配電變壓器容量選擇的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1、配電變壓器容量選擇的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 摘要：選擇配電變壓器的基本原則是變壓器的節(jié)能性與經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能性則符合當(dāng)前的環(huán)境因素，節(jié)能減耗，能夠較大程度的降低對(duì)資源能源的消耗；經(jīng)濟(jì)性就是符合電力企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)，減少成本費(fèi)用，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是整個(gè)企業(yè)得以生存的基礎(chǔ)。為此，在本文中，筆者將根據(jù)自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)配電變壓器的容量選擇的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析研究，希望對(duì)配電變壓器選擇工作有所幫助。 關(guān)鍵詞：配電變壓器；容量選擇；經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 0 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力的需求量越來越大，電網(wǎng)為適應(yīng)社會(huì)的需求，更換了大量的高能耗變壓器，而在配電變壓器的容量選擇中，通常都會(huì)根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷選擇標(biāo)稱容量略大于計(jì)算負(fù)荷的配電

2、變壓器，這樣選擇的配電變壓器雖然在技術(shù)上符合負(fù)荷的要求，但其經(jīng)濟(jì)性卻得不到體現(xiàn)，考慮配電變壓器容量選擇的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是當(dāng)今電力企業(yè)的重點(diǎn)考慮問題。 1 問題提出 配電變壓器是聯(lián)系用戶和輸變電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)樞紐，數(shù)量眾多、容量龐大。由于認(rèn)識(shí)的局限性，存在一些片面觀點(diǎn)。 （1）為降低設(shè)備初期投資，選用小容量的變壓器，使其盡可能接近負(fù)荷水平。 （2）變壓器負(fù)載率保持在0.75左右是最佳運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)運(yùn)行費(fèi)用最低。 （3）本應(yīng)兩臺(tái)或以上變壓器并列運(yùn)行，卻只投運(yùn)一臺(tái)，以降低運(yùn)行費(fèi)用。 （4）為減少變壓器有功損耗，盲目追求最佳負(fù)載率，選用大容量變壓器。 根據(jù)我們對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)10kv，35kv配電

3、變壓器供用電情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，上述問題普遍存在城、農(nóng)網(wǎng)改造中。因此，深入分析變壓器負(fù)載率、性能標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。 2 變壓器的效率，經(jīng)濟(jì)損耗率分析 2.1 變壓器的損耗分為鐵耗和可變銅耗兩部分。 設(shè)計(jì)計(jì)算式： p=p0+pk2（1） 式中：p變壓器有功損耗 p0變壓器空載損耗 pk變壓器短路損耗 變壓器負(fù)荷率 =s/se s變壓器總的計(jì)算視在負(fù)荷 se變壓器額定容量 變壓器效率： =p/（p+p） =se（s/se）cos/se（s/se）cos+p 0+pk2 =secos/secos+p0+pk2（2） 式中：p變壓器計(jì)算有功負(fù)荷 cos變壓器計(jì)算功率因數(shù)對(duì)式（2）求

4、極大值，令d/d=0，有： pk2=p0（3） 式（3）表明，當(dāng)變壓器的鐵耗等于銅耗時(shí)，變壓器的效率最高。此時(shí)變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率：1=（p0/pk）1/2，由于實(shí)際設(shè)計(jì)的變壓器為節(jié)省有色金屬（銅或鋁），變壓器往往設(shè)計(jì)成在額定負(fù)荷時(shí)銅耗大于鐵耗，故由圖（1）可見：實(shí)際的變壓器都是在 2.2 變壓器的損耗率 p%=（p/p）100%=（p0+pk2）/（secos）100%（4） 對(duì)式（4）求導(dǎo)，p k2=p 0時(shí)p%有唯一極小值（即經(jīng)濟(jì)損耗率），見圖。越小，p%上升速度越快，鐵耗所占比例就越大。在1的右側(cè)區(qū)域，損耗率隨著負(fù)荷的增加而逐漸增加，此時(shí)的損耗以銅耗為主。越大，p%上升速度越快，銅耗所占

5、比例越大。在1兩側(cè)一定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)（papb），損耗率增減速度相對(duì)平緩。 3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域分析 上述討論得知，變壓器的損耗隨著負(fù)荷率的變化而變化，負(fù)荷率則影響變壓器的可變銅耗，銅耗所占損耗的比例決定變壓器的損耗率。設(shè)變壓器負(fù)荷率為x時(shí)，銅耗所占損耗的比例為x，則有： x=p k2 x/（p 0+p k2 x） 整理可得： x=（p 0/p k）1/2x/（1-x）1/2=1x/（1-x）1/2 故有負(fù)荷率為x時(shí)變壓器的損耗率： p x%=p0/se1 cosx/（1-x）1/2+pk1 x/（1-x）1/2/（secos）100%（5） 由于為負(fù)荷率1時(shí)，鐵耗與銅耗相等，設(shè)此時(shí)經(jīng)濟(jì)損

6、耗率為p 1%，則： p 0（se1 cos）100%=p k/（se1 cos）100%=1/2p 1% 帶入p x%=1/2p 1%（1-x）/x1/2+x/（1-x）1/2， 設(shè)y=p x%/p 1%，則： y=1/2（1-x）/x1/2+x/（1-x）1/2（6） 對(duì)式（6），當(dāng)x=0.5時(shí)，有極小值y=1；當(dāng)x=0，y趨于無窮大；當(dāng)x=1時(shí)，y也趨于無窮大。這是一條頂點(diǎn)的座標(biāo)為（0.5，1），以x=0.5相對(duì)稱的拋物線。變壓器銅耗占損耗的比例為x時(shí)，損耗率與其經(jīng)濟(jì)損耗率的關(guān)系曲線見圖2。 由圖2，在變壓器銅耗占損耗的比例為x=0.30.7之間的區(qū)域內(nèi)，變壓器損耗不超過其經(jīng)濟(jì)耗率的1.

7、1倍。此時(shí)變壓器負(fù)荷率為：0.3=0.651，0.7=1.531，這時(shí)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域?yàn)?.651至1.531之間，變壓器負(fù)荷變化范圍為0.881。當(dāng)變壓器銅耗占損耗的比例為x=0.20.8之間時(shí)，變壓器損耗不超過其經(jīng)濟(jì)損耗率的1.25倍。這時(shí)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域?yàn)?.51至21之間，變壓器負(fù)荷變化范圍為1.51。在變壓器銅耗占損耗的比例為x0.8時(shí)，變壓器損耗率對(duì)其經(jīng)濟(jì)損耗率的倍數(shù)將急劇加大，變壓器不處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。 根據(jù)以上分析，由于企業(yè)的負(fù)荷是經(jīng)常變化的，不可能都穩(wěn)定在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率1這一點(diǎn)工作，故變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 4 工程設(shè)計(jì)配電變壓器容量選擇 對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)按照所計(jì)算

8、的總視在功率計(jì)算值來進(jìn)行變壓器容量的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行選擇，則要考慮多方面的因素。 綜合以上考慮的因素，在內(nèi)蒙古地區(qū)的配電變壓器容量的設(shè)計(jì)確定時(shí)，一般可取變壓器的損耗率為其經(jīng)濟(jì)損耗率的1.11.25倍之間，相應(yīng)的x值在0.70.8之間，變壓器負(fù)荷率取值范圍在1.53121之間，具體取值應(yīng)按設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況和以后負(fù)荷變動(dòng)情況靈活掌握，使所選變壓器發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。內(nèi)蒙古地區(qū)的中小容量配電變壓器值一般為45%左右，故其設(shè)計(jì)的負(fù)荷率取值范圍在69%90%之間。 5 結(jié)語 經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)電力企業(yè)生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在配電設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)用電負(fù)荷的實(shí)際情況，合理地分配用電負(fù)荷，科學(xué)選擇配電變壓器的容量以及數(shù)量，實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)，需要在經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上考慮其安全性與節(jié)能性，兩者出現(xiàn)矛盾時(shí)，優(yōu)先選擇安全性，從而促進(jìn)電力企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，保障配電變壓器的使用安