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电力变压器的容量计算.doc

电力变压器的容量计算

热舞春夏
2017-09-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电力变压器的容量计算doc》,可适用于综合领域

电力变压器的容量计算有关变压器容量计算问题在高层建筑电气设计中如何合理确定配电变压器的容量是十分重要的。对于用户来说既希望变压器的容量不要选得过大以免增加初投资又希望变压器的运行效率高电能损耗小以节约运行费用。这是一对矛盾的两个对立面。本文通过对变压器相对年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系从中找出主要矛盾及矛盾的主要方面从而得出一种电能损耗既不高且又节省初投资的配电变压器容量的计算方法。一、按变压器的效率最高时的负荷率βM来计算容量当建筑物的计算负荷确定后配电变压器的总装机容量为:S=Pjsβb×cosφ(KVA)()式中Pjs建筑物的有功计算负荷KWcosφ补偿后的平均功率因数不小于βb变压器的负荷率。因此变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βb。我们知道当变压器的负荷率为:βb=βM=PoPKH()时效率最高式中Po变压器的空载损耗PKH变压器的短路损耗。然而高层建筑中设备用房多设于地下层为满足消防的要求配电变压器一般选用干式或环氧树脂浇注变压器表一为国产SGL型电力变压器最佳负荷率。表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm容量(千伏安)空载损耗(瓦)负载损耗(瓦)损失比α  最佳负荷率βm由表可见如果以βm来计算变压器容量必将造成容量过大使用户初投资大量增加另外Pjs是分钟平均最大负荷P的统计值而民用建筑的用电一般在深夜至次日清晨是处于轻载的且一天运行过程中负荷也时有变化大部分时间实际负荷均小于计算负荷Pjs如果按βm计算变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率βm上这样不仅不能节约电能且运行在低β值上则消耗更多的电能因此按变压器的最佳负荷率βm来计算变压器的容量是不合理的。二、按变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算容量由于实际负荷总在变化无法精确计算出变压器的电能损耗。然而对于某类电力用户它的最大负荷利用小时数最大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据来近似计算。变压器的年有功电能损耗可按下式估算△Wb=PoTbPKH(SjsSe)²τ=PoTbPKHβ²τ()式中β计算负荷率等于变压器的计算视在容量Sjs与额定容量Seb之比Tb变压器年投运时间τ年最大负荷损耗时间可由年最大负荷利用时数Tm查出如图一。    图一Tmτ关系曲线用户电力负荷消耗的年有功能为:W=βSebcosφTm()则变压器的年有功电能消耗率为:△W=△WbW=(PoTbPKHβ²τ)βSecosφTM()令d△Wdβ=求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βjβj=PoToPKHτ=βMToτ()即配电变压器按照节能负荷率βj计算容量时其年有功电能损耗率最小。由式()可见变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关τ越低βj越高。然而由于Tm值及Tm值所对应的τ值对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料只能参考工业企业的类似资料。Tb按h而根据高层民用建筑的不同功能τ值在范围内选取因此Tτ大于则βj必大于βM且βj=()βM。从表()干式变压器的最佳负荷率βM值可求出节能负荷率βj。对于高层写字楼由于五天工作制且晚上下班后的其余时间均处于轻载其电力负荷的运行特点相当于工业电力变压器的容量计算()企业的单班制生产变压器的节能负荷率βj=对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主的大厦其相当于工业企业的两班制生产变压器的节能负荷率βj=。由此可见按节能负荷率计算变压器的容量要小于按最佳负荷率所计算的变压器的容量这样不但年电能损耗小且一次性投资省是一种可行的方法然而对相当于两班制生产的电力负荷运行特点的高层建筑其节能负荷率还不算太高另本文均针对使用干式变压器而讨论如果使用S型节能变压器(某些变电所设于首层或附属楼)其损失比PKHP约为βM约为左右则节能负荷率在之间从这些可以看出还是有潜力的。三、按变压器的经济负荷率计算容量上节分析可知按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算变压器的容量有利于节省初投资。然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器按βj计算出的容量还是偏大必将增加用户的一次性投资。如何能做到既能节省一次性投资又能使电能损耗小或者说能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在变压器运行在负荷率的某一区域内获得相对统一下面我们对变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的分析。对同一变压器在某一负荷率β运行情况下的年有功电能损耗率如式()而在节能负荷率下的年有功电能损耗率为:△Wj=PoTbPKHβjτβjSecosφTm()用()式的两边除以()式的两边并用()式代入整理后得:△W△Wj=βjβjβ()上式为变压器运行在某一负荷率β时的年有功电能损耗率相对于运行在节能负荷率βj时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。该式中当β=βj时△W△Wj=当β>βj或β<βj时△W△Wj均大于。我们用表格法列出相对节能负荷率为时(我们只关心以上部分)的相年有功电能损耗率的变化情况详表二表相对年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化表由表可见随着ββj等额增加△W△Wj的增加值及其增加的速率在不同的区域也差异甚大。下面我们分析两个区间:当ββj从增加到增加时△W△Wj从增加到只增加了当ββj从增加到增加时△W△Wj从增加到增加了。可见在ββj的低值区△W△Wj的增加值相对于ββj的增加值是非常微小的且增加的速率也是很小的也就是说在该区域中我们用微小的年电能损耗率增加值来换取变压器的容量的较大减小使得一次性投资的明显降低因此我们选择相对节能负荷率ββj在范围内即经济负荷率为:βjj=(~)βj()我们按经济负荷率βjj选出的变压器容量要比按节能负荷率βj选出的变压器容量降低一级由此而节约的初投资远大于配电变压器的年有功电能损耗费用做到了经济性与节能性这对矛盾的相对统一显然这是一种既科学又经济合理的方法。结合变压器运行年限所限定的温度条件变压器的负荷率为:βb=βjj=(~)βjβb≤()四、高层建筑配电变压器的容量计算综上分析计算变压器容量的步骤为:()计算出整座大楼的计算负荷Pjs ()用()式计算出βM()用()式计算出βj()用()式选出βb()用()式计算出变压器的容量步骤()中先按βjs初估变压器容量然后查变压器手册中的Po与PKH得出βm当步骤()得出变压器容量后将其与初估容量比较如不一致则将计算出的容量返回步骤()继续进行直至一致。当选用两台或两台以上变压器时变压器的总装机容量选择不但与考虑经济、节能时的负荷率有关还与考虑供电负荷级别所需的变压器的备用量有关这两方面的考虑虽然出于两种不同的目的和概念但都是密切相关的。另外本文所讨论的配电变压器容量的计算方法主要是针对高层建筑中所使用的变压器即使用干式或环氧树脂浇注变压器然而该方法也适用于使用其他配电变压器的场合如使用油浸式节能变压器时它的损失比较干式变压器更高节能负荷率βj更低这样用本方法计算出的变压器容量可能会降低两级效果更好。五、结论在变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率作为计算变压器容量的基础上以倍的年有功电能损耗率为约束条件得出的经济负荷率的上限值可为节能负荷率的倍以此来计算变压器的容量做到了节能性与经济性的相对统一。另外以分钟最大负荷P作为计算负荷Pjs也是造成变压器容量得不到充分利用的一个重要原因因为分钟是从较小截面的导线的允许发热为前提规定的。由于我国现有资料大多来自国外一时尚没有足够的理论根据和科学实验数据来加以改变因此还必须开展负荷计算的研究工作来解决这个问题。文档已经阅读完毕请返回上一页!

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