《变压器的选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器的选择（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅论变压器容量的经济选择广东三和管桩有限公司是国内管桩行业的排头兵，在众多的分公司投资建中，变压 器是管桩行业工厂用最为广泛的电器设备之一,也是公司投资最主要的必备的电力设施，它 不但属于用户设备,而且,在整个电力系统中它还相当于电源设备 ,它的总容量汇集了所有变 压器以下各种电机,电器,照明,等电器设备及附属设施的总容量.虽然变压器的运行效率很高 （一般均在 95-99%之间）但是,因为其总容量在电力系统中所占比重非常大,而且整年连接在 电网上,所以其电能的损耗是非常高的.因此探讨研究如何科学的计算并正确的选定变压器容 量,对整个电力系统都具有重要的宏观社会效益,和微观的经济意义.尤其在目前
2、，在三和管桩 目前大力扩张的前提下,应引起投资者,企业界的高度关注.到目前为止,各企业,设计单位以及投资和建设单位在选定变压器容量时 ,依然按照传统 的思维观点,从最大限度地充分发挥设备利用率出发而进行选择.没有考虑到它是电网系统中 电能损耗的一个大户”而,片面地只知追求高的设备利用率，不会得到最佳经济效益的。所以 对变压器容量的选定，必须把提高设备利用率，减少初次投资费用和减少电能损耗结合起来， 综合进行计算和论证，才能使选定的变压器得到最佳经济效果。为此，根据变压器效率利用 的计算原理分别就不同情况探讨如下：一， 按充分发挥设备能力出发计算选定变压器容量设：变压器的额定容量为P:e变压器的
3、计算负荷为P.:j则： 选定变压器的容量时,应满足:Pe Pj（ 1）j这是受变压器允许升温范围所限定的,如果计算的负荷超过变压器额定容量,就会超过变 压器的允许升温范围,此时变压器的老化程度将加重,使用寿命将大大缩短,特别是绕组的绝 缘系数将受到严重的损坏.由于任何一个企业其电量负荷都在时时刻刻不断的变化之中,用负 荷曲线表示之，如（图1）所示。其中最大负荷用P表示。平均负荷用P表示。在选定变压 mp 器容量时，是取负荷曲线的最大值作为计算负荷的。即P = P.mj图（1）负荷曲线从负荷曲线上可以看出，只有在很短时间内出现最大负荷，所以按（1）式选定的变压器容 量只有在较短时间内是满负荷的，
4、其余大部分时间负荷都小于计算负荷，变压器容量没有得 到充分的利用。所以为了充分利用变压器的容量，应当结合负荷曲线的形状进行考虑和设定。定义设备的负载系数a用公式表示为:1 24（2 ）J Pdt 240a =PM从上式可以看出，a值愈大则表示设备利用愈充分，如果a值较小，则表明设备 利用率也小，所以应再进一步提高其负荷能力。下表就是根据负载系数a值的大 小，变压器可比额定容量提高的百分数，及其允许的持续时间。自然循环油冷却变压器允许提高负荷能力%允许持续时间(小时)X高百 负载系数a分数246812052824201612062320171410071751512510750811510857
5、550.9432考虑到负载系数后,计算应选的变压器容量时,就要对(1)式进行修正。如负载系数为 0.6， 最大负荷持续时间为 4 小时，由上表中可查出变压器负荷能力可提高20%。于是即可用下 式计算变压器的容量:(1+20% )P Pej 但是，必须说明，按上式计算选定的变压器容量，是没有考虑到变压器电能损耗这 项经济指标的，这也就是它的不足和缺陷所在。二， 按变压器最佳运行效率计算选定其容量。 在任何情况下，变压器运行时都有铜损和铁损，变压器负荷愈大其铜铁损也愈大，所 以当变压器以满负荷运行时，其设备利用率虽然有所提高，但其运行效率不一定高。为此这 种观点认为，应按变压器最高效率时的负荷确定
6、变压器的容量。变压器运行效率:P输入r =P输出设：变压器的负荷率为B，则上式可改写成,PPn =pP +AP +AP p 2e K Te其中： Pe变压器额定容量Pk变压器铁损耗，当电压一定时Pk不变。PT变压器额定容量的铜损耗，变压器运行中的铜损耗，是和其负载平方成正比的。Te求变压器的最佳效率，可就上式对效率0求导数，并使其等于零。即:dp=0iAP解得最佳效率时其最佳负载率用表示之，P = 圧 如果按变压器最佳效率选择变AP Te压器容量时，则必须按下式计算，即：P. = PB（ 3 ）je但是，需要指出的是按上式计算选定的变压器容量实际上还不能达到最佳效率运行，因为 正如图（1）负荷
7、曲线所示，负载是时时刻刻都在变动着的，最佳效率时的负荷出现是很少的， 其他大部分时间内，变压器并不是在最佳效率状态下运行的.所以笔者认为考虑变压器最佳 效率的负荷时，应按其出现机率最多的负荷才是适合的.按负荷的正态分布特性，出现机率最 多的是均值， 根据这个理由，（ 3 ）式可修正如下：aP. = P P（ 4 ）.e公式（4 ）可以认为是公式（3 ）和公式（2 ）的综合公式，例如a = 1,则公式（4 ）和公式 （3 ）是一致的，如果a = 0.4, p- =0.48,则P. = 1.2Pe ,不过需要注意，此时允许的过负荷 时间为 6 小时。公式（ 4 ）虽然比公式（ 3 ）稍切合实际些，
8、但是和企业的实际用电负荷规律仍旧相 差甚远。因为企业生产，有白班和夜班，有的企业生产还有淡旺季之分的种种影响，其负荷 变化规律是很不平衡的，实际上很少有最佳效率负荷出现。所以，就需要进一步研究探讨变 压器容量的经济选择。三，从全年的最佳电能利用率出发计算选择 以上所述,计算选定变压器容量都是从日负荷曲线出发 ,也是目前普偏采用的方法,但是 日负荷曲线也不能全面反映年度的负荷变化情况。另外,上述方法都是从功率负荷大小为着 眼点进行研究的，然而功率是一个经常波动的变量，取其变量中的某一值代表全年的负荷功 率，这显然是不切合实际的，更谈不上是科学的。因此我认为应从全年的电能消耗和全年电 能损耗的关系
9、中研究变压器的最佳经济运行壮态，据此选定经济合理的变压器容量才是正确 的途径。现计算如下：设，企业全年用电量为w则W = PjT其中T为最大负荷利用小时数。即，T二J 8 7 0Pdt0PM（5）全年电能损耗为 S，则，S = PT其中T为最大负荷损耗小时数，即,J870P02dtT 二0（6）PM2全年电能利用率用入表示，则PTP2PT + AP T + AP T jKTe P 2e（7 ）其中T为变压器全年通电小时数为8700,从公式（5 ）和公式（6 ）来看,T和t是负荷p的函数，因此T和t之间也必然存在着一定的函数关系。为了计算方便起见，T和t之间的关系，当T在2000-7000小时范
10、围内可近似地1.5TllOcos0（8）用公式表示如下：P并且令p = 0 ，代入公式（7 ）中，则得:eP 卩 T + AP T + AP 卩 2 -e K Tell0 cos 0就上式对入求导，并使其等于零，即dp=o解得| AP cos 士 987:AP0.75T1Te上式就是从全年电能最佳的利用率出发，求得的变压器负荷率B。所以，我认为按上式给出的变压器负荷率选定的变压器额定容量就会达到电能消耗利用率最好的效果。根据上式选定的变压器的容量应是：P = P 邙=P / 严“ C0Se ii-KAPTe* 9870.75T（9）现举例计算说明之。设，某企业的计算负荷片为450kw，功率因数
11、为COSe=0.9,最大负荷利用小 时数为 4000小时，试选定其变压器容量。1,先按公式（1）P P.选定之，应选定500kvA变压器，由资料查得500kvA变压ej器的 Pk=1.09kw,APTe=7.15kw负载率为500/500=1, 年的电能损耗SS 厂1.09X8700 + 7.15X4000i.5/110C0Se=26975 度2,按公式（3 ）选定变压器容量P三P0ei0 =匚才=0.39 ,所以，P =450/0.39/0.9=1285kvA。按接近的标准规格变压 器AP* Te选定为1250 kvA,其P|=2.2kw=11.6 kw则全年电能损耗为：kTeS2=2.2
12、X 8 7 00+11.6 （ 500/12 50 ） 240 001.5/110C0S=26340 度AP cos 士 978 O3，现按公式（9 ） P = P /k *丿选定变压器容量应为eAPT 0.75Te675kvA，按变压器标准规格选定630 kvA,变压器，查得该变压器P|=1.3kw PT = kTe8.1 kw,全年损耗电量为：（5002S3 二 1.3*8700+8.1 *40001.5/110*0.9 =24345 度630丿与 S1 ，S2 相比， S3 年损耗电量最少，证明安公式（9）选定的变压器容量得到了最佳运 行效果。以上只是从节约电能损耗方面进行了探讨，如果只
13、片面追求电能损耗，不考虑初 次投资的大小也是不经济的。所以最好还是要把节约电能损耗和初次投资综合起来比较，选 定最经济方案，这才是较为合理的，也是最为科学的。设方案I初投资为召，其年耗电费为F元，Z - Z方案II初投资为Z其年耗电费为F元。贝I；-+ =回收期2 2 F -F12上式表示，第二方案初投资多花出的费用，由于它每年节约的电费及可以回收回来的年 限。在我们所讨论的情况下，方案I和方案II的质量是一致的不需要比较。因此回收期最短的就是最经济的方案，也就是我们最终的优选方案。为了计算简化，把和变压器有关的开关，仪表，安装费和辅助设备因受变压器容量变化的影响不大，故可以忽略不计，仅以变压
14、器的 价格进行计算，下面仍以前例进行分析比较之。把以上几种方法选定的变压器容量，即相应的经济技术数据，经计算后列于下表中， 根据所列数据分别对第一方案进行回收期的计算。按不同方法计算选定变压器容量经济比较表第I、II方案比较第I、III方案比较t1162800 -1326001289287 -1288000二23年选 定 方 法选定容量/KvA价值/元年耗电量/度年耗电费/元回收年限根据公式（l）Pe三Pj500132,600.0012697501,289,287.00按公式Pe三Pj/B 1250162,800.0011634001,288,000.00按公式(4)Pe三a Pj/B 800198, 000.0012370001,285,600.00、“ / AP CO他求 978P P / |K*e T APT0.75Te630175,000.0012120001,268,800.00z - zt =312 F - F13198000 1326001289287 -1285600第I、W方案比较z - z175000 - 132600t =41 =3 F - F 1289287 -126880014从上面的计算结果表明,很显然第
