電量（kW·h）。兩臺(tái)變壓器全日交替運(yùn)行，如每日大容量變壓器運(yùn)行h ,相對(duì)小容量變壓器運(yùn)行h ，（+=24），全日兩臺(tái)變壓器

8、的有功電能損耗和損耗率的計(jì)算公式： = + + （2-10）%=100% （2-11）式中 兩臺(tái)變壓器交替運(yùn)行全日有功電能的損耗（kW·h）；%兩臺(tái)變壓器運(yùn)行全日損耗率。 把式（2-5）的 代入式（2-10），由式（2-8）及式子（2-10）可得出全日兩臺(tái)變壓器交替運(yùn)行比一臺(tái)大容量運(yùn)行變壓器運(yùn)行，全日電能的節(jié)約 公式為 =+ （2-12）同理，變壓器全日無(wú)功電能的消耗也可寫成式（2-8）式（2-12）的形式。并可得出相似于式（2-12）的全日無(wú)功電能的節(jié)約公式： =+ （2-13）3變壓器投資回收年限的計(jì)算 對(duì)前面所講的兩種運(yùn)行方式，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以概略計(jì)算增加變壓器投資的回收

9、年限。增設(shè)小容量變壓器運(yùn)行全年節(jié)約的有功電能和無(wú)功電能（kW·h）、(kvar·h)可寫成下列兩式： = （2-14） = （2-15）式中全年小容量變壓器運(yùn)行的小時(shí)數(shù)； 全年小容量變壓器運(yùn)行的日數(shù)。如全年電容器的運(yùn)行時(shí)間按350日計(jì)算，則全年小時(shí)平均節(jié)約的無(wú)功功率為。 = （2-16）如電容器的投資為（元/kvar）,則增設(shè)小容量變壓器減少電容器總的投資（元）為 （2-17） 增加小容量變壓器的投資為（元）和減少電容器的投資之差（元）為 = （2-18）如每kW·h電的價(jià)格為（元/kW·h），則每年節(jié)約電費(fèi)（元）為 = （2-19） 根據(jù)式（2-18）

10、及式（2-19）可列出增選小容量變壓器投資的回收年限（年）為 （2=20）回收年限是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)的選取決定于：當(dāng)電力資源缺乏強(qiáng)調(diào)節(jié)電時(shí)，回收年限就要取得長(zhǎng)一些；當(dāng)變壓器制造材料缺乏強(qiáng)調(diào)節(jié)約原材料時(shí)，回收年限就要短一些。所以，回收年限是體現(xiàn)國(guó)家技術(shù)政策的一項(xiàng)數(shù)據(jù)。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，計(jì)算結(jié)果小于5年，是合理的。回收年限是選擇變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的主要數(shù)據(jù)。4案例分析 某工廠由一臺(tái)10/.4kv，1000kVA變壓器供電，一班8h生產(chǎn)，平均負(fù)荷765kW，cos=0.85，其余的16h不生產(chǎn)，平均負(fù)載20kW，cos=1,如何選取一臺(tái)小容量變壓器代替原變壓器在小負(fù)荷時(shí)運(yùn)行，下面作一分析:

11、在滿足小負(fù)載容量要求的前提下，應(yīng)選擇節(jié)電效果好和投資回收年限短的變壓器。擬定對(duì)容量為20、30、40、50kVA變壓器進(jìn)行計(jì)算，并比較之。各變壓器技術(shù)參數(shù)、節(jié)電及投資回報(bào)如表1-1、1-2所示。 表1-1 變壓器技術(shù)參數(shù)表SN/KVA100020304050P0/KW4.50.1190.1560.1820.222PK/KW140.5960.8320.9731.128I0（%）5654.54UK（%）5.54444表1-2 節(jié)電及投資回收數(shù)據(jù)表變壓器/kVA20304050AP/(萬(wàn)kW·h)2.212.322.42.39AQ/(萬(wàn)kvar·h)28.128.12827.9Q

12、P/kvar343433.933.8ZX/元8000100001200014000ZC/元4420442044074394Z/元3580558075939606Gd/元12597132241368013632TB/月3.5579由上述分析計(jì)算結(jié)果可得：選用2050kVA變壓器，雖然需要800014000元的投資，但由于每年節(jié)約有功電能2.4萬(wàn)kW·h無(wú)功電能28萬(wàn)kvar·h,其投資僅用3.59個(gè)月即可收回。本例從收回年限的條件選用20kVA變壓器較為合適，但考慮到小區(qū)的負(fù)荷增長(zhǎng)，選用40kVA變壓器更為合適，這樣有一定裕量，其節(jié)電效果更好。下面為增設(shè)小容量配電變后的一次主接線圖及配電變的投切過(guò)程一次主接線圖：邏輯動(dòng)作過(guò)程如下：正常運(yùn)行時(shí)，1#變壓器（容量大）和2#變壓器（容量?。┢渲幸慌_(tái)處于運(yùn)行狀態(tài)，另一臺(tái)處于備用。上班提前5分鐘（5分鐘后用電負(fù)荷為1#變壓器額定負(fù)荷），斷路器DLB和DLA依次合閘，1#變壓器投入運(yùn)行；斷路器DLC和DLD依次跳閘，2#變壓器退出運(yùn)行。同理，下班推遲5分鐘（5分鐘后用電負(fù)荷接近2#變壓器額定負(fù)荷），斷路器DLD和DLC依次合閘，2#變壓器投入運(yùn)行；斷路器DLA和DLB依次跳閘，1#變壓器退出運(yùn)行。參考文獻(xiàn)1周鶚電機(jī)學(xué)M北京：中國(guó)電力出版社，1995,465