9变压器升级改造

“九号变压器升级改造”项目结题研究报告陕西中烟工业有限责任公司汉中卷烟厂二○一五年十一月-1-前言变压器在我厂变配电系统中承担着重要的角色，近年来变压器产品的发展取得了长足的发展，特别是干式变压器技术发展趋近于成熟，且具有防火性能好、能耗低、无污染等特点，尤其是在现代化企业中应用范围较为广泛。目前，我厂现有的变压器中，9#变压器为S7系列高能耗变压器，自1990年投运以来，使用25年（油侵式变压器的设计寿命为20年），若继续使用将存在一定安全隐患。另一方面在2012年4月国家规定的《高能耗落后机电设备（产品）淘汰目录（第二批）》中，S7系列变压器属高能耗变压器，且为国家要求淘汰设备。-2-“9#变压器升级改造项目”项目工作报告一、立项背景1、汉中卷烟厂9号变压器为S7系高耗能变压器，供电范围包括红玉小区17号、18号、19号、20号和公主一期21号、22号、23号、24号职工家属楼用电。S7系变压器是国家明令淘汰的落后产品，其空载、负载损耗高，供电经济运行、抗短路、带载三相不平衡负荷及谐波抑制能力差，它的在用不符合国家节能环保政策；2、汉中卷烟厂9号变压器，1990年投入使用，已服役25年，而变压器的使用寿命一般为20年，再使用它存在着一定的安全隐患风险。二、项目目标S7变压器升级改进为SCB10干式变压器后，经济节能运行能力增强，供电质量和供电可靠性大幅提高，空载损耗、负载损耗得到降低，从而节约变压器使用运行成本三、项目研究的思路及方法我厂配电室中在用的630Kva油浸变压器，型号：S7-630/10，已用年限23年，变压器属六、七十年代标准设计的产品，损耗非常高，使用年限长。现在根据国家公布淘汰的油浸变压器相关要求以及变压器安全运行原则，考虑予以更换。现我们拟定更换一台同样容量的干式变压器，型号为SCB10-630/10，我们进行经济效益分析：本项目研究采用的方法：现用变压器选型对比的新型分析方法----总拥有费用法分析（TOC）。本项研究主要针对：在用的S7-630/10油侵式变压器和拟定更换升级改造后的SCB10-630/10干式变压器进行分析，通过分别对其的发的负载损耗和空载损耗进行实际计算对比，从而根据未来设计使用年限计算出实际节约程度。四、人员分工及项目进度-3-1．人员分工为确保《九号变压器升级改造》课题的顺利开展，成立专项活动小组，组内分工如下表：姓名性别学历或职称职务小组分工苏建国男本科动力车间主任课题组长牛玉新男大专技师策划、技术指导王畅男大专电气工段长协调实施张苏男中技运行班班长现场实施熊文礼男高中维修班班长现场实施瞿豪男本科电工资料整理2．项目实施：1、根据能源管理体系相关标准，梳理出厂内现存国家明令淘汰的落后变配电设备，通过梳理发现我厂9#变压器为第二批国家明令淘汰的落后设备。实施人：牛玉新王畅实施时间：2015年3月17日2、编制改进创新课题《九号变压器升级改造实施方案》并申报课题；实施人：牛玉新瞿豪实施时间：2015年5月4日3、按三项工作流程完成项目课题立项，项目报批和概预算审计；实施人：牛玉新实施时间：2015年6月4日4、完成新变压器购置招标；实施时间：2015年8月20日5.实施前的准备组织外协施工人员现场考察新购置变压器的安装方式，并编制《九号变压器安装工作方案》。另外，沟通项目实施前的停电事宜。实施人：牛玉新瞿豪实施时间：2015年10月13日6.项目实施组织外协施工人员完成了原9#油侵式变压的拆除工作，并将新购置的SCB10-630/10干式变压器安装就位，在完成安装工作后，现场进行试验、调试与试运行。无异常情况后，正式投入使用。实施人：牛玉新张苏王畅熊文礼瞿豪实施时间：2015年10月16日7、汇总资料与撰写项目工作报告-4-项目完成后，收集了课题实施过程资料并撰写课题结题报告。实施人：牛玉新瞿豪实施时间：2015年11月15日五、主要创新点在变压器选型过程中应用总拥有费用法分析（TOC）进行分析计算，从而分析出升级改造后变压器的经济性，为升级变压器提供可靠依据。-5-“9#变压器升级改造”项目技术报告一、变压器的选型考虑到淘汰现有S7系列变压器，拟定选用一台新型、低能耗型号为SCB10-630/10干式变压进行更换，是否满足现有负荷需求，我们为此进行选型验证。我们对现有负荷情况进行统计计算，根据变压的配置设计原则确定变压器的台数和配置容量。1.1确定台数变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时，宜装两台及以上变压器。a.有大量的一级或二级负荷b.季节性负荷变化大然而，9#变辖区的负荷区域根据负荷分类并不属于一、二级负荷，且该区域负荷趋近于稳定不存在季节性变化。因此，根据现有负荷情况，一台变压器及能满足需求。1.2容量计算住宅小区变压器的总容量按S=Sj/β计算。式中，β为变压器的负荷率；Sj为住宅小区的变压器视在功率，单位为kVA。1.2.1住宅小区视在功率确定负荷区域的视在功率按公式Sj=KXK∑P∑Pj/cosφ进行计算式中:KX——为需要系数K∑P——为同时系数∑Pj——为小区所有用电功率总和cosφ——为补偿后的功率因数而小区用电负荷一般由住宅用电部分和公用用电部分两部分组成a.住宅用电部分的负荷计算-6-住宅用电的负荷计算一般采用单位指标法，其计算公式为：Pj1=PeN/1000。其中，Pe为单位用电指标，单位为W/户;N为相同用电指标的数量，如户数（对应不同的户数）；Pj1为计算有功功率，单位KW。按照小区实际情况，我们对红玉小区与公主花园一期住户情况进行统计如下：表一红玉小区及公主花园一期住宅用电负荷估算与部分负荷住宅类型单位指标/(Kw.户-1)单位数量/户用电单位单位指标/(Kw.户-1)负荷小计/Kw建筑面积≤90m24000建筑面积91～120m242004800建筑面积121～150m26～101386828b.住宅小区公用用电部分计算表二红玉小区及公主花园一期公用电负荷估算与部分负荷用电负荷名称单位数量单台功率/Kw用电单位装机容量/kW需求系数负荷小计/kW小区门卫空调21.50.67公共区域路灯照明20.81.6楼道灯照明20.81.6门卫开水器2112草坪灯照明住宅小区共用电部分负荷一般包括：楼道灯、路灯等公用照明及门卫室用电。C.同时系数小区同时系数采用《中国电网城市电网技术导则》中要求如下表：-7-D.需要系数通常在民用住宅小负荷计算过程中需求系数根据《中国电网城市电网技术导则》附表查询，查询需要系数为0.8因此，我们根据以上现有负荷情况和计算公式：Sj=KXK∑P∑Pj/cosφ计算得出变压器视在功率为：0.8*0.33*1628/0.95=452KVA1.2.2变压器的设计容量变压器的计算容量为:S=Sj/β式中：S——为变压器的计算容量β——为变压器的负荷率通常根据变压的经济运行曲线单台变压器负荷率在0.75时经济有效运行。即通过计算变压器的计算容量S=452KVA/0.75=602KVA。因此，配备变压器的容量S≥602KVA，我们我们得出结论我们前期拟定的型号为SCB10-630/10干式变压器是满足需求的。二、经济性数据验证新用的变压器是否经济有效，我们利用总拥有费用法分析（TOC）进行分析计算，所谓总拥有费用法指变压器在初期投资和在使用期内的损耗费用总和2.1总拥有费用法的基本公式TOC=CL+POEFC+PKEFC-8-式中TOC——变压器总费用，单位：元CL——为变压器初始费用。POEFC——为变压器寿命期间空载损耗每千瓦的资本费用PKEFC——为变压器寿命期间负载损耗每千瓦的资本费用式中计算出的TOC值越小，则说明变压器所花费的综合成本少，能效及经济评价高。POEFC=A(P0+KqQ0)POEFC=B(PK+KqQK)式中：A——变压器使用期限内每KW空载损耗支出引起的贴现值，元/KWP0——变压器额定空载有功损耗，即铁损，KWKq——无功经济当量，KW/kVar,当考虑无功引起的有功损耗，一般可取Kq=0.1KW/kVarQ0——变压器额定空载无功损耗，kVar，一般计算为Q0=S×I0/100。S为变压器的额定容量，I0为变压器空载电流。B——变压器使用期限内每KW负载损耗支出引起的贴现值，元/KWPK——变压器额定负载有功损耗，即铜损，KWQK——变压器额定负载无功损耗，kVar，一般计算为QK=S×U0/100。S为变压器的额定容量，U0为变压器阻抗电压。2.1.1A和B两个系数对于我们在采购变压器过程中掌握变压器空载损耗和负载损耗价值甚为重要。一旦确定A和B的数值，评价变压器的总费用就变得简单易行了。A系数与变压器的使用期限、银行利率和电价有关。A=KPW×(EJL×12＋EL×hPY)，元/kWKPW----为现值系数，一般计算方式为：KPW={1－［(1＋a)/(1＋i)］n}/(i－a)一般简化公式为KPW={1-［1/(1＋i)n］/i式中n——为变压器使用期n年；i——年利率；a——年通货膨胀率，；EJL——基本电费中容量电费(元/kW.月)；EL——实际电量价格（元/kwh）hPY——变压器年运行小时数；-9-B=KPW×(EJL×12＋EL×τ)×β2，元/Kw式中τ——为年最大负载损耗小时数；β——变压器为负载率，计算方式等于变压器计算负载÷变压器额定容量，其余的与A值中相同2.2用TOC法对我厂干式变压器替代油侵式变压器的计算我们根据上述公式对比红玉小区升级改造后的SCB10-630/10干式变压器和升级改造前的S7-630/10油侵式变压器进行计算分析。表四两种变压器的基本参数项目规格空载电流/%空载有功损耗/KW负载阻抗/%负载有功损耗/W无功经济当量/Kw/kvar变压器容量/KvaS7-630/100.651.394.2582390.1630SCB10-630/100.7451.1765.7558700.16302.1.3.1贴现值计算若按变压器使用期20年，利率为8%进行计算，则现值系数为：KPW={1-［1/(1＋i)n］/i=9.82变压器年经济运行小时hPY=365×24=8760h，我厂电费统一采用三段式收费，经过对相应的时段和电价进行折算EL=0.8元/月，容量电费EJL=24元/kW.月，τ按最大负荷小时数算1460h（按4小时计算），β负荷率按70%计算。（1）其中通过相关公式计算使用期内变压器每kw空载损耗支出的贴现值为：A=KPW×(EJL×12＋EL×hPY)=71646.24元使用期内变压器每kw负载损耗支出的贴现值为：B=KPW×(EJL×12＋EL×τ)×β2=7005.9元2.1.3.2变压器空载损耗计算现用S7-630/10油侵式变压器总空载损耗计算：PNL=P0+KQ0=P0+K×（I0%Se/100）=1.39+（0.1×0.65×630÷100）=1.7995KW升级后的SCB10-630/10干式变压器空载损耗计算：PNL=P0+KQ0=P0+K×（I0%Se/100）=1.176+（0.1×0.745×630÷100）=1.645KW2.1.3.2变压器负载总损耗计算-10-现用S7-630/10油侵式变压器总负载损耗计算：PLL=Pf+KQf=Pf+（KUd%Se/100）=8.239+（0.1×4.25×630÷100）=10.9165kw升级后的SCB10-630/10干式变压器总负载损耗计算：PLL=Pf+KQf=Pf+（KUd%Se/100）=5.87+（0.1×5.75×630÷100）=9.4925kw2.1.3.3应用TOC计算与分析我们应用TOC法只计算在相同的寿命期内两种变压器损耗产生的费用并进行对比，变压器的单价：S7油变的损耗费用为：TOCS7=POEFC+PKEFC=APNL+BPLL=71646.24×1.7995+7005.9×10.9165=205408.17元SCB10干变的损耗费用为：TOCScb10=POEFC+PKEFC=APNL+BPLL