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1、变配电系统节电潘世本一、电力供应现状1我国电力供应由火电（煤）为主l2009年火电装机占74.6，发电量占79.7%;l水力资源相对比较丰富，水电装机占22.51,发电 量占16.2%。但水电开发需考虑综合利用和生态保 护。l我国核电起步较晚，核电装机仅占1.04%，发电量 占1.8%;l风电、地热发电、潮汐发电、太阳能发电、再生 能源发电等正在发展中。2010年风电有望达到 3000万千瓦。2煤电机组存在问题（1）火电机组发电效率低（2）火电机组用煤需大量运力（3）煤电对大气污染严重（4）煤电机组负荷适应性和调节性能较 差（1） 火电机组发电效率低火电机组机组容量越大，运行参数越高、效率越高
2、。而且只有长期处于满负荷运行，效率才是最高的。低负荷效率趋降。60万kW机组 效率不到40%（2205kcal）315g 水 蒸汽 磁电 860kcal l 煤 燃烧化学能 热能 机械能 电能kWh kWhl60万k火机组发电煤耗315g/1kWh860= = 39%220560万w火电机组效率分解表锅锅炉汽轮发电轮发电 机组组厂用电电机组组煤电电 效率灰渣 燃烧损烧损 失3%冷 却 损损 失蒸汽水（冷凝 ） 轴轴承冷却 定于转转子冷却 给给水泵泵冷却等48%烟气损损失 保温损损失机械损损失综综合49%39%（）火电机组用煤需大量运力l一艘万吨轮的运力仅够60万机组天半的用煤量。运一万吨煤需占
3、用200节车皮，全国需用的煤占用的运力制约了交通运输和国民经济的发展。（）煤电对大气污染严重l上海每发10万kwh电要排放：CO2：1415 t SO2:：70 100 kg NOX:： 40 kg 烟尘：20 kgl上海一年排放SO2 50万t，在大气中形成酸雨值5.2l全国一年排放SO2 2500万t 烟尘 2000万tl由于空气污染严重，呼吸道疾病已上升到城市疾病死亡 的第二、三位。且CO2大量排放增加了温室气体效应。 节约用电不仅降低生产成本，同时对提高环境质量减少 温室气体效应对实施可持续发展战略具有重大意义。（）煤电机组负荷适应性和调节性能较差火电机组由于热惯性不能说开就开、说降就
4、降，电是瞬间平衡的，也就要求用 户保持高负荷率运行，以适应火电机组的 要求。物价部门用经济政策实行分时段不同电价来调控社会用电负荷以适应火电、核 电不能储存可调性差的特性。二、企业变配电系统l、变配电系统组成l、有关变配电系统的几项指标、变配系系统组成l中型以上的企业、宾馆、商住楼、商场等都有独立的变配电系统。l电网送电到用户，经高压分配到各车间，变电所降压后输送到各用电设备（如图）。、有关变配电系统的几项指标（）日负荷率k1 企业日负荷应不低于以下指标：连续性生产，95% ；三班制生产，85% ；二班制生产，60% ；一班制生产，30%。在正常生产条件下日平均负荷Pcp与日最大负荷Pmax数
5、值之比的百分数 称为日负荷率KPcpK= 100%Pmax这一指标要求企业调整用电设备的工作状态和时间， 合理分配与平衡负荷，使企业用电均衡，尽量提高企 业负荷率。以适应火电机组运行特点。、有关变配电系统的几项指标（）线损率企业受电端经各变压器至低压配电线路末端所损 耗的电量与总供给电量之比的百分数。l有关标准规定： 一次变压， 0.9有奖， 低于0.9则要受罚。 WpCOS （Wp）2（Wq）2l Wp企业月累计有功电量；l Wq企业月累计无功电量。三、配电变压器1、变压器主要参数2、变压器的发展历程：3、非晶态合金铁芯变压器4、变压器的负荷率5、变压器的损耗6、变压器的电能利用率7、提高变
6、压器能源利用率和降低损耗的措施1、变压器主要参数l型号：如S9，S7等；额定容量：Se kV Al额定电压：U1/U2 V ；额定电流：1/2Al变压器铁损：Po，kW；l变压器铜耗：Pk，kW；l变压器结构主要分干式和油浸l冷却方式：自然冷却、强迫风冷或水冷。变压器空载电流百分数：10o %= 100%e 变压器短路电压百分数：UdUd %=100%；Ue2、变压器的发展历程：建国以来变压器分为四代产品l第一代：铁芯材料，用热轧硅钢片制造（ 64标准） 参数和技术落后、损耗大，属 国家淘汰老旧变压器类。 型号：有TM、TN、SJ，SJI及SJ型等 。l第二代：铁芯硅钢片，用冷轧硅钢片制造 （
7、73标准） 大大降低了变压器的空载损耗 。型号：SJ3SJ5或S3S5型等，属国家公 布的淘汰产品。2、变压器的发展历程：l第三代：低损耗节能型变压器（86标准）产品结构改进，变压器空载损耗下降了38%46%。型号：S7、SL7、S9 、SC9、S11、S12等。（S7、SL7已列入淘汰目录)S11为卷铁心变压器，性能优于S9，噪声下降7 10dB ；S9及S11是目前国家推荐的低损耗变压器。l第四代：非晶态合金铁芯变压器，九十年代末引进 生产。非晶变压器的空载损耗比硅钢片的下降7080%。国内变压器效率水平国内变压器效率水平l64 标准：1964年颁布。相应产品有 SJ，SJ1 SJ4，SJ
8、L1 型等。l73 标准：1973 年颁布。相应产品有 S，S1， S2，S5，SL, SL1, SL3 型等。l86标准：80 年代初期执行。相应产品有 SL7 ，S7，S8 型等。l现期标准：S9，S10，S11型等。国内各系列配电变压器的效率水平国内各系列配电变压器的效率水平 315 315 kVAkVA空载损耗kW负载损耗kW1.02.02.0 4.0 6.064 标准73 标准S9S11S10S7AMT3、非晶态合金铁芯变压器 （1）非晶合金的制造l非晶合金铁芯由铁、硼、硅和碳（Fe78B13Si9）四种元素合成。l非晶合金铁芯是将合金金属在感应炉内经特高温熔解后，采用超急冷技术，以
9、每秒100万冷却速度在几微秒内经过高速旋转的冷却滚筒喷铸成非晶带状薄膜（0.025mm），是非磁性材料。l它根据不同用途进行磁化达到所需的磁通密度。非晶合金变压器的铁芯由不间断合金带卷绕而成，没有间隙的卷铁芯。铁磁损失较小 （2）、非晶合金的特点：lA 是一种各向同性的软磁材料，磁化功率小。lB 磁滞损耗比硅钢片小。lC 厚度薄2030m 填充系数小。lD 电阻率高，是硅钢片的倍，单位涡流损耗 仅为硅钢片的2030%。lE 非晶合金硬度是硅钢片的倍，加工困难。lF 成材过程中，急冷和卷绕时产生应力，要进行退火 处理。退火温度较低400,控温要求高。退火温度每 上升单位损耗将增加一倍。且退火时必
10、须施加 一定磁场强度.退火处理后的铁心空载损耗可下降2/3。lG 非晶合金对应力特别敏感，无论是张力还是弯曲 都会影响磁性。但退火处理能基本消除。因此在退火 后铁心在装配过程或保管期、运输等均应避免应力再 作用。（）、非晶合金铁芯变压器存在问题：lA 非晶合金主要由美国（日本）制造，我国仅引 进铁芯制造技术，因此原材料掌握在别人手中， 目前价格较高，是同类硅钢片的1.5倍。铁芯需退 火处理（耗电）。lB 带宽200多mm，且硬易碎加工困难，目前容量 仅限2500kVA以下lC 非晶合金磁通密度为1.55T、硅钢片为2.05T， 非晶合金材料用量多。lD 非晶合金变压器比常规变压器贵4050非晶
11、合金与硅钢片变压器空载损耗表l 变压变压 器容量空 载载 损损 耗型 非晶型100 kVA290 W60 W315 kVA670 W140 W500 kVA960 W200 W4、变压器的负荷率l变压器在运行期间（按日，月，年）平均输出视在功率与其额定容量之此， 称为日，月，年的变压器平均负载系数。l cp l 日 l Se el由于变压器的负荷是在不断变化的，不能根据变压器某一瞬时的负荷来计算 其负荷率。所以，一般取企业典型的日负荷作为负荷变化周期，来计算变压 器负荷率l可以写为： cp 1 nl 100% Scp (Si 2)100%l e n l l cpl 100%l I2elScp,
12、Icp在n时间段内视在功率或和电流的均方根值，变压器负荷率与负荷大 小、运行时间、功率因数等有关，是判定变压器运行是否经济的重要判据。、变压器的损耗l变压器的有功损耗可分为铁芯损耗（ 空载损耗）和绕组损耗k（铜耗或短路损耗）两 部份。l变压器的无功损耗主要由激磁无功损耗和漏磁无 功损耗两部份组成！它们是无功电流造成的，而 无功电流是全电流的向量组成部份，因此也会造 成有功损耗。l变压器的有功损耗由铁损和铜损组成。其中铁损 主要是变压器铁芯中磁滞损耗和涡流损耗，它与 变压器外加电压的平方成正比。当变压器外加电 压和频率不变时，铁损是不变的，与负荷无关， 因此叫不变损耗。铁耗可通过空载试验求得。因
13、 空载电流很小，所以铁损近似等于空载有功损耗 。、变压器的损耗l变压器铜耗由一次侧和二次侧绕组电阻引起的 损耗，它与变压器负荷电流的平方成正比。又 称可变损耗。l变压器额定负荷时的铜耗可由短路试验测定。 因短路试验时电压很低，铁耗可忽略不计，所 以变压器额定负荷时的铜耗就近似等于短路试 验额定电流下有功损耗。（1）变压器的有功损耗l 因此变压器在某负荷下的有功损耗因此变压器在某负荷下的有功损耗为：为： fefe+ +cucu S2 Po+Po+（ ）2 2 P Pk k = Po+= Po+2 2P P k kSe SeI I2 2Po+Po+（ ）2 2 P Pk kI I2e2eP P f
14、efe变压器某负荷下的铁耗，变压器某负荷下的铁耗，kWkW； PcuPcu变压器某负荷下的铜耗，变压器某负荷下的铜耗，kWkW；2 2，ee变压器的实际容量与额定容量变压器的实际容量与额定容量kVAkVA；，ee变压器的二次侧电流实际值与额定电流变压器的二次侧电流实际值与额定电流 A A（2）变压器的无功损耗l变压器的无功损耗主要是激磁无功损耗和漏磁 无功损耗两部分。其中激磁无功损耗是用来产 生主磁通与负荷无关，因此空载无功损耗就是 激磁无功损耗QBOOSe（kVAR ）。l变压器的漏磁无功损耗，消耗在变压器一、二 次线卷的电抗上，其大小与负荷电流的平方成 正比。额定负荷下的漏磁无功损耗就等于变压 器短路试验电流为额定值时的无功损耗。QBdUdSel因此，变压器在某负荷情况下的无功损耗：S l QBQBO（）2QBd Se、变压器的电能
