建筑电气节能技术4

1、智能建筑及自动化研究所建筑电气节能技术第二章第二章. .第三节第三节 变压器的经济运行变压器的经济运行一一. .变压器损耗变压器损耗1.1.有功功率损耗有功功率损耗2.2.无功功率损耗无功功率损耗3.3.负荷率负荷率4.4.变压器效率变压器效率5.5.变压器接线变压器接线6.6.变压器运行温度变压器运行温度7.7.功率因数功率因数二二. .经济运行方式经济运行方式1.1.运行于高效率点运行于高效率点2.2.变压器并联运行变压器并联运行3.3.降压运行降压运行4.4.均衡变压器负荷均衡变压器负荷5.5.防止变压器过载防止变压器过载6.6.保持三相平衡保持三相平衡智能建筑及自动化研究所 目前变压器

2、的效率大于目前变压器的效率大于96%96%，但变压器自身损耗占全国发电量的，但变压器自身损耗占全国发电量的5%5%。 （因为电压需要多次升降），故变压器节能运行意义重大。（因为电压需要多次升降），故变压器节能运行意义重大。1.1.有功功率损耗：为铁损与铜损之和。有功功率损耗：为铁损与铜损之和。其中：其中： -变压器的有功损耗，变压器的有功损耗，Kw Kw 20KPPP第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗P0PKP - -变压器的铁损，变压器的铁损，Kw Kw - -变压器的负荷率，变压器的负荷率，% % - -变压器的额定铜损，变压器的额定铜损，Kw Kw 铁损铁损由变压器的涡

3、流和漏磁损耗组成。是固定不变的。由变压器的涡流和漏磁损耗组成。是固定不变的。与变压器的硅钢片性能、铁心制造工艺有关。与变压器的硅钢片性能、铁心制造工艺有关。铜损铜损是绕组电阻的损耗。是绕组电阻的损耗。负荷率负荷率直接与电流相关，电流大小直接影响铜损。直接与电流相关，电流大小直接影响铜损。 节能方法：节能方法：1.1.选用优质硅钢选用优质硅钢片与采用科学的片与采用科学的铁心制作工艺降铁心制作工艺降低铁损。低铁损。2.2.采用无氧铜制采用无氧铜制作绕组，降低电作绕组，降低电阻损耗。阻损耗。智能建筑及自动化研究所2.2.无功功率损耗无功功率损耗20KQQQ第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变

4、压器损耗Q0QKQ其中：其中： -变压器无功损耗，变压器无功损耗，KvarKvar - -变压器空载变压器空载( (励磁励磁) )无功损耗，无功损耗，KvarKvar - -变压器负载变压器负载( (漏磁漏磁) )无功损耗，无功损耗，KvarKvar空载损耗与励磁电流成正比空载损耗与励磁电流成正比, ,中小中小型变压器的空载电流为额定值的型变压器的空载电流为额定值的2%-8%,2%-8%,大型变压器励磁电流小于大型变压器励磁电流小于额定值的额定值的1%1%1.1.节能方法节能方法: :选用优质材料和先进选用优质材料和先进 工艺工艺, ,会降低励磁电流会降低励磁电流, ,从而达从而达 到节能目的

5、到节能目的. .2.2.无功损耗远大于有功损耗。经无功损耗远大于有功损耗。经 济运行时，无功电量节约大于济运行时，无功电量节约大于 有功电量节约。有功电量节约。智能建筑及自动化研究所3.3.负荷率负荷率: :NSS第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗SNS-变压器运行中实际容量变压器运行中实际容量,KVA;,KVA;-变压器额定容量变压器额定容量,KVA,KVA。 正常运行时负荷率是个变量，应该取其平均值。正常运行时负荷率是个变量，应该取其平均值。传统的设计方法：按负荷率为传统的设计方法：按负荷率为50%50%来选取变压器容量，认来选取变压器容量，认 为此时变压器效率高，还有容

6、量裕量。为此时变压器效率高，还有容量裕量。 是错误的！是错误的！经济运行设计：按负荷率为经济运行设计：按负荷率为75%-85%75%-85%来选取变压器容量。来选取变压器容量。 因为变压器的铁损及变压器空载因为变压器的铁损及变压器空载( (励磁励磁) ) 无功损耗与负载无关。无功损耗与负载无关。智能建筑及自动化研究所4.4.变压器效率变压器效率)(1)(21112PPPPPPPP第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗2P1PP22222coscos3NNNSIUP22222222coscoscosNNNSIUIUPNUU22CuFePPPFePCuP其中：其中：- - 二次绕组输

7、出有功功率，二次绕组输出有功功率，Kw Kw ；- - 一次绕组输出有功功率，一次绕组输出有功功率，Kw Kw ；- - 变压器总耗能，变压器总耗能， Kw Kw 。单相变压器：单相变压器：三相变压器：三相变压器：以上二次电压近似为：以上二次电压近似为：总损耗总损耗 包括铁损包括铁损 和铜损和铜损P即：即：智能建筑及自动化研究所 变压器空、负载时主磁通基本不变，称为不变损耗。变压器空、负载时主磁通基本不变，称为不变损耗。额定电压下的铁损近似等于空载有功功率：额定电压下的铁损近似等于空载有功功率：KNPCuP0PPFe0IKNCuPP2KNmPP0铜损铜损是一、二绕组的电阻总损耗，是可变损耗，与

8、电流平方成正比是一、二绕组的电阻总损耗，是可变损耗，与电流平方成正比第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗，随负载而变化。实验测得的方法：，随负载而变化。实验测得的方法： 将二次侧短路，在一次侧逐渐输入电压，直到电流为额定值为止。将二次侧短路，在一次侧逐渐输入电压，直到电流为额定值为止。此时在一次侧测得的有功功此时在一次侧测得的有功功 率率 。忽略空载电流忽略空载电流 在一次侧的损耗，则铜损与负荷率的平方成正比：在一次侧的损耗，则铜损与负荷率的平方成正比：最高效率时负荷率最高效率时负荷率 ，亦即亦即 时，时， 可以证明可以证明m以上说明：变压器效率最高时，铁损与铜损相等。以上说明

9、：变压器效率最高时，铁损与铜损相等。按负荷率按负荷率来选变压器来选变压器容量容量节能节能m智能建筑及自动化研究所5.5.变压器接线：三相电力变压器原边与副边的接线方式变压器接线：三相电力变压器原边与副边的接线方式第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗零序谐波的概念：三相四线制供电系统零线中的谐波。零序谐波的概念：三相四线制供电系统零线中的谐波。（1 1）Y-YY-Y0 0接线接线-电源质量差，严格禁止使用电源质量差，严格禁止使用 A.A.三相负载不对称时，中线上有电流流过，中性点偏移，波形畸变。三相负载不对称时，中线上有电流流过，中性点偏移，波形畸变。 B.B.当三相负载存在谐波

10、时，则零序谐波非常严重，铁心涡流热损耗当三相负载存在谐波时，则零序谐波非常严重，铁心涡流热损耗加重。加重。（2 2） 接线接线-电源质量优越电源质量优越当三相负载非线性，次级回路产生谐波，及存在当三相负载非线性，次级回路产生谐波，及存在零序谐波零序谐波时，三角形连时，三角形连接的原边绕组感应出电动势，产生等量反向磁通与之相抵消。减小接的原边绕组感应出电动势，产生等量反向磁通与之相抵消。减小 了铁心涡流热损耗。了铁心涡流热损耗。测试结果表明：该种接线在次级回路产生谐波严重时，原边谐波畸变测试结果表明：该种接线在次级回路产生谐波严重时，原边谐波畸变率小于率小于2%2%；当次级负载不对称时，原边相电

11、压最大偏移度为；当次级负载不对称时，原边相电压最大偏移度为0.6%0.6%。Y-YY-Y0 0接线：考虑到中性点偏移及谐波，不允许变压器满负荷运行。接线：考虑到中性点偏移及谐波，不允许变压器满负荷运行。 接线：变压器可以满负荷运行。接线：变压器可以满负荷运行。0Y0Y0Y智能建筑及自动化研究所6.6.变压器运行温度变压器运行温度第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗 变压器的名牌参数：额定损耗变压器的名牌参数：额定损耗 是指在额定负载下是指在额定负载下75 75 时的时的功率损耗。当功率损耗。当 时的功率损耗时的功率损耗 的换算公式为：的换算公式为：KPKKPP)31076. 0

12、(上式可见，变压器每降低上式可见，变压器每降低1 1 时，功率损耗下降时，功率损耗下降0.32%0.32%，所以降低变压所以降低变压器运行温度，是一个好的节能运行方案。器运行温度，是一个好的节能运行方案。KP节能方法：节能方法：在油冷基础上，加变频风机，根据变压器负荷大小在油冷基础上，加变频风机，根据变压器负荷大小进行变频调速，来降低变压器运行温度。进行变频调速，来降低变压器运行温度。智能建筑及自动化研究所7.7.功率因数功率因数（1 1）变压器的功率因数引起损耗情况）变压器的功率因数引起损耗情况当负载有功功率不变时，负载的功率因数不同，变压器损耗也当负载有功功率不变时，负载的功率因数不同，变

13、压器损耗也不同。其有功损耗为：不同。其有功损耗为：KNTPSPKP)cos1cos1 ()(221222第三节第三节. . 一一. . 变压器损耗变压器损耗1cos2cosKNTQSPKQ)cos1cos1 ()(221222式中式中 、 -提高功率因数前、后的数值。提高功率因数前、后的数值。 -有功功率有功功率同理，无功损耗降低值：同理，无功损耗降低值：（2 2）传输线路）传输线路 减少传输线路上的无功损耗，可节能减少传输线路上的无功损耗，可节能 - -无功功率无功功率 - -线电压线电压PQLU智能建筑及自动化研究所，上式中：上式中：22LURP22LURQ第三节第三节. . 一一. .

14、变压器损耗变压器损耗分别为线路上传输有功功率、无功分别为线路上传输有功功率、无功功功率所引起的损耗。前者不能改变，后者可通过提高功率因数补偿。率所引起的损耗。前者不能改变，后者可通过提高功率因数补偿。节能办法：节能办法： （1 1）提高设备的功率因数；）提高设备的功率因数； （2 2）加补偿装置。）加补偿装置。 （3 3）具体的规定：）具体的规定：10KW10KW设备就地补偿，小于设备就地补偿，小于10KW10KW 集中补偿，但超过集中补偿，但超过20M20M时，需就地补偿。时，需就地补偿。智能建筑及自动化研究所1.1.运行于高效率点：负载率为运行于高效率点：负载率为75%75%。同时采取如下

15、措施。同时采取如下措施（1 1）采用低损耗变压器）采用低损耗变压器第三节第三节. . 二二. .经济运行方式经济运行方式智能建筑及自动化研究所（2）.调整负荷曲线调整负荷曲线第三节第三节. . 二二. .经济运行方式经济运行方式降低一次侧电压，减少损耗降低一次侧电压，减少损耗 A.线路损耗，设备损耗线路损耗，设备损耗 B.减少变压器铁损，见表减少变压器铁损，见表1-9智能建筑及自动化研究所调整负荷曲线调整负荷曲线曲线形状系数：曲线形状系数：KK=1铜损为铜损为100%，K=1.05时增加时增加10%，.K=1.1时增加时增加21%，K=1.2时增时增加加44%。 调整用电峰谷负荷，能有效降低铜

16、损。调整用电峰谷负荷，能有效降低铜损。 峰谷电价是节能的好办法。峰谷电价是节能的好办法。第三节第三节. . 二二. .经济运行方式经济运行方式智能建筑及自动化研究所2.2.变压器并联运行变压器并联运行第三节第三节. . 二二. .经济运行方式经济运行方式（1 1）. .变压器并联运行变压器并联运行 目的：调整负荷（节能），检修方便。目的：调整负荷（节能），检修方便。 台数不宜过多，过多时容量变小，效率低。台数不宜过多，过多时容量变小，效率低。（2 2）并联运行的条件）并联运行的条件A.A.空载时，各变压器二次电压、相位相同，无环流！空载时，各变压器二次电压、相位相同，无环流！B.B.负载时，各

17、自分担的电流与各自容量成正比，各个变压器负载电流负载时，各自分担的电流与各自容量成正比，各个变压器负载电流同相位。同相位。C.C.接线方式相同接线方式相同智能建筑及自动化研究所3.3.使用分接开关，降压运行使用分接开关，降压运行第三节第三节. . 二二. .经济运行方式经济运行方式 变压器过压变压器过压5%5%，铁损增加，铁损增加15%15%，过压，过压10%10%铁损增加铁损增加50%50%。对于冷扎硅钢片过压对于冷扎硅钢片过压5%5%，空载电流增加一倍。，空载电流增加一倍。 有些配电变压器负载率低：有些配电变压器负载率低：0.1-0.30.1-0.3，可以降低，可以降低5%5%运行。运行。节电率相当客观。节电率相当客观。 0.950.95额定电压电动机运行最经济。额定电压电动机运行最经济。4.4.均衡变压器负荷均衡变压器负荷 多个变压器负载均衡时，损耗最小。多个变压器负载均衡时，损耗最小。5.5.防止变压器过载防止变压器过载 过载：加大铜损，温升减低绝缘寿命。过载：加大铜损，温升减低绝缘寿命。 运行温度每升高运行温度每升高8 8 ，寿命降低，寿命降低50%50% 变压器正常寿命变压器正常寿命2525年，很多变压器年，很多变压器1010年就报废了。年就报废了。智能建筑及自动化研究所6.6.保持三相平衡保持三相平衡 不平衡