空调冷水机组10KV与380V方案对比

电源空调冷水机组10KV与380V供电的经济对比分析（一）空调机组10KV电压拖动问题的提出1-1）根据我国国情，中压电力网络，即城镇供电及地方工业企业供电网络的额定电压规定为10KV。1-2）根据《JGJ-T16民用建筑电气设计规范》，“用电设备容量在250kw以上或需用变压器容量在160KVA以上者宜以10kV供电”。1-3）市面各大冷水机组厂家产品低压机组只生产到1300TR装机容量，更大冷量机组一般采用10kV供电，因此对于总冷量较大的项目，如果采用低压机组则需要采用多台主机。1-4）如使用0.38，3或6KV电动机时要增加10KV的降压变压器、高压柜、控制柜、配电设施，此外更有变压器的电能损耗及增容费等。这一来大大增加了投资及运行管理费用。（二）该项目10kV启动与380V启动的方案搭配2-1）10kV方案：2100RT离心机*三台，600RT变频离心机*两台；启动方式—直接启动2-2）380V方案：1050RT离心机*四台，1050RT变频离心机*两台，600RT变频离心机*两台；启动方式—星三角启动基于上述搭配，仅比较两方案不同的部分（三）供电电源系统对照3-1）10kV方案：10KV，电源进线断路器10KV电缆接线箱10KV，开关柜（直接起动，D.O.L）10KV马达1325KW，COSφ=0.87电源3-2）380kV方案：（四）初投资对比设备及附助设施投资比较表单位：RMB10KV电机供电方案380V供电方案冷水主机3×2100RT离心式冷水机组3×3,780,0004×1050RT+2×1050RT-V离心式冷水机组4×1,575,000+2×1,890,000变压器无01600KVA干式变压器三台3×260,000380V低压开关柜无06×60,000线缆10KV方案A按水平距离40米计(高压起动柜到电机30米)电缆型号规格3×70（三芯），用2根（双机头）,共用3×2×40米＝240米240×97380V方案B按水平距离40米计(变压器进Y/Δ起动柜30米，Y/Δ起动柜到电机10米)变压器进Y/Δ起动柜30米，电缆规格480mm²,单台用14根(每相4根，零线2根)，共用6×14×30＝2520米Y/Δ起动柜到电机10米，电缆型号规格480mm²，65×2520+75×72010KV，VCB变压器断路器10/0.4KV，1600KVA干式变压器（一对二共三台）380V，低压配电柜380V星角起动器柜冷水机组电机380V，658KW，COSφ=0.87机组单台用12根(每相4根)，共用6×12×10＝720米机房增加面积00变压器室：4×6=24m2低压室：4×5=20m2造价：1500/m266,000.00变压器及低压开关柜安装费用0030,000.0030,000.00合计11,363,28011533800初投资差值170520（五）电力变压器的功率及能量损耗计算5-1）功率损耗变压器的功率损耗包括有功及无功损耗二个部份。无功功率用来建立磁场影响企业用户的功率因数，有功功率直接为热能的损失影响经济成本效益。今暂只先讨论有功损耗ΔPB；ΔPB=ΔPO+ΔPdSjs2（KW）SeΔPO—变压器之铁损（KW）；由变压器之铁芯涡流引起之损失。ΔPd—变压器之铜损（KW）；由变压器绕组中铜导线中的电阻引起之热损失，与负荷电流之平方成正比。Sjs—变压器之计算负荷（KVA）。Se—变压器之额定负荷（KVA）。注：ΔPO与ΔPd，通过变压器的空载及短路试验获得之参数，可直接查厂家提供的变压器参数表获得。一般粗略估算可用如下之经验公式：估算变压器之有功与无功损耗ΔPB≈0.02Sjs（KW）ΔQB≈0.08Sjs（KVAR）5-2）变压器之能量损耗ΔWB=ΔPOt+ΔPdSjs2τ（KW.H）Set—为变压器实际接入电网小时数。τ—为最大负荷损耗小时数。其含义为线路中的计算电流Ijs流过线路，经τ小时后，其电能损耗等于线路全年流过实际的变化电流的电能损耗。有关τ值，工程中采用前苏联的研究成果根据各类工厂、车间的性质找出Tmax及其综合功率因数cos∮值，查苏联工程师制的曲线得τ值τ=Φ（Tmax.cos∮）有关参数Tmax等之概念见下图Wa=∫k∮(t)dt=PmaxTmax=Pjs.τ5-3）NPLV概念之引入由于冷水机组大部份的运行时间都是处于在部份负荷状况下，全年只有少数时间在满负荷及最低负荷下运行，大部份在中间负荷，因此机组的耗电及其能效要按一个叫综合部份负荷值来考虑，美国空调制冷学会（AHRI）通过大量统计资料得出IPLV（NPLV）之计算公式NPLV=10.12+0.42+0.45+0.01ABCD用NPLV计出之冷水机组用电负荷可以假想为一个全年不变动而又等值的计算负荷，此时τ值也就是机组全年之实际运行小时数。5-4）项目计算1050RT机组按如下参数近似取值：定频机组：100%负荷时，耗电0.62KW/TR综合耗电指标NPLV为：0.53KW/TR变频机组：100%负荷时，耗电0.64KW/TR综合耗电指标NPLV为：0.42KW/TR为便于计算，取平均值100%负荷耗电0.63KW/TR综合耗电指标NPLV为：0.49KW/TRPmaxTmaxτP=kΦ(t)87600T(H)P(kw)Pjs变压器的投耗计算条件：1）每两台冷水机组同时投入一台变压器之低压侧运行2）变压器SC-1600/10ΔP0=2,900WΔPK=13,700W变压器之铁损ΔW0=ΔP0×T×10-3×3=2900×8760×10-3×3=76,212KWH式中T=8760小时，为变压器全年接入电网的小时数变压器的铜损ΔWK=ΔPKSjs2.τ×10-3Sr式中：Sjs变压器计算容量Sjs=6×1050TR×NPLV=6×1050×0.49=3087KW综合功率因数，取0.8∴Sjs=3087=3858.75KVA0.8Sr为变压器额定容量Sr=1600KVAτ:综合负荷下之实际运行小时数，办公室为：全年制冷8个月，每月取30天，每天12小时，即τ=12×30×8=2880小时ΔWK=1370038592×2880×10-3=31,721KWH1600*3变压器总损耗ΔWT=ΔW0+ΔWK=76,212K+31,721=107,933KWHC）变压器年电能损失费用一般商业用电按1.02元/KWH故电能损失费用每年为107,933×1.02=110,092.66元一）结论从上述投资及运行费用计算结果，此一案例10KV拖动较380V拖动投资省170,520元，且10KV方案可节省电能每年110,093元，则初投资加年度电费节省在十年间的总数额为1,271,450元，在机组设计寿命25年间的总数额为2,922,845元。