浅谈配电变压器经济容量选择方法及其应用

1、山西电子技术2013年第4期应用实践收稿日期:20130530作者简介:刘照林(1954-,男,山西祁县人,工程师,主要从事企业供配电系统技术管理。文章编号:1674-4578(201304-0038-02浅谈配电变压器经济容量选择方法及其应用刘照林(国营大众机械厂,山西太原030024摘要:随着国内外变压器制造技术水平不断提高和新型材料的应用,传统的容量选择计算方法,显然已不能完全适应配电变压器容量选择的要求。配电变压器容量选择与经济运行问题密切相关,因此进行容量选择就应当是对经济容量的选择。分析研究表明,若按照配电变压器容量选择条件,在一定的容量级差范围内,选择电能损耗量最小的容量方案,所

2、确定的容量,即为配电变压器在经济使用期内可获得经济效益最佳的设计容量。同时根据本文得出的结论,可使经济容量选择方法进一步简化、满足方便使用的要求。关键词:配电变压器;经济容量;经济性;节能性中图分类号:TM406文献标识码:A在建筑电气工程设计中,配电变压器容量选择是一个多目标决策过程;是一项集技术性、经济性和节能性为一体的综合性研究课题;配电变压器容量选择与经济运行问题密切相关,因此进行容量选择就应当是对经济容量1的选择。随着国内外变压器制造技术水平不断提高和新型材料的应用,传统的容量选择计算方法显然已不能完全适应经济容量选择的要求。本文通过对配电变压器经济容量常用选择方法及主要影响因素的分

3、析,试图从中找到和建立起一种更加合理有效的经济容量选择方法。1经济容量选择常用方法及影响因素分析(1变配电所的负荷计算可采用需用系数法,变压器容量应根据计算负荷选择,其计算表达式为:Se =P js·cos (1式中:P js 配电变压器的计算负荷,kW ;Se 配电变压器基准容量,kVA ;配电变压器的实际负载系数(一般不宜大于085;cos 负荷侧平均功率因素。其中:P js =K p (K x P e 式中:P e 用电设备组的功率,kW ;K x 用电设备的需用系数;K p 变配电所有功功率同时系数。以上计算式表明,计算负荷不仅与用电设备组功率大小有关,还主要与负载需用系数有

4、关,因此应根据负载特征及工艺使用要求,合理选取用电设备的需用系数。计算负荷偏大或偏小,都会对所选容量经济技术的合理性产生重要影响。(2按功率损失率最小的原则进行容量选择,可使配电变压器效率达到最高;不同类型的变压器,其综合功率经济负载系数也不同。经济负载系数是变压器功率损失率最低时的负载系数,其计算表达式为:jz =P ozP 槡kz(2式中:jz 综合功率经济负载系数;P oz 综合功率空载损耗,kW ;P kz 综合功率负载损耗,kW 。通过分析计算,SC (B 9系列干式变压器、S11系列油浸变压器、SH15系列非晶合金油浸变压器(容量在250 2000kVA 范围内的综合功率经济负载系

5、数jz 均值分别为0508、0367、0231。分析计算结果表明:虽然按经济负载系数选择容量,可使变压器的功率损失率最小,然而新型节能变压器空载损耗已大幅降低,按其进行容量选择,直接会导致容量选择过大等突出问题。同时若按经济负载系数选择容量,不同类型的变压器,容量选择结果也不会相同。(3按变压器年运行效率最高原则进行容量选择,可使所选定的变压器年电能损失率达到最小。节能经济负载系数2计算式表达为:AZ =P oz ·TP kz ·槡=P ozP 槡kz·T 槡(3式中:年最大负载损耗小时数,h ;AZ 节能经济负载系数;T 年带电小时数,h 。T槡的数值,与企业生

6、产班次安排和负荷特征有关。对用电负载曲线变化较大的用户,按节能负载系数进行容量选择,经济性与节能性可得到相对的统一。对于用电负载曲线变化比较平稳的用户,若按节能负载系数进行经济容量选择,同样会产生容量选择偏大的问题。2建立经济容量新型评价选择方法的基本思路通过上述分析不难发现,若要合理确定配电变压器的经济容量,首先应建立一种能对同类型、不同容量变压器能效指标进行综合评价的方法。行业标准提供的配电变压器能效及技术经济评价方法,适用于同容量、不同类型变压器间的经济性评价,借助于该方法,可以有效地建立起一种新型经济容量选择的评价体系和方法步骤:即根据容量选择条件和经济使用期电能损耗最小、综合能效费用

7、最少的原则,先进行方案初选,然后再对初选方案的综合效益作进一步分析比较;按此方法可从中筛选出技术可行、综合效益最佳的经济容量来。21综合能效费用法3(1对配电变压器经济技术评价,可采用综合能效费用法。综合能效费用法,是一种选择总费用最少的方案为最佳方案的分析方法。借用该方法,有助于客观准确地了解待选容量方案的经济性。(2综合能效费用的计算方法31综合能效费用(TOCEFC计算表达式为:TOC EFC=CI+P OEFC+P KEFC或TOC EFC=CI+A(P o+K q Q o+B(P k+K q Q k(4其中:CI为配电变压器初始费用,P OEFC空载损耗等效初始费用,P KEFC负载

8、损耗等效初始费用。Q o=I o%·S e102;Q k=U k%·S e102式中:A配电变压器单位空载损耗等效初始费用,元/kW;B配电变压器单位负载损耗等效初始费用,元/kW。2单位空载损耗等效初始费用A系数的计算表达式为:A=K pv(Ee ·T+Ec12(5K pv=1(1/1+in/i式中:K pv期望回报率i、经济使用期为n年的现值系数;E e电度电费,元/kWh;E c按最大需量支出的基本电费,元/kWh;T配电变压器年运行小时数,通常取8760h。3单位负载损耗等效初始费用B系数的计算表达式为B=K pv·2o(E e·+E

9、c12(6式中:o变压器的初始负载率;年最大负载损耗小时数,h;典型值参见文献2。22对同类型不同容量配电变压器综合效益评价的方法(1根据电气设计规范和节能要求,确定变压器的类型。(2按照配电变压器的容量选择条件,并依照容量级差顺序,至少选择四种规格变压器作为待选方案。(3依据已知条件,计算各待选方案综合能效费用(TOC值。依据已知条件,计算各待选方案变压器经济使用期间的电能损耗量(W。其计算表达式为:W=T(P o+K q Q o+·2(P k+K q Q on(4选择出W值最小和TOC值最少的两个初选方案,并通过综合效益分析比较,所确定的变压器容量,即为配电变压器在经济使用期内综

10、合效益最佳的设计容量。3应用实例某企业准备装设一台变压器,该企业采用二班生产制,计算负荷为785kVA,拟选用S11系列800 1600kVA四种规格的变压器作为待选方案。现要求采用综合效益评价方法确定变压器经济容量。31待选方案经济技术参数从待选方案的变压器产品选型手册中,可获得其基本技术参数。确定经济参数为:变压器使用年限25年、回报期望值8%;依据地区电价结构,电度电费为052元/kW、最大需量电费为375元/kW;确定运行参数为:变压器负载率分别为098、0785、0628、049;年最大负载损耗小时数为1700h、年带电小时数为8760h。32待选方案节能性和经济性分析计算依据相关计

11、算公式,待选配电变压器容量方案的综合能效费用、经济使用期内电能损耗量等计算结果如表1:表1配电变压器待选方案技术经济综合评价表待选方案一二三四配电变压器容量(kVA800100012501600 CI(元7950091400109300132500P OEFC(元8659998894112794138986P KEFC(元15188112992910353074236TOC EFC(元317980320223325622346025W(kWh807849792756770917790832 33方案选择与分析(1从表1可看出,在相同负载条件下,若按综合能效费用最少的原则,可以选择方案一。若按经

12、济使用期间电能损耗量最小的原则进行经济容量选择,则应当选择方案三。(2在综合效益层面上分析:虽然两方案CI差值为29800元,然而两方案TOC差值仅为7642元。这说明方案三变压器多投资费用中,有近75%的费用从方案三的节能效益中得到了补偿。(3从方案的节能效果看,方案一与方案三的W差值为36932度。这意味着选择方案三,能为企业节约数量可观的电量。这无论是从企业节能还是从社会效益方面讲,无疑都具有十分重要的意义。(4在计算负荷相同的基础上,方案一负载率为98%,方案三负载率为62%。选择方案三,能为企业发展提供38%的裕量;这显然对企业安全经济运行、避免今后的增容改造费用都是十分有利的。4结

13、论通过上述案例分析,从中可得出一个重要结论:在一定的容量级差范围内,节能性好的容量方案,相对于能效费用最少的方案,其综合效益也必然是最佳的。按照此结论,选择电能损耗量最小的容量方案,即可满足配电变压器经济容量选择的设计要求;并可使本文确立的经济容量选择方法进一步简化、满足设计工作方便使用的要求。参考文献1胡景生,赵跃进,董志恒,等GB/T134622008电力变压器经济运行S北京:中国标准出版社,200811012丁毓山,高松变压器最佳容量确定和经济运行M北京:中国水利水电出版社,19963中国航空工业规划设计研究院编工业与民用配电设计手册M北京:中国电力出版社,2005(下转第61页93第4

14、期刘照林:浅谈配电变压器经济容量选择方法及其应用实验项目设计应该依托于网络技术实验室,围绕实验教学目标,按照网络逻辑设计的过程进行。主要包括以下实验项目:(1基于三层结构进行网络结构设计综合实验项目的开发,主要涉及网络核心设备交换机和路由器的部署以及冗余备份问题。(2基于最优化原则进行网络性能设计综合实验项目开发,主要涉及网络带宽和流量的均衡问题。(3基于安全性需要进行网络安全设计综合实验项目开发,主要涉及网络边界核心设备防火墙的部署问题。(4从整体上考虑网络实现,结合实际网络规划设计案例,基于结构合理、性能最优以及安全实现,进行大型网络综合实验项目的开发,培养学生综合实践能力。222网络物理

15、设计物理设计阶段是体现如何实现逻辑网络设计。网络设计者应该确定具体的软件、硬件、连接设备、服务和布线等。物理设计包括网络设备选型、综合布线设计、系统测试设计等方面。实验项目设计应该依托于综合布线实验室,围绕实验教学目标,按照网络物理设计的过程进行。主要包括以下实验项目:(1基于高性价比原则,进行网络设备选型实验项目开发,主要涉及网络设备、传输介质的选择问题。(2基于网络互连实现进行综合布线系统设计实验项目开发,主要涉及综合布线七大区域的部署及互连问题。通过以上综合实验项目的设计,基本涵盖了课程所学知识点,并完成了整个网络的规划与设计过程。使学生对设计方法、设计工具、网络产品、网络方案等有了一个

16、清晰的理解,能够从整体上把握网络规划与设计的过程。3结论网络规划与设计课程教学的最终目的是使学生掌握大型网络工程设计、实施的方法,通过在教学过程中加强实验教学环节,设计综合性实验把网络规划、设计的各个环节进行有机融合,提高了学生的设计能力、应用能力、分析和解决问题的能力,对实现我校应用型人才培养目标起到了推动作用。参考文献1马莉,钟勇,杨文茵地方院校网络工程专业的教改研究与实践J 计算机教育,201012:1351382师雪霖,尤枫网络规划与设计课程实践教学探索J 计算机教育,2010(18:1441463易建勋计算机网络设计M 第2版北京:人民邮电出版社,2011:6104邹玲,石冰心网络规

17、划设计方法的研究J 计算机科学,2000(2:3639Design and Development for the Comprehensive ExperimentalSystem on Network Planning and DesignZhang Xianjiang ,Huang Peihua(Computer and Science Department of Binzhou University ,Binzhou Shandong 256603,China Abstract :Network planning and design is the core course of comp

18、uter specialtyThe teaching effect of practice directly influences the understanding and mastering of the courseThrough the design and development of comprehensive experimental teaching system ,it can improve the student s ability of comprehensive analyzing and solving for the problemOn the other han

19、d ,it can effectively improve the utilization rate of equipmentIt can help students to better use the laboratory to complete the experimental task and effectively im-prove the teaching effectKey words :network planning and design ;comprehensive experiment ;櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

20、櫅櫅櫅teaching system(上接第39页Discuss the Selection Method of Economic Capacity for theDistribution Transformer and Its ApplicationLiu Zhaolin(Shanxi Dazhong Machine Factory ,Taiyuan Shanxi 030024,China Abstract :Along with the continuously improving of transformer manufacturing technology at home and ab

21、road ,and the application of new materials ,the traditional calculation method for the capacity choice obviously cannot fully adapt to the requirement of the distri-bution transformer capacity selection Because of the close relationship between distribution transformer capacity selection and economic operation ,