电力变压器台数和容量的最佳方案设计

1、文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.Oword版本可编辑.欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.Oword版本可编辑.欢迎下载支持.编号:课程设计（2011级本科）题 目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计系（部）院：物理与机电工程学院专 业:作者姓名:指导教师:完成日期:电气工程及其自动化谭小峰刘永科职称：副教授2014 年 7 月 1 日二O一四年七月目录.4%、1刖百 TOC o 1-5 h z 设计任务书1基础资料32主接线方案的选择43变压器的选择5变压器容量的选择5变压器台数的选择54方案中变压器容量的经济

2、比较5变压器经济比较5综合费用比较7动态比较7附电气主接线图9全文总结10前言变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重 要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度， 取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力， 取决于与之相联结的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电 可靠性要求的高低，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件 等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平 大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断 降低；乂国家节能减排政

3、策，鼓励企业开展经济运行工作；建设、扩建和变压器增 容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完 善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制 度，作者认为一般都应考虑如下因素：(1)变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电 设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压 器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为 扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好 投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。(2)对于供电区域内有重要用

4、户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电 检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和 二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的 70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足X-1的要求。河西学院本科生崛设计任务书设计题目电力变压器分数和容量的最佳方案设计作者姓名 惮小峰 学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业11级指导教师姓名、职称刘永科副教授任务下达日期2014年5月20日.设W溶设计内容一般变压器分数的选族原则是当工厂负载属于三级负载时，或只有极少量的一、二级负 载，并且可以从就近的其他供电点获取6-10

5、kv的独立备用电源时，可考虑装设一台主变压 器。如工厂的一、二级负荷所占比重较大，这时必须要装设两台变压器，而且在设计主要接 线时应考虑两台变乐器之间可互为备用，且在容量选择时要考虑至少满足一台故障或检修时 另一台能满足全部一、二级负荷的需要。其容量选择一般按变压器的额定容量S N S变压器所带的总计算负荷考虑（或满足一、二级负荷的要求）。原始资料：（1）电力系统简图如图所示。两路电源进线、变压器选两台。电力系统简图（2）选总用电负载S“ +Sn=6+j4MVA,则cose = 0.832。变压器一、二次侧电压为35kv、 10.5kvo（3）选用两种主接线及运行方式，两种不同型号的变压器进行

6、经济及技术比较。（4）年最大负载小时数为Tmax= 5500h,最大损耗所需利用小时T=4150h。（5）电价为1.0元/kwh（6）初选每台变压器容量按70%的总负载容量选择，即邑妙=5.05MK4.因为一、二级负载占总负载的70%。变压器允许过负载的倍数为1.10。（7）开关设备按最大负载选择。10kv引出线的保护装置动作时间设1.5s。（8）自然条件设计在地区为安徽省安庆市：海拔高度为40.9m,累计最热月平均温度为28.99，极端最高温度40.6P,极端最低为-12.5C,雷暴日数为44日/年文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.8word版本可编辑.欢迎

7、下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.8word版本可编辑.欢迎下载支持.2.设计的基本要求.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量 计算，如。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。. 2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。3.论文（设计）进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5月316月4日2查阅有关

8、资料6月56月7日3阅读设计要求必读的参考资料6月86月10日4书写设计说明书6月11日L0上交设计成果6月19日4.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）1：陈衍,电力系统稳态分析（第三版）北京，中国电力出版社，20072：何仰赞，温增银.电力系统分析第三版M,武汉，华中科技大学出版社,20023：陈悦.电气工程毕业设计指南电力系统分册M,北京，中国水利水电出版社,2008 ：教 研 室 意 见负责人签名：年 月 日学 院 意 见负责人签名：年 月 日电力变压器台数和容量的最佳方案设计变压器是变电所、发电厂和输配电网络的主要电气设备，合理选择电气设备 是保证电力系统运行可靠、安全的首要

9、任务。以变压器这个电器元件为例满足其 技术性要求的同时还应考虑综合经济性选择电器设备。为此，选择两种以上变压 器容量进行综合经济比较确定其最佳方案。一、基础资料一般变压器台数的选族原则是当工厂负载属于三级负载时.，或只有极少量的 一、二级负载，并且可以从就近的其他供电点获取6-10kv的独立备用电源时， 可考虑装设一台主变压器。如工厂的一、二级负荷所占比重较大，这时必须要装 设两台变压器，而且在设计主要接线时应考虑两台变压器之间可互为备用，且在 容量选择时要考虑至少满足一台故障或检修时另一台能满足全部一、二级负荷的需求。其容量选择一般按变压器的额定容量S 2 Sg变压器所带的总计算负荷考虑（或

10、满 足一、二级负荷的要求）。（1）电力系统简图如图所示。两路电源进线、变压器选两台。 电力系统简图（2）选总用电负载5“+5口=6+）4出公,则。$0 = 0.832。变压器一、二次侧电压 为 35kv 10.5kvo（3）选用两种主接线及运行方式，两种不同型号的变压器进行经济及技术比较。（4）年最大负载小时数为= 5500h ,最大损耗所需利用小时r=4150h。（5）电价为L0元/kwh（6）初选每台变压器容量按70%的总负载容量选择，即S* =5.05MK4 .因为一、二级负教占总负教的70%o变压器允许过负载的倍数为1. 10。（7）开关设备按最大负载选择。10kv引出线的保护装置动作

11、时间设L 5s。（8）自然条件设计在地区为安徽省安庆市：海拔高度为40. 9m,累计最热月平 均温度为28.9C,极端最高温度40.6C,极端最低为-12. 5C,雷暴日数为44 日/年文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.8word版本可编辑.欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑,欢迎下载支持.4word版本可编辑.欢迎下载支持.二、主接线方案的选择（1）电气主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（2）采用双母线接线停电的机会减少了，必须的停电时间缩短了，运行的可 靠性和灵活性有了显著的提高。另外，在扩建时也可比较方便，

12、施工时可以不必 停电。采用外桥接线的优点是高压电气设备少、布置简单、造价低，但其可靠性不 是太高，切换操作比较麻烦，乂因为系统的一、二类负载占总负载的70%,故采 用全桥式接线可满足一、二类负载的要求。（3）采用全桥式双母线（图2-1）与采用外桥式双母线（图2-2）相比，第 一种方案明显比第二种方案运行更可靠，切换操作更灵活，但相对投资多一些， 故采用第一种方案。2-1全桥双母线接2-2外桥双母线接（4）（4）主接线的投资全桥式双母线（图2T）与采用外桥式双母线（图 2-2）相比 多两组高压断路器，故主接线的经济性比较差。但设备选择原 则，是正常运行的条件下选择，短路情况下校验。下面主要分析变

13、压器台数 和容量的选择方法。3UUUKVA,力/1UQ,阳力儿电小口力效力/%, YNdll段戏，至我才贝托 6 AUkW , 短路损耗为36.7kW,空载电流白分数为2%,参考价格为59.4万元（每台参考 价）。以上数据由表查得。初选方案二：选用SLZ-5OOO/35 （油浸自冷式或风冷式的三相有教调压变压 器），额定容量为5000kVA, YNdll接线，阻抗电压为7%,空载损耗为13.5kW, 短路损耗为47.5kW,空载电流百分数为1.5%,参考价格为58万元（每台参考 价）。以上数据由参考文献查得。2、电力变压器台数的选择用电负载为51+52=6+/4加n人时，每种方案均选择两台变压

14、器，每台变压器正常运行时的负载容量为3.61 MV-A,正常变压器负教率为夕=5口/55=3,61/5 = 0.722。一台变压器停电或故障时，另一台必须承担一、二级负载。不正常运行状态下变压器负载率为4=3=半=1.。1,小于允 3和 5许过载倍数1.1。因此，每台变压器承担的最大负载为5.05MHA。四、方案中变压器容量的经济比较经济比较包括计算综合投资、计算年运行费用和所选方案综合比较的内容。 计算分析时，只考虑各个方案中不同的部分。1、变压器的经济比较（I）计算综合投资Z。综合投资包括变压器综合投资、配电装置综合投资、 输电线路综合投资等。配电装置综合投资有断路器、隔离开关、互感器等设

15、备的 投资。两种方案的配电装置综合投资、输电线路综合投资相差很小，故只考虑变 压器的综合投资。变木器的算合投资不仅包括变压器本身价格，还包括运输、现场安装、架构、 基础、铁轨、电缆等附加费用可用总Z。计算，Z。是变压器本身价格，35kV网 络取。=50100。变压器综合投资为Z,。选择SL7-5000/35的变压器方案一的综合投资Z。=| 1 + 六 |Z（）1 =59.4（1 + 50/100）=89.1 （万元）式中Z01一一方案一中变压器本身的价格。选择SLZ-5OOO/35的变压器方案二的综合投资Zn = 1 + yy Z）2 =58（1 + 50/100） = 87 （万元）式中Zo

16、2-一方案二中变压器本身价格。（2）计算年运行费用U。年运行费用包括设备折旧费、设置维修费和电能 损耗费三项费用。两种方案的配电装置、输电线路的年运行费用相差很小，故只 考虑变压器年运行费用。1）变压器的折旧费。方案一变压器SL7-5OOO/35的折旧费按综合投资的5.8%计算UTl=5.S%xZn =0.05x89.1=5.1678 （万元）方案二变压器SLZ-5OOO/35的折旧费按综合投资的5.8%计算= 5.8%xZr7 =0.058 X 87 =5.046 （万元）2）变压器的维护费用方案一变压器SL7-5OOO/35的维护费按综合投资的3%计算q =（2.2%4.2%）xZq =

17、3%x89.1 = 2.673 （万元）方案二变压器SLZ 5000/35的维护费按综合投资的3%计算。工=（2.2% 4.2%卜2门=3%x87 = 2.61 （万元）3）电能损耗费AA=（M + K，xAo）xT +仞+K,xAQk停）xr （kWh）式中 Kr无功当量，取O.lkWh/kvar：T-年运行小时数8760h；变压器的最大负教损耗小时40005000h,取4150ho26.75 + 0. lx x5000100 x8760 +方案一中变压器SL7-5000/35的电能损耗由式（4-7）得 36.7 + O.lx x5000 | j x4150100 人 5 J=14730+1

18、55110.66 = 30184Q66 （kWh）由式（4-7）中知方案一变压器SL7-5OOO/35的电能损耗费%.“ 二台数x损耗x电价=lxMx电价= 30.184x1.0 =30.184 （万元）方案二变压器SLZ-5OOO/35的电能损耗费A4?为=183960+178474.61 = 362434.61 （kWh）方案二变压器SLZ-5OOO/35的电能损耗费U.=台数x损耗x 电价=lxx电价=36.244 x 1.0 = 36.244 （万元）.综合费用（总费用）比较方案一总费用S=计算综合投资Z+计算年运行费用U,有=89.1+2.673+5.1678+30.184文档从网效

19、卡心住 口壬共蚣加琲跖vOrd版本可编辑.欢迎下载支持7word版本可编辑,欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.8word版本可编辑.欢迎下载支持.= 127.125 (万元)方案一总费用S,二计算综合投资Z+计算年运行费用U,有 一=87+5.046+2.61+36.244= 130.9 (万元).动态分析比较第一次投入运行的投资费用，方案一 SL7-5000/35比方案二SLZ-5OOO/35 多投入4.5696万元(96.940894.656)x2。年折旧维护费用方案一 SL7-5000/3比 方案二 SLZ-5OOO/35 多投入 0.36

20、96 万元(7.8404 7.656)x2。选用 SL7-5000/35 的年电能损耗费用比SLZ-5OOO/35的年电能损耗费用每年少12.12万元(30.184 -36.244)x2o由此看来，年电能损耗所需费用很大，则降低网络的意义非常大, 其措施要合理。当然，上述变压器选择不仅是投资和费用，还有供电贴费、容量 和占地费的项目，这里均没有考虑。由上面的分析计算可知，选用SL7-5000/35的综合投资费用是96.9408万元, 而选用SLZ-5000/35的综合投资费用是94.656万元；选川SL7-5000/35的年电能 损耗费用比SL乙5000/35的损耗电费用每年少12.12万元。

21、故多投资的的综合费 用可以从降低电能损耗加以补偿,经几年偿还初投资所需费用。为此SL7.5000/35 系列的变压器更具有经济性。综上所述，无论从技术要求或经济费用比较，选川 SL7-5000/35系列无载调压、片内散热的低损耗节能变压器为最佳方案。变压器 选择的经济结果见表4-6o表4-6变压器选择的经济比较(单位：万元/台)变压器型号变压器的 初投资变压器的综合 投资变压器的折 旧维护费变压器电能 损耗费综合费用SL7-5OOO/3559.489.17.840830.184127.125SLZ-5OOO/3558877.65636.244130.9本例以原始数据分析，原始条件不同则选择的一次方案不同。经过技术比较 和经济比较最后选择全桥双母