淺論變壓器容量的經(jīng)濟(jì)選擇

1、    淺論變壓器容量的經(jīng)濟(jì)選擇    陳靜軍摘要：變壓器是管樁行業(yè)工廠用最為廣泛的電器設(shè)備之一,也是公司投資最主要的必備的電力設(shè)施，它不但屬于用戶設(shè)備,而且,在整個電力系統(tǒng)中它還相當(dāng)于電源設(shè)備, 本文將從理論上對變壓器容量的計算選擇作一個綜合的嘗試，怎樣才能達(dá)到綜合的最佳效果，尚需在實(shí)際工作中進(jìn)行檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞：變壓器；容量；計算abstract: the transformer is pipe pile with the most extensive industry factory electrical equipment, and also one

2、 of the main investment company for electric power facilities, it not only belongs to the user equipment, and, in the whole in the power system, it is equivalent to power equipment, this paper theoretically in transformer capacity calculation of the option of a comprehensive try, how to achieve the

3、best effect comprehensive is required in actual work inspection.keywords: transformer; capacity; calculation：tm42：a ：廣東三和管樁有限公司是國內(nèi)管樁行業(yè)的排頭兵，在眾多的分公司投資建中，變壓器是管樁行業(yè)工廠用最為廣泛的電器設(shè)備之一,也是公司投資最主要的必備的電力設(shè)施，它不但屬于用戶設(shè)備,而且,在整個電力系統(tǒng)中它還相當(dāng)于電源設(shè)備,它的總?cè)萘繀R集了所有變壓器以下各種電機(jī),電器,照明,等電器設(shè)備及附屬設(shè)施的總?cè)萘?雖然變壓器的運(yùn)行效率很高(一般均在95-99%之間)但是,因?yàn)槠淇側(cè)萘吭?/p>

4、電力系統(tǒng)中所占比重非常大,而且整年連接在電網(wǎng)上,所以其電能的損耗是非常高的.因此探討研究如何科學(xué)的計算并正確的選定變壓器容量,對整個電力系統(tǒng)都具有重要的宏觀社會效益,和微觀的經(jīng)濟(jì)意義.尤其在目前，在三和管樁目前大力擴(kuò)張的前提下,投資者,企業(yè)界的高度關(guān)注.按充分發(fā)揮設(shè)備能力出發(fā)計算選定變壓器容量設(shè)：變壓器的額定容量為pe:變壓器的計算負(fù)荷為pj:則： 選定變壓器的容量時,應(yīng)滿足:pe pj。( 1 )這是受變壓器允許升溫范圍所限定的,如果計算的負(fù)荷超過變壓器額定容量,就會超過變壓器的允許升溫范圍,此時變壓器的老化程度將加重,使用壽命將大大縮短,特別是繞組的絕緣系數(shù)將受到嚴(yán)重的損壞.由于任何一個企

5、業(yè)其電量負(fù)荷都在時時刻刻不斷的變化之中,用負(fù)荷曲線表示之,如（圖1）所示。其中最大負(fù)荷用pm表示。平均負(fù)荷用pp表示。在選定變壓器容量時，是取負(fù)荷曲線的最大值作為計算負(fù)荷的。即 pm = pj從負(fù)荷曲線上可以看出，只有在很短時間內(nèi)出現(xiàn)最大負(fù)荷，所以按（1）式選定的變壓器容量只有在較短時間內(nèi)是滿負(fù)荷的，其余大部分時間負(fù)荷都小于計算負(fù)荷，變壓器容量沒有得到充分的利用。所以為了充分利用變壓器的容量，應(yīng)當(dāng)結(jié)合負(fù)荷曲線的形狀進(jìn)行考慮和設(shè)定。定義設(shè)備的負(fù)載系數(shù)a用公式表示為：從上式可以看出，a值愈大則表示設(shè)備利用愈充分，如果a值較小，則表明設(shè)備利用率也小，所以應(yīng)再進(jìn)一步提高其負(fù)荷能力。下表就是根據(jù)負(fù)載系數(shù)

6、a值的大小，變壓器可比額定容量提高的百分?jǐn)?shù)，及其允許的持續(xù)時間。考慮到負(fù)載系數(shù)后,計算應(yīng)選的變壓器容量時,就要對(1)式進(jìn)行修正。如負(fù)載系數(shù)為0.6，最大負(fù)荷持續(xù)時間為4小時，由上表中可查出變壓器負(fù)荷能力可提高20%。于是即可用下式計算變壓器的容量：（1+20%）pe pj但是，必須說明，按上式計算選定的變壓器容量，是沒有考慮到變壓器電能損耗這項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的，這也就是它的不足和缺陷所在。按變壓器最佳運(yùn)行效率計算選定其容量。在任何情況下，變壓器運(yùn)行時都有銅損和鐵損，變壓器負(fù)荷愈大其銅鐵損也愈大，所以當(dāng)變壓器以滿負(fù)荷運(yùn)行時，其設(shè)備利用率雖然有所提高，但其運(yùn)行效率不一定高。為此這種觀點(diǎn)認(rèn)為，應(yīng)按變壓器

7、最高效率時的負(fù)荷確定變壓器的容量。變壓器運(yùn)行效率：設(shè)：變壓器的負(fù)荷率為，則上式可改寫成，其中：pe-變壓器額定容量pk-變壓器鐵損耗，當(dāng)電壓一定時pk不變。pte變壓器額定容量的銅損耗，變壓器運(yùn)行中的銅損耗，是和其負(fù)載平方成正比的。求變壓器的最佳效率，可就上式對效率求導(dǎo)數(shù)，并使其等于零。即:解得最佳效率時其最佳負(fù)載率用表示之, 如果按變壓器最佳效率選擇變 壓器容量時,則必須按下式計算,即: pj = pe-( 3 )但是,需要指出的是按上式計算選定的變壓器容量實(shí)際上還不能達(dá)到最佳效率運(yùn)行,因?yàn)檎鐖D( 1 )負(fù)荷曲線所示,負(fù)載是時時刻刻都在變動著的,最佳效率時的負(fù)荷出現(xiàn)是很少的,其他大部分時間

8、內(nèi),變壓器并不是在最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行的.所以筆者認(rèn)為考慮變壓器最佳效率的負(fù)荷時,應(yīng)按其出現(xiàn)機(jī)率最多的負(fù)荷才是適合的.按負(fù)荷的正態(tài)分布特性,出現(xiàn)機(jī)率最多的是均值,根據(jù)這個理由,( 3 )式可修正如下:apj = pe-( 4 )公式( 4 )可以認(rèn)為是公式( 3 )和公式( 2 )的綜合公式,例如a = 1,則公式( 4 )和公式( 3 )是一致的,如果a = 0.4,=0.48,則pj = 1.2pe ,不過需要注意,此時允許的過負(fù)荷時間為6小時。公式（ 4 ）雖然比公式（ 3 ）稍切合實(shí)際些，但是和企業(yè)的實(shí)際用電負(fù)荷規(guī)律仍舊相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)，有白班和夜班，有的企業(yè)生產(chǎn)還有淡旺季之分的種

9、種影響，其負(fù)荷變化規(guī)律是很不平衡的，實(shí)際上很少有最佳效率負(fù)荷出現(xiàn)。所以，就需要進(jìn)一步研究探討變壓器容量的經(jīng)濟(jì)選擇。三，從全年的最佳電能利用率出發(fā)計算選擇設(shè)，企業(yè)全年用電量為w，則其中t為最大負(fù)荷利用小時數(shù)。即，全年電能損耗為s，則，其中t為最大負(fù)荷損耗小時數(shù)，即，全年電能利用率用表示，則其中t為變壓器全年通電小時數(shù)為8700,從公式( 5 )和公式( 6 )來看,t和t是負(fù)荷p的函數(shù),因此t和t之間也必然存在著一定的函數(shù)關(guān)系。為了計算方便起見，t和t之間的關(guān)系，當(dāng)t在2000-7000小時范圍內(nèi)可近似地用公式表示如下：并且令 ，代入公式（ 7 ）中，則得：就上式對求導(dǎo)，并使其等于零，即解得上式

10、就是從全年電能最佳的利用率出發(fā)，求得的變壓器負(fù)荷率。所以，我認(rèn)為按上式給出的變壓器負(fù)荷率選定的變壓器額定容量就會達(dá)到電能消耗利用率最好的效果。根據(jù)上式 選定的變壓器的容量應(yīng)是：現(xiàn)舉例計算說明之。設(shè)，某企業(yè)的計算負(fù)荷pj為450kw，功率因數(shù)為cos=0.9，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為4000小時，試選定其變壓器容量。1，先按公式（ 1 ）pe pj選定之，應(yīng)選定500kva變壓器，由資料查得500kva變壓器的pk=1.09kw，pte=7.15kw負(fù)載率為500/500=1，一年的電能損耗s 1s 1=1.09×87007.15×40001.5/110cos=26975度2，按

11、公式（ 3 ）選定變壓器容量pe pi，所以，pe=450/0.39/0.9=1285kva。按接近的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格變壓器選定為1250 kva，其pk=2.2kwpte=11.6 kw 則全年電能損耗為：s2=2.2×870011.6（500/1250）240001.5/110cos=26340度3，現(xiàn)按公式（ 9 ）選定變壓器容量應(yīng)為675kva，按變壓器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選定630 kva，變壓器，查得該變壓器pk=1.3kw pte=8.1 kw，全年損耗電量為：=24345度與s1，s2相比，s3年損耗電量最少，證明安公式（9）選定的變壓器容量得到了最佳運(yùn)行效果。以上只是從節(jié)約電能損耗方面

12、進(jìn)行了探討，如果只片面追求電能損耗，不考慮初次投資的大小也是不經(jīng)濟(jì)的。所以最好還是要把節(jié)約電能損耗和初次投資綜合起來比較，選定最經(jīng)濟(jì)方案，這才是較為合理的，也是最為科學(xué)的。設(shè)方案初投資為z1，其年耗電費(fèi)為f1元，方案初投資為z2其年耗電費(fèi)為f2元。則；回收期上式表示，第二方案初投資多花出的費(fèi)用，由于它每年節(jié)約的電費(fèi)及可以回收回來的年限。在我們所討論的情況下，方案和方案的質(zhì)量是一致的不需要比較。因此回收期最短的就是最經(jīng)濟(jì)的方案，也就是我們最終的優(yōu)選方案。為了計算簡化，把和變壓器有關(guān)的開關(guān)，儀表，安裝費(fèi)和輔助設(shè)備因受變壓器容量變化的影響不大，故可以忽略不計，僅以變壓器的價格進(jìn)行計算，下面仍以前例進(jìn)行分析比較之。把以上幾種方法選定的變壓器容量，即相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后列于下表中，根據(jù)所列數(shù)據(jù)分別對第一方案進(jìn)行回收期的計算。第、方案比較第、方案比較第、方案比較從上面的計算結(jié)果表明,很顯然第四方案回收期