配電干式變壓器的節能計算

根據實(shí)測負荷分布數據和微軟Excel繪制的干式變壓器日負荷曲線(xiàn)，計算出負荷的動(dòng)態(tài)功率損耗。在此基礎上，詳細計算了“移峰填谷”、“低谷用小型干式變壓器代替大型干式變壓器”、“同容量或大容量節能型干式變壓器代替耗能干式變壓器”等方案。較后，給出了新型干式變壓器投資和二氧化碳減排的簡(jiǎn)單回收期。目前，全球變暖和溫室氣體減排已成為全世界高度關(guān)注的話(huà)題。節能減排將對家發(fā)展模式和電氣工作的理念和方法產(chǎn)生深遠影響。家發(fā)改委/世界銀行/全球環(huán)境基金中節能促進(jìn)項目辦公室已將歷年節能節電實(shí)施項目匯編成冊《中合同能源管理節能項目案例》 [1]。本文將按照書(shū)中的思路進(jìn)行配電干式變壓器節能方案的選擇和計算：節能環(huán)保創(chuàng )造節能經(jīng)濟效益實(shí)現節能投資限期回收。1節能的環(huán)境效應和經(jīng)濟效益信息來(lái)自：輸配電設備網(wǎng)絡(luò )

電能是二次能源，大部分是燃燒煤、石油、天然氣等化石能源產(chǎn)生的，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳氣體排入大氣。當今世界的主流觀(guān)點(diǎn)是二氧化碳的排放和積累導致全球變暖。除上述碳氫化合物外，產(chǎn)生電能的一次能源還包括核裂變材料、水力、太陽(yáng)能、風(fēng)力等。其他一次能源可以根據發(fā)熱量換算成標準煤(標準煤發(fā)熱量為29 307 kJ/kg)，然后根據上述一次能源在我發(fā)電中的比例，綜合給出：

A.標準煤/電的換算系數=0。399噸標準煤/兆瓦時(shí)；

B.二氧化碳/電排放系數=0。226 . 8t碳/兆瓦時(shí)，計算結果是二氧化碳中的碳含量，所以通常稱(chēng)為碳排放系數；

C.二氧化硫/標準煤排放系數=0。018噸標準煤；

D.總懸浮顆粒物/標準煤排放系數=0。014噸標準煤。信息來(lái)自：輸配電設備網(wǎng)絡(luò )

通過(guò)以上各種計算，可以定量得出節能的環(huán)境效應。近年來(lái)，節能減排的要求日益突出和嚴格。因此，在選擇配電干式變壓器節能方案時(shí)，應綜合考慮設備運行的能耗和一次性投資的大小，不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)來(lái)節約一次性投資。為了環(huán)境與投資的協(xié)調，節能改造投資應在合理的投資回收期內用運行節能的經(jīng)濟效益進(jìn)行補償[1]。數學(xué)公式表示為：

所謂簡(jiǎn)單回收期，就是在計算回收期時(shí)不考慮銀行的貼現率、價(jià)格、資本投資效益等動(dòng)態(tài)因素。簡(jiǎn)單回收期的范圍一般在5年左右或者稍長(cháng)一些，一些耐用設備和器材的回收期可以更長(cháng)。干式變壓器的使用壽命高達20年，考慮到投資者的承受能力，使用壽命作為回收期是不合適的。Micrsoft Excel電子表格軟件[2]用于節能方案的計算和以下各節表格和曲線(xiàn)的制作。

2干式變壓器負荷曲線(xiàn)的繪制干式變壓器節能方案實(shí)施后經(jīng)濟效益的計算方法有很多，其中較簡(jiǎn)單的方法就是用電能表測量節能方案實(shí)施前后同期有功功率損耗的差異。這種方法本質(zhì)上是測量穩態(tài)損耗的差異。下面將介紹一個(gè)更準確的節能cal #p#分頁(yè)標題#e#

即有功負荷日分布曲線(xiàn)反映了一天24小時(shí)內有功負荷的動(dòng)態(tài)變化，即負荷的波動(dòng)或峰谷分時(shí)情況的變化。曲線(xiàn)的橫坐標是以h為單位的測量周期，縱坐標是以kW為單位的有功功率平均值。有功電能表(watt-hour meter)是用來(lái)記錄每1 h電能增量的，因為測量時(shí)間間隔為1 h，所以電能增量的kW h數正好等于1 h內有功功率的平均kW數

在日負荷曲線(xiàn)中，1 h內的負荷視為穩定負荷，而一天中各時(shí)段的變化負荷視為動(dòng)態(tài)負荷，一方面可以簡(jiǎn)化損耗計算，另一方面也符合干式變壓器繞組和鐵芯發(fā)熱損耗的實(shí)際情況。對于壓縮機來(lái)說(shuō)，短時(shí)峰值負荷不是繞組和鐵芯溫度較高的原因，只有持續0的平均負荷。5 h及以上可導致穩定的溫升。因此，可以規定平均值每1小時(shí)測量一次.下面介紹如何利用有功負荷日分布的實(shí)測數據和微軟Excel的繪圖功能繪制日負荷曲線(xiàn)。詳情請訪(fǎng)問(wèn)：輸配電設備網(wǎng)

2.二月負荷曲線(xiàn)

標準月平均值按30天720小時(shí)計算，其中工作日為22天，占24 22=528小時(shí)；公休日為8天，占24 8=192 h，工作日較好期日負荷曲線(xiàn)相當于22小時(shí)月負荷曲線(xiàn)，公休日較好期日負荷曲線(xiàn)相當于8小時(shí)月負荷曲線(xiàn)。

與日分布曲線(xiàn)不同，月負荷曲線(xiàn)不是按日、小時(shí)前后的時(shí)間順序排列的。如果要逐日繪制月負荷分布曲線(xiàn)，會(huì )使數據測量工作非常復雜，使月負荷曲線(xiàn)的數據表過(guò)大。月負荷曲線(xiàn)可以根據1月份典型工作日和公共節假日的日負荷曲線(xiàn)繪制。月負荷

分布曲線(xiàn)以全月時(shí)段(720 h) 為橫坐標，以各時(shí)段的負荷(kW) 為縱坐標， 按負荷大小降序排列， 降序排列更容易看出負荷的變化趨勢。具體做法如下：

a. 選擇典型工作日負荷數據：分布曲線(xiàn)的數據作為典型工作日的有功負荷的數據。

b . 鍵入典型公休日負荷測量數據： 典型公休日有功負荷的測量值。

c . 工作日和公休日數據的合并：工作日的時(shí)段值為22 h，公休日的時(shí)段值為8 h。同時(shí)，把B2：B25和C26： C49 中的數據復制到F2：F49 中。

d . 將F 列的數據進(jìn)行降序排列。

e . 計算月負荷曲線(xiàn)的橫坐標值： 將E 列作為月負荷曲線(xiàn)的時(shí)間坐標列， 按E 列和F 列數據作出有功負荷月分布折線(xiàn)散點(diǎn)曲線(xiàn)。

3 干式變壓器穩態(tài)損耗和動(dòng)態(tài)損耗的計算

4 移峰填谷的節能效益

移峰填谷是改變部分負荷的用電時(shí)間， 將高峰負荷分出一部分改在低谷時(shí)運行。移峰填谷可以減少干式變壓器的損耗， 使用電單位產(chǎn)生一定的節能效益。

4 . 從單元格J51、J53 可見(jiàn)日負荷的平均值仍為87 . 8 kW， 穩態(tài)損耗也仍為0 . 513 5 kW。但由于移峰填谷后的日負荷分布趨于平穩， 可以預見(jiàn)動(dòng)態(tài)損耗和負載波動(dòng)損耗系數KT將比移峰填谷前減少。移峰填谷后的動(dòng)態(tài)計算詳見(jiàn)表1 的K列， Excel 計算方法同H 列， 移峰填谷后動(dòng)態(tài)日節電功率為： #p#分頁(yè)標題#e#

4 . 2 S5 - 315 ～ 1 600 kV·A 油浸干式變壓器的系列計算

4 . 3 計算結果分析

a . 移峰填谷時(shí)不更換干式變壓器， 也不對干式變壓器的結構進(jìn)行改造， 所以鐵損P0的影響在移峰填谷前后互相抵消。

b . 移峰填谷節能的實(shí)質(zhì)在于使負荷分布更加均衡、動(dòng)態(tài)負載系數βdt值下降， 因此干式變壓器的負載損耗也隨之下降。

c . 本文設計的移峰填谷方案意味著(zhù)由8 h 的一班制高峰運行轉變?yōu)? × 6 h 的二班制運行， 班次的增加如果涉及生產(chǎn)人員或值班人員的增加， 即使對于年節電達6 938. 6 kW·h 的1 600 k·VA 干式變壓器， 其經(jīng)濟效益仍難以彌補人力成本的增加， 這在實(shí)施移峰填谷前應加以考慮。

5 低谷時(shí)改用小干式變壓器的節能效益

  5 . 1 計算公式

購置一臺S9 小干式變壓器在低谷時(shí)替代S5 大干式變壓器運行。先先將表1B 列的負荷值分為低谷和高峰兩時(shí)段列于L 列， 其中S5 大干式變壓器在8 ～ 16 高峰時(shí)段運行9 h; S 9小干式變壓器在17 ～ 24、1 ～ 7 低谷時(shí)段運行15 h。大小干式變壓器分段運行后的日節電量的動(dòng)態(tài)計算公式為： 信息來(lái)源:

5 . 2 315 kV·A 單臺油浸干式變壓器的計算

這里大干式變壓器選S5 - 315 kV·A， 小干式變壓器根據負荷大小選S9 - 50 kV·A。表1 中L 46 為(13) 式年節電量的計算結果。

  5 . 3 315 ~ 1 600 kV·A 油浸干式變壓器的系列計算 信息來(lái)自:

這里大干式變壓器選S5 - 315 ～ 1 600 kV·A， 低谷時(shí)相應小干式變壓器分別選S9 - 50 ～ 200 kV·A 。表2 第25 ~ 28 行分別為S5 - 315 ～ 1 600 kV·A與S9 - 50 ～ 200 kV·A 干式變壓器低谷動(dòng)態(tài)負載電能損耗(kW·h)、S5 、S9 大小干式變壓器低谷空載電能損耗差值(kW·h)， 以及大小干式變壓器低谷時(shí)段年節電量(kW·h)。

5 . 4 計算結果分析

a . 低谷時(shí)改用S9 的小型干式變壓器代替大干式變壓器運行， 由于大、小干式變壓器的鐵損P0值不相同， 所以應考慮鐵損的影響， 從表2 計算結果可以看出負載損耗不減反升。 信息來(lái)自:

b . 低谷時(shí)改用S9 小干式變壓器代替大干式變壓器運行時(shí)， 負載損耗是由β 2 Pk決定的， 盡管小干式變壓器的Pk比大干式變壓器的小一些， 但小干式變壓器的額定容量Se的平方值比大干式變壓器小得多， 致使同等負荷下小干式變壓器的β 2 比大干式變壓器大很多。 信息來(lái)自:

c . 更換小干式變壓器需要一定的投資， 投資費用詳見(jiàn)表2 第13 行， 第29 行投資回收期的計算結果為3 . 0 ～ 4 . 2 年， 可以看出， 低谷時(shí)改用S9 小干式變壓器代替大干式變壓器的經(jīng)濟效益是十分明顯的。 信息來(lái)

6 S5 干式變壓器更換成同容量或容量大一級S9 干式變壓器的節電計算  

6 . 1 負荷不變時(shí)， 老式的S5 干式變壓器更換成同容量的S9 節能干式變壓器  #p#分頁(yè)標題#e#

6 . 2 負荷不變時(shí)， 老式的S5 干式變壓器更換成容量大一級的S9 節能干式變壓器 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

6 . 3 計算結果分析 信息來(lái)自:

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