变压器节电技术

现代节电技术与节电工程王敏青岛市节能监察中心第九章变压器的节电技术变压器是一种静止的动能设备，用以将一种电压和电流的交流电能转换成同频率的另一种电压和电流的电能。变压器效率通常不是用“电能利用率”，而是用“电能转换的效率”这个概念来研究其工作状况的。第九章变压器的节电技术第一节变压器的基本参数一、变压器的基本参数1、变压器等效电阻第九章变压器的节电技术kVASKVUUAIIkWPRRSUPIPRSUPIPRNNNNNdNNdNdNNdNd—变压器额定容量，—；额定线电压，—变压器一、二次侧的—、；额定电流，—变压器一、二次侧的—、负载损耗，—变压器额定电流时的—；，折算到二次侧的值，—变压器每相等效电阻—；，折算到一次侧的值，—变压器每相等效电阻—21212112322232221322132112;1010310103第九章变压器的节电技术NNUUKKRRRRRKRRRRRKRRRR21'2'1212212'121221'2112—变压器变比，—；的每相电阻，和二次侧折算到一次侧—一次侧折算到二次侧—、；阻，—一、二次侧的每相电—、阻折算到二次侧的等效电阻折算到一次侧的等效电第九章变压器的节电技术2、变压器等效漏电抗数。—变压器阻抗电压百分—；—变压器每相等效漏抗—%10%310%310%22dDNNdNNdNNdDUXSUUIUUISUX第九章变压器的节电技术二、变压器的负荷率三、变压器的损耗包括：有功损耗和无功损耗—负荷功率因数—22222coscosNNNSPIISS第九章变压器的节电技术1、有功损耗。负载损耗，—变压器额定电流时的—可由产品目录查的。，，即铁损，—变压器空载有功损耗—kWPkWPPPPdd020第九章变压器的节电技术2、无功损耗。（漏磁无功损耗），—变压器短路无功损耗—，（励磁无功损耗），—变压器空载无功损耗—varsin3var02020010020kQSPSIUQkQQQQdNd第九章变压器的节电技术3、变压器综合损耗。—无功经济当量，—综合损耗变压器在某一负荷下的var/))((2020kkWKkWQQKPPQKPPddz第九章变压器的节电技术第九章变压器的节电技术四、变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率之比，即第九章变压器的节电技术—负荷功率因数。—；—变压器二次侧电流，—；—变压器二次侧电压，—；—变压器输出功率，—；—变压器输入功率，—22221202222222022202212cos%100cos3cos3%100coscos%100%100AIkVUkWPkWPPPIUIUPPSSPPPPPPddNNd第九章变压器的节电技术0200max2200002cos/21111)10%()10%(PSPPPSSSIKPSIKPKQPKQPNdNmzjNddNddmm变压器最大效率日的损耗电能日的输出电能日的输出电能变压器全日效率为变压器最佳的经济负荷荷率，即最佳负荷率变压器最大效率时的负日第九章变压器的节电技术五、变压器的年电能损耗20202010)%%()()()(cosNdnNdndndnQPnNpnSUTSIKPTPQTQKPTPKAAATSA变压器年电能损耗变压器年负荷率第九章变压器的节电技术220010%10%NddNmSKUPTSKIP年综合电能损耗最小的变压器经济负荷率为:第九章变压器的节电技术对长年持续生产且日负荷变化不大的三班制企业，较为节能；对二班制企业，较节能；对负荷变化较大的单班制企业，宜取较高的95.0~8.0m6.0~5.0m75.0~6.0m第九章变压器的节电技术第二节变压器的合理选择变压器容量的选择是一个全面、综合性的技术问题，没有一个简单的公式可以表示。变压器容量的选择与负荷种类和特性、负荷率、需要率、功率因数、有功无功损耗、电价、基建投资、使用年限等有关。第九章变压器的节电技术一、变压器容量的基本估算变压器容量的基本估算有三种：1、利用计算负荷法估算先求出变压器所要供电的总计算负荷，然后按下式估算：变压器容量=总计算负荷+考虑将来的增容裕量第九章变压器的节电技术2、利用最经济运行效果法估算所选择的变压器，其最佳经济负荷和实际使用负荷相等或相近，即式中S——实际使用负荷，kVA；——所选择变压器最高效率时的负荷率。mS/变压器容量m第九章变压器的节电技术3、按年电能损耗最小法选择变压器它是根据年电能损耗最小为原则来选择变压器容量的，即变压器容量应在使用负荷和最高经济负荷之间进行选择：一班制企业，可按使用负荷选择变压器容量，也可略留裕量；二班间断和三班间断的企业，可分别按第九章变压器的节电技术比例使用负荷高一级和二级左右的容量选择变压器；三班连续制企业，可按最经济负荷选择变压器。上述三种方法都存在着不足，不能单一使用。第九章变压器的节电技术二、按综合经济效果选择变压器考虑变压器年电能损耗最小、基建投资、电价制度、变压器维修、折旧费的因素。1、基建投资式中Cb1——变压器价格、附属设施和安装、土建费，万元；21bbtCCC第九章变压器的节电技术Cb2——向地区电业部门缴纳供电贴费，万元。2、年运行费用3、无功补偿装置费用年）（万元/54321CCCCCCy第九章变压器的节电技术当变压器容量选大后，会导致自然功率因数下降，若功率因数达不到电业部门的规定时，需加装电容器进行无功补偿。这时需要考虑投资，即将无功补偿容量乘以单位造价指标，将所得投资额计入基建投资中，其运行费用计入年运行费中。第九章变压器的节电技术4、计算结果比较，确定最佳方案在几个方案中，会出现投资少、年运行费用多，或投资多、而年运行费用少的情况，这时应选择其中综合经济效果最好的方案，即引入“折返年限”权衡取舍。（年）yIyIItIItICCCCN第九章变压器的节电技术当N3～5年时，选取投资多的方案。对于基建周期较长的企业，取上限；对基建周期短者取下限。按照综合经济效果所选取的变压器，其负荷率一般较高，约0.7～0.9。第九章变压器的节电技术（5）两点说明①在计算年电能损耗费C5的公式中，只计及了电能的商品价格，而每kWh电能所创造的价值远比它本身的商品价格为高。因此，在比较各种方案时，若差别不大，则应从节能原则来考虑选择变压器容量。第九章变压器的节电技术②以上公式中，未考虑投资和运行费用的利率，实际上应加以考虑。第九章变压器的节电技术第三节变压器的负荷分配在选定变压器容量和台数之后，应对各台变压器合理地分配负荷，如果各台之间分配不合理，将增加功率损耗和电能损耗。第九章变压器的节电技术第四节变压器的经济运行一、负载波动损失系数法计算变压器损耗1、变压器有功功率损耗和损耗率的计算第九章变压器的节电技术2328-9coscos%%100cos%202020PKTkWhTATSATPkWPPKPSPKPPPKPPTTTTTTdTTNdTdT书表—负载波动损失系数，—小时内的功率因数；——；小时内的电量，——小时内的平均负荷率；———有功损耗百分数；—；—有功功率损耗，—第九章变压器的节电技术2、变压器无功功率损耗和损耗率的计算。—变压器输入功率，——无功损耗率；—；—无功功率损耗，—kWPQkQPQKQQQKQQdTdT112020%var100%第九章变压器的节电技术3、变压器综合功率损耗和综合损耗率的计算。，—变压器综合短路损耗—，，—变压器综合空载损耗—；—无功经济当量，—kWPKQPPkWPkkWKPPKPPPKPQKPPdzzzdzTzzdzTzz000012020var/%第九章变压器的节电技术二、变压器技术特性优劣的判定1、相同容量变压器的有功损耗临界负荷SLP的计算）（kVAPPPPSSdAdBBANLP00第九章变压器的节电技术2、相同容量变压器的无功损耗临界负荷SLQ的计算）（kVAQQQQSSdAdBBANLQ00第九章变压器的节电技术3、相同容量变压器的综合功率损耗临界负荷SLZ的计算）（kVAPPPPSSdZAdZBZBZANLZ00第九章变压器的节电技术4、不同容量变压器的综合功率损耗临界负荷SLZ的计算）（kVASPSPPPSSNAdZANBdZBZBZANLZ2200第九章变压器的节电技术如果上述各式临界负荷计算结果为虚数时，要选择空载损耗小的变压器运行；如为实数时，当负荷小于临界负荷时，令空载损耗小的变压器运行；如为实数时，当负荷大于临界负荷时，令空载损耗大的变压器运行。第九章变压器的节电技术三、并联变压器经济运行方式的判定1、相同容量、参数的变压器经济运行台数的选择与判定当负荷小于临界负荷时，n台变压器运行；反之，n+1台变压器运行。dZZZLZPPnnSS0)1(第九章变压器的节电技术2、容量相同、参数不同的变压器经济运行方式的判定⑴两种相同台数运行方式niidZniidZniiZniiZPPPPnSS111010甲乙乙甲第九章变压器的节电技术当计算结果为虚数时，选择综合空载损耗小的组合方式运行；为实数，当负荷小于临界负荷时，选择综合空载损耗小的组合方式运行，当负荷大于临界负荷时，选择综合空载损耗大的组合方式运行。第九章变压器的节电技术⑵单台和两台运行方式当负荷小于临界负荷时，选择单台变压器运行，反之选择两台并联运行。dZBdZAZBNLZPPPSS320第九章变压器的节电技术⑶n台和n+1台运行方式。耗，台变压器的综合空载损—第—kWnPnPnPPSSnZnidZinidZinZNLZ1)1()1(021121)1(0第九章变压器的节电技术当负荷小于临界负荷时，为n台变压器运行；反之，为n+1台变压器运行。3、不同容量、参数的变压器经济运行方式的判定第九章变压器的节电技术⑴两种相同台数运行方式211021101010)()(niiNZniiZniiNZniiZniiZniiZLZSPSPPPS甲甲乙乙乙甲第九章变压器的节电技术当计算结果为虚数时，选择综合空载损耗小的变压器组合方式运行；为实数，当负荷小于临界负荷时，选择综合空载损耗小的变压器运行，当负荷大于临界负荷时，选择综合空载损耗大的变压器运行。第九章变压器的节电技术⑵单台和两台运行方式当负荷小于临界负荷时，选择单台变压器运行，反之选择两台并联运行。220)(NBNAdZBdZANAdZAZBSSPPSPPS第九章变压器的节电技术⑶n台和n+1台运行方式21111211)1(0)()(niNinidZiniNinidZinZLZSPSPPS第九章变压器的节电技术当负荷小于临界负荷时，为n台变压器运行；反之，为为n+1台变压器运行。四、增设小容量变压器的经济性问题当投资回收期少于5年是，应增设小容量变压器。投资回收期计算公式：第九章变压器的节电技术千瓦时。—电价，元—行小时数；—小容量变压器一年运—，元；相同容量电容器的投资应减少减少的无功损耗，而相—因增设小容量变压器—投资，元；—增设小容量变压器的—/]})([){(20XcxXdXNXNDKDDTOxDcxbTCCTPSSPKPPCCT第九章变压器的节电技术五、两台不能并列的变压器经济运行方式的确定两台不能并列的变压器经济运行方式实际是三、3项的特例22222211110110220102NddNddSQKPSQKPQKQKPPS第九章变压器的节电技术式中K1K2——变压器1、2处的无功经济当量，一般K1=K2=K。当S＜SLZ，应