白金五星酒店冷水机组选型经济技术分析

1、10KV冷水机组与380V冷水机组技术经济分析（初稿版）摘要：讨论公共建筑制冷站采用10kV电机应用于大功率冷水机组替代380V电机运行方式的可行性，使其达到提高运行可靠性、减少初投资、降低损耗、经济运行的良好效果。关键词：10KV冷水机组 变压器损耗 经济运行一. 工程概述 本工程为希尔顿度假酒店，项目位于海南陵水县清水湾， 根据本工程的特点，客房、裙房公共区域等功能区，采用集中的单冷中央空调系统，设置有效容积约2000m3的蓄冷水池，22：006：00时段低谷电时段蓄冷，水蓄冷蓄冷量13300kw.h作为部分负荷水蓄冷。空调冷源选用三台750 RT离心冷水机组共2250 RT,电动机功率4

2、57kW，其中2台带变频，使主机的运行与实际使用对负荷的需求有较好的适应性和可靠性，两台离心式冷水机组为蓄冷冷源，互为备用。设计日总空调估算冷负荷为155300kw.h。二. 设备选型方案说明当建造大型公共建造需要进行冷水机组的电源配置时，若电机额定功率在300KW以下，采用380V低压和星角启动在技术和经济上都是合理和可行的。但当电机功率大于300KW时，采用10KV驱动，则刚好相反，无论在技术上还是经济上，都比380V驱动更为合理。而且电机功率越大，这种经济优势更为明显。当然，上述简单的分析结果是将冷水机组的电气系统考虑在内而得出的。如果单纯比较冷水机组的价格（包括启动柜），10KV驱动的

3、投资将比380V驱动来得大。但如果将空调系统的投资范围延伸至电气设备的采购、安装和调试，结果却相反，总体上10KV驱动方式的初投资将低于380V驱动方式，而且相对380V的电气系统而言，10KV驱动只有很少的中间设备，因此可以在效率和损耗问题上获得效益，这样用户还会因为运行费用的减少而得到更大的好处。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。所以按建筑电气设计手册建议220KW及以上的马达，条件允许时宜选用10KV电机。因此结合本项目所在区域供电情况和整体变配电设施的合理布局综合考虑, 提出采用高压10kV ( 市电电网电压 较低压380V 大功率电

4、动机的运行方案合理，从理论、数据、运行效果等方面作详细分析。三. 理论分析采用高压10kV电机应用于大功率冷水机组较低压380V 电机运行方案如下优点:3.1 大幅度降低电动机运行电流, 增强运行安全可靠性, 减少设备故障率。采用3 台750 RT离心冷水机组的电动机功率每台为457kW，若采用380V 供电方式, 其满载电流每台为819A；若采用10kV 供电方式, 其满载电流每台为32.5A，低压电流为高压电流的25倍,采用高压电机将大大降低机组的最大启动电流, 这对频繁起动的大功率电动机而言，其操作运行的安全可靠性增强，故障率减少。3.2 10kV冷水机组大大减少在该项目的初期设备投资、

5、机房投资、运行费用、耗电等费用。A. 采用10kV 高压供电, 可直接将电网电压供给高压电机, 省去投入2台变压器的费用, 此外, 机组可直接采用降压启动柜、DOL 开关柜、电抗式启动柜, 省去星三角启动柜、变压器、低压配电柜等8个开关柜, 而且接线电缆直径大大减少, 长度缩短, 工程施工难度简化, 大大降低电器设备的安装费用( 相对于高压机组, 低压机组由于增加了变压器, 而变压器本身对系统而言是一个无功负荷, 将导致供电系统的功率因数变差, 因而原则上需要增加电力系统10kV 侧的功率因数补偿装置费用 。详细见数据表1。10KV驱动的电气系统简单。设备数量的减少意味着运行的可靠性增加，维护

6、的减少。B. 采用10kV 高压冷水机只配置10kV 电抗启动柜等, 而采用380V 低压冷水机须需增加2 台变压器8台低压配电柜, 若按2 台变压器需增加40，8台低压开关柜需增强40m 机房面积, 每平方米机房的投资造价大约为1600 元计算,采用高压电机, 可节约机房土建投资。3.3 能耗与运行费用10kV冷水机组采用高压电机驱动, 配置高压电机与低压电机的冷水机组效率是相同的, 但低压电机需配置的变压器存在铁损和铜损, 而且功率因数相对较低, 将增加冷水机组的实际运行费用。同样相同容量的冷水机组, 高压机组相比于低压机组的启动电流, 运行满载电流均小, 电机的发热损失等功率损耗要比低压

7、机组要小。因此，采用高压电机比采用低压电机机组每年均可节省大量的运行费用。详细见数据表见运行计算。四. 数据分析下面就二个配置方案进行数据分析见下表。序号对照项目380V变频方案10kV 方案备注1压缩机电动机功率( 台/kW3×4573×4572压缩机电动机供电电压(V380100003压缩机电动机满载电流(A3×8193×32.5410kV 高压开关柜(台/万元2×16=323×36=10852000kVA 干式有载调压器(台/万元1×31=3106低压开关柜( 万元8×11=8805压缩机电力拖动主要改变因素

8、( 万元增加2台变频器3台高压电动机63 台冷水机组总价( 万元399469.47以上三项设备安装费( 万元40308增加设备的机房：投资( 万元6.409合 计596.4607.4备注：以上设备价格为概算数据，具体价格应以厂家报价为准。五. 运行费用变压器损耗计算（1） NPLV概念引入由于冷水机组大部份的运行时间内都是处于在部份负荷状况，全年只有少数时间处于满负荷及最低负荷，大部份时间在中负荷情况。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（ARI）通过大量资料定出如下之综合部份负荷IPLV或 NPLV计算公式： 其中：A=100%负荷时的KW/tonB= 75

9、%负荷时的KW/tonC= 50%负荷时的KW/tonD= 25%负荷时的KW/ton输入功率457KW冷水机组100%负荷时，耗电0.609KW/TR 综合耗电指标NPLV为：0.479KW/TR（2） 变压器的投耗计算a 变压器资料：低能耗型环氧树脂干式变压器，2000KVA，10KV/380VPo = 2900W Pk = 13700W b 变压器之铁损W0 =P0×T×10-3=2900×8760×10-3=25,404KWh式中T=8760小时，为变压器全年接入电网的小时数c 变压器的铜损式中：Sjs变压器计算容量Sjs=3×750R

10、T×NPLV=3×750×0.479=1077.75KW综合功率因数，取0.8Sjs=1347.19 KVASr为变压器额定容量Sr =2000KVA:综合负荷下之实际运行小时数，陵水县地区全年有10个月空调时间，每月取30天，每天10小时，即=10×30×10=3000小时,每天夜间蓄冷8小时，2台主机运行。d 变压器的总损耗 Wt = Wo+Wk=25404+186486630.41=50682.41按海南供电局规定电价为1.15元/KWH，故电能损失费用每年为50682.41×1.15=58284.77元，（3） 马达之电能损失一般同容量之10KV马达电能损耗要比380V马达远少（由于缺马达参数，此项从略）六. 结 论通过上述运算结果显示，此案例10KV拖动较380V驱动投资贵110000.00元，然而10KV方案可节省电能每年58284.77元，电能的节省可以在1.88年回收投资差额。综上所述, 将离心冷水机组驱动电压由3