电气节能技术 第7章变压器节电技术

第7章变压器节电技术11级电力电子与电力传动专业电气节能技术学时20+10任课教师王世荣联系电话[phone]第7章变压器节电技术第7章变压器节电技术第1节变压器的基本参数1．变压器的负荷率变压器的负荷率可按下式计算2222cosNNNSPIISS式中，为负荷功率因数2cos第7章变压器节电技术由于变压器实际运行中，负荷是不断变化的，所以不能根据变压器某一瞬间的负荷来计算β，而应取一段时间（一个周期）内的平均负荷率。对于企业，可以一天（24h）作为变压器负荷变化的周期。则变压器负荷率为NSdtS2402241为便于计算，可近似认为在Δt时间内负荷恒定不变，则NjNtiiSSSSt/241224式中，——视在功率的均方根jSniitiijSnStS12/2412124第7章变压器节电技术niitiijSnStS12/2412124式中，，即一天时间里测量变压器负荷的次数tn/24当Δt=1时，，即每小时测量一次，并认为每小时内负荷不变。在负荷变化较大的场合，Δt的大小视具体情况而定。24/24tn若测的是变压器二次电流，则NjNniiIIIIn221221式中，是变压器二次侧均方根电流，单位为AniijInI1221也可利用负载波动损失系数（动态系数）来计算负荷率。第7章变压器节电技术负载波动损失系数：是指某段时间T内，有功功率的均方根值与平均值之比，即nPPnPPKniiniiPjT112/1同样还可把它写成如下形式nSSnSSKniiniiPjT112/1nIInIIKniiniiPjT112/1或第7章变压器节电技术因此，负荷率可写成NPTNjSSKSSNPTNjIIKII或PTjSKSPTjIKI第7章变压器节电技术2．变压器的损耗它包括有功损耗和无功损耗两部分。（1）变压器的有功损耗变压器在某一负荷下的有功损耗为dPPP20式中，P0——变压器空载有功损耗，kW，可查产品手册；Pd——变压器额定电流时的负载损耗，kW。第7章变压器节电技术（2）变压器的无功损耗变压器在某一负荷下的无功损耗为dQQQ20式中Q0——变压器空载无功损耗，kvar，（kvar）I0%——变压器空载电流百分数，可由产品手册查得。Qd——变压器短路无功损耗，kvar，（kvar）Ud%——变压器短路电压百分数，可由产品手册查得。20010%NSIQ210%NddSUQ所以，222010%10%NdNSUSIQ第7章变压器节电技术（3）变压器综合损耗变压器在某一负荷下的综合损耗为)(2020kWQQKPPQKPPddZ式中K——无功经济当量，kW/kvar，可通过计算确定。当变压器安装地点距供给无功功率的电源愈远，无功经济当量愈大。无功经济当量的估算值，可参考下表。第7章变压器节电技术无功经济当量K值第7章变压器节电技术3．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的百分比，即%100cos3cos3%100coscos%100%100202222222022202212ddNNdPPIUIUPPSSPPPPPP式中U2——变压器二次侧电压，kV；I2——变压器二次侧电流，A；——负荷功率因数。变压器最大效率时的负荷率，称为最佳负荷率，可按下式计算2cos第7章变压器节电技术22000010%10%NddNddmSUKPSIKPKQPKQP从而可得出变压器最佳的经济负荷为NmzjSS变压器全日效率为%100111日的损耗电能日的输出电能日的输出电能日可以从日负荷曲线按时间分段由上式求得。日第7章变压器节电技术对于变压器的最佳负荷率，当只计及变压器有功功率损耗时，可写成dmPP/0国产电力变压器的最佳负荷率一般为0.4～0.6，对应的变压器最大效率为%1002cos/210200maxPSPPPNd第7章变压器节电技术4．变压器的年电能损耗变压器的年负荷率可按下式计算：nNPnTSAcos式中——年加权平均功率因数，可根据求得；ncosPQnAAtanAP、AQ——在所计算时间内（1年）的有功电量和无功电量，kWh，kvarh，可由安装在降压变压器高压侧的电能表取得；T——变压器年运行小时数。第7章变压器节电技术变压器年电能损耗为)(10%%220202020kWhSUTSIKPTPQTQKPTPAKAANdnNdndndnQP式中——变压器正常负荷下工作小时数，参见下表。生产班制及各种时间第7章变压器节电技术年综合电能损耗最小的变压器经济负荷率为220010%10%NddNmSKUPTSKIP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6.0~5.0m75.0~6.0m95.0~8.0m第7章变压器节电技术第2节变压器的合理选择1．变压器容量的基本估算主要有三种方法：（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（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mS/变压器容量式中S——实际使用负荷，kVA；——所选择变压器最高效率时的负荷率。m第7章变压器节电技术（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，可分别按比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7章变压器节电技术2．按综合经济效果选择变压器这种方法选择变压器，不但考虑变压器年电能损耗为最小，还考虑了基建投资（一次投资）、电价制度、变压器维修、折旧费等因素。所以，这种方法能较全面地反映选择变压器的经济性和合理性。这种方法是：从多个方案的比较中选择其基建投资少、运行费用低的方案为最佳方案。具体方法：在满足供电质量、可靠性、运行合理、维护方便等条件的前提下，按以下各项指标进行经济比较。（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；Cb2——向地区电业部门缴纳供电贴费，万元。21bbtCCC第7章变压器节电技术（2）年运行费54321CCCCCCy（万元/年）式中C1——折旧费，C1=变压器价格×折旧率Cn%，年折旧率Cn%取5%；C2——维护费，C2=变压器价格×维护费率Cm%，年维护费率Cm%取2%～5%；C3——运行人员工资，因占总运行费比例甚小，且为相同项，故在方案比较中可不计入；C4——年基本电价费，C4=12×月基本电价费×变压器容量，月基本电价费一般取4元/kVA.月；C5——年电能损耗费，555CCC——变压器负荷年用电费；5C——变压器年电能损耗费，对于企业变压器：5C第7章变压器节电技术——变压器年电能损耗费，对于企业变压器，5C42200510)(dGdGQKPTQKPC（万元/年）式中KG——无功电价等效当量，可查相关手册；T——变压器年运行小时数，即接于电网时间；——变压器正常负荷下工作小时数，查前述表；——电价，元/kWh；（3）无功补偿装置费用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7章变压器节电技术（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。两方案折返年限的计算（年）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。yIyIItIItICCCCN第7章变压器节电技术（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。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7章变压器节电技术例：某工厂（三班制企业）设备装机容量为740KVA，实际使用的负荷量为S=400KVA，平均功率因数为滞后0.95（补偿后）。设变压器年运行小时数为8700h，正常负荷下工作小时数为6900h。试问：配备均能满足负荷需要的10/0.4kV、SL7-800KVA或SL7-630KVA变压器，哪一种变压器更为合适？该厂是以为基准考核的企业，无功电价等效当量电价为，供电贴费为100元/KVA。SL7-800KVA变压器技术数据:，，，，变压器价格为4.16万元，综合造价为5.4万元。SL7-630KVA变压器技术数据：，，，，变压器价格为3.5万元，综合造价为4.3万元。9.0cos042.0GKkWh/1.0元kW54.10PkW9.9dP7.1%0I5.4%dUkW3.10PkW1.8dP2%0I5.4%dU第7章变压器节电技术解：①对于SL7-800KVA变压器：变压器负荷率为5.0800400NSS基建投资：万元4.13101008004.5421bbtCCC年运行费：54321CCCCCCy其中：折旧费和维护费万元33.0%316.4%516.421CC运行人员工资C3略去不计。年基本电价费年万元/84.31080041244C变压器负荷年用电费年万元/22.26101.0690095.040010cos1044425SPC变压器年电能损耗费：42200510dGdGQKPTQKPC第7章变压器节电技术kvar6.13108007.110%2200NSIQkvar36108005.410%22NddSUQ年万元/38.0101.06900365.0042.09.95.087006.13042.054.14225C则年万元/77.3038.022.2684.333.0yC故②对于SL7-630KVA变压器：变压器负荷率为635.0630400NSS基建投资：万元6.10101006303.4421bbtCCC年运行费：54321CCCCCCy其中：折旧费和维护费万元28.0%35.3%55.321CC运行人员工资C3略去不计。第7章变压器节电技术年基本电价费年万元/024.31063041244C变压器负荷年用电费年万元/22.26101.0690095.040010cos1044425SPC变压器年电能损耗费：42200510dGdGQKPTQKPCkvar6.1210630210%2200NSIQkvar35.28106305.410%22NddSUQ年万元/42.0101.0690035.