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 本文針對配電變壓器日負荷大，夜負荷小，空載輕載時間長，損耗比較大的特點，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)換能量過程中同時產(chǎn)生損耗，它們是初級繞組銅耗PCU1=，次級繞組銅耗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：因為=+（-），又因很小，所以如認為=+，不致引起多大誤差。在這個簡化條件下，可把初級側(cè)銅耗分解成兩部分，即 =+ （1-3）如把與鐵耗合并，可由空載試驗測得，把與次級銅耗合并，可由短路試驗測得，即有 =+ =（+）+（+） =（+）+（+） =PKN+PO=稱為負載系數(shù)； PKN是短路電流為額定電流時的短路損耗；PO是空載電壓為額定電壓時的空載損耗。 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 年代問世的一種新型合金材料，采用國際先進的超急冷技術(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，長程無序特點的非晶合金組織，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程極易完成，較硅鋼材料鐵芯損耗低，可達到高效節(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，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

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、低損耗輸電一個重要途徑。繞組中的銅損占變壓器滿負荷運行時總損耗的絕大部分，而采用高溫超導(dǎo)繞組即可大大降低這部分損耗，大大提高變壓器運行的經(jīng)濟性。同時，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。正因為超導(dǎo)變壓器具有截流能力大、損耗低、體積小、重量輕、效率高、無環(huán)境污

5、染隱患等優(yōu)點，它被公認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，并且通過了并網(wǎng)前的各種測試，順利投入電網(wǎng)運行。2005年12月31日，630高溫超導(dǎo)電力變壓器樣機順利通過國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢測。這是我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)電力變壓器，這臺超導(dǎo)技術(shù)與變壓器制造技術(shù)完美結(jié)合的高溫超導(dǎo)變壓器樣機的負載損耗僅相當于同容量油浸式變壓器S9型的4.5，比級絕緣干式變壓器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）改變運行方式增設(shè)小容量變壓器的經(jīng)濟運行1增選小容量變壓器的功率節(jié)約計算在小負荷時容量大的變壓器運行和增選小容量的變壓器運行的功率損耗和損耗率的計算公式： =+ （2-1） =+ （2-2） %=100% （2-3）%=100% （2-4） 式中凡是文字符號注腳下帶“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。在同一負載時，兩臺變壓器負載系數(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）可得出小負荷時小容量變壓器運行比大容量變壓器運行節(jié)約有功功率為 = -

7、+ - （2-6） 變壓器的無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行比大容量變壓器節(jié)約無功功率為為 = -+ - （2-7）2增選小容量變壓器日用電量節(jié)約的計算原一臺變壓器全日運行，全日變壓器有功電能損耗及損耗率的計算公式： =24 + （2-8） %=100% （2-9）式中 一臺變壓器運行全日有功電能的損耗（kW·h ）；一臺變壓器在負載系數(shù) 的條件下運行的時間（h）；% 一臺變壓器運行全日的損耗率（%）；全日負載電量（kW·h）。兩臺變壓器全日交替運行，如每日大容量變壓器運行h ,相對小容量變壓器運行h ，（+=24），全日兩臺變壓器

8、的有功電能損耗和損耗率的計算公式： = + + （2-10）%=100% （2-11）式中 兩臺變壓器交替運行全日有功電能的損耗（kW·h）；%兩臺變壓器運行全日損耗率。 把式（2-5）的 代入式（2-10），由式（2-8）及式子（2-10）可得出全日兩臺變壓器交替運行比一臺大容量運行變壓器運行，全日電能的節(jié)約 公式為 =+ （2-12）同理，變壓器全日無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）的全日無功電能的節(jié)約公式： =+ （2-13）3變壓器投資回收年限的計算 對前面所講的兩種運行方式，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，可以概略計算增加變壓器投資的回收

9、年限。增設(shè)小容量變壓器運行全年節(jié)約的有功電能和無功電能（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行的小時數(shù)； 全年小容量變壓器運行的日數(shù)。如全年電容器的運行時間按350日計算，則全年小時平均節(jié)約的無功功率為。 = （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電的價格為（元/kW·h），則每年節(jié)約電費（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）回收年限是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)的選取決定于：當電力資源缺乏強調(diào)節(jié)電時，回收年限就要取得長一些；當變壓器制造材料缺乏強調(diào)節(jié)約原材料時，回收年限就要短一些。所以，回收年限是體現(xiàn)國家技術(shù)政策的一項數(shù)據(jù)。就當前來說，計算結(jié)果小于5年，是合理的。回收年限是選擇變壓器經(jīng)濟運行方式的主要數(shù)據(jù)。4案例分析 某工廠由一臺10/.4kv，1000kVA變壓器供電，一班8h生產(chǎn)，平均負荷765kW，cos=0.85，其余的16h不生產(chǎn)，平均負載20kW，cos=1,如何選取一臺小容量變壓器代替原變壓器在小負荷時運行，下面作一分析:

11、在滿足小負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。擬定對容量為20、30、40、50kVA變壓器進行計算，并比較之。各變壓器技術(shù)參數(shù)、節(jié)電及投資回報如表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kW·h)2.212.322.42.39AQ/(萬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kW·h無功電能28萬kvar·h,其投資僅用3.59個月即可收回。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)的負荷增長，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程一次主接線圖：邏輯動作過程如下：正常運行時，1#變壓器（容量大）和2#變壓器（容量?。┢渲幸慌_處于運行狀態(tài)，另一臺處于備用。上班提前5分鐘（5分鐘后用電負荷為1#變壓器額定負荷），斷路器DLB和DLA依次合閘，1#變壓器投入運行；斷路器DLC和DLD依次跳閘，2#變壓器退出運行。同理，下班推遲5分鐘（5分鐘后用電負荷接近2#變壓器額定負荷），斷路器DLD和DLC依次合閘，2#變壓器投入運行；斷路器DLA和DLB依次跳閘，1#變壓器退出運行。參考文獻1周鶚電機學(xué)M北京：中國電力出版社，1995,465