干式變壓器損耗計算

簡(jiǎn)介：負荷曲線(xiàn)平均負荷系數越高，電能損耗越小，應選用損耗比較小的干式變壓器；負載曲線(xiàn)的平均負載系數越低，功率損耗越小，應選擇損耗比較大的干式變壓器。將負載曲線(xiàn)的平均負載系數乘以大于1的倍數，通常為1-1.3，作為負載系數，以獲得較佳效率，然后根據 b=(1/r) 1/2計算干式變壓器的損耗比。關(guān)鍵詞：干式變壓器1。干式變壓器損耗計算公式(1)有功損耗： p=P0 KT 2pk-(1) (2)無(wú)功損耗： q=Q0 KT 2qk-(2) (3)綜合功率損耗： pz=In qk uk% sn公式：q0——空載無(wú)功損耗(kvar) p0——空載損耗(kw) pk——額定負載損耗(kw) sn——干式變壓器額定容量(kva)i00Uk% ——短路電壓百分比——平均負荷系數kt ——負荷波動(dòng)損耗系數qk——額定負荷泄漏功率(kvar) kq——無(wú)功經(jīng)濟當量(kw/kvar)上式中各參數的選擇閾值：(1)取kt=1.05(2)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)6 kV ~ 10 kV降壓干式變壓器取系統較小負荷時(shí)，其無(wú)功等效KQ=0.1 kW/Kvar；(3)對于農用干式變壓器，干式變壓器的平均負載系數為=20%。工業(yè)企業(yè)實(shí)行三班制，=75%為佳；(4)干式變壓器運行小時(shí)數t=8760 h，較大負荷損失小時(shí)數：t=5500h；(5)干式變壓器空載損耗P0、額定負載損耗PK、I0%和UK%見(jiàn)產(chǎn)品數據。2.干式變壓器損耗特點(diǎn)P 0——空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；磁滯損耗與頻率成正比。與較大磁通密度的磁滯系數的冪成正比。渦流損耗與頻率、較大磁通密度和硅鋼片厚度的乘積成正比。PC——負載損耗主要是負載電流通過(guò)繞組時(shí)的電阻損耗，一般稱(chēng)為銅損。其大小隨負載電流而變化，并與負載電流的平方成正比。(用標準線(xiàn)圈溫度的換算值表示)。干式變壓器的溫度也會(huì )影響負載損耗。同時(shí)，負載電流引起的漏磁通會(huì )在繞組中產(chǎn)生渦流損耗，在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。干式變壓器總損耗P=P0 PC干式變壓器損耗比P=P0 PC/P0干式變壓器效率=pz/(pz p)，以百分比表示；其中pz為干式變壓器二次側的輸出功率。3.干式變壓器節能技術(shù)推廣1)推廣使用低損耗干式變壓器；(1)鐵心損耗的控制干式變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在干式變壓器的鐵心疊片中，主要是由交變磁力線(xiàn)通過(guò)鐵心而產(chǎn)生的磁滯和渦流引起的。干式變壓器鐵芯較早使用的材料是易磁化和退磁的軟熟鐵。為了克服磁路中周期性磁化引起的磁阻損失和交變磁通切割鐵芯引起的渦流，干式變壓器的鐵芯采用鐵線(xiàn)束而不是整塊鐵制成。1900年左右，發(fā)現在鐵中加入少量的硅或鋁，可以大大降低磁路損耗，增加磁導率，增加電阻率，減少渦流損耗。經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，用0.35 mm厚的硅鋼片代替鐵絲制作干式變壓器鐵芯。近年來(lái)，世界各都在積極研究和生產(chǎn)節能材料。干式變壓器的鐵心材料已經(jīng)發(fā)展到較新的節能材料——非晶磁性材料如2605S2，非晶合金鐵心干式變壓器應運而生。2605S2制成的干式變壓器鐵損僅為硅鋼干式變壓器的1/5，鐵損大大降低。 #p#分頁(yè)標題#e#

(2)干式變壓器系列的節能效果上述非晶合金鐵芯干式變壓器具有低噪聲、低損耗等特點(diǎn)。其空載損耗僅為常規產(chǎn)品的1/5，完全密封免維護，運行成本極低。我S7系列干式變壓器是1980年以后引進(jìn)的。其效率高于SJ、SJL、SL、SL1系列干式變壓器，負載損耗也較高。80年代中期設計生產(chǎn)S9系列干式變壓器，價(jià)格平均比S7系列高20%，空載損耗平均比S7系列低8%，負載損耗平均低24%。而且家在1998年底之前就明確淘汰了S7和SL7系列，并推廣應用了S9系列。S11是目前廣泛使用的低損耗干式變壓器。S11干式變壓器的繞線(xiàn)鐵芯改變了傳統的疊片鐵芯結構。硅鋼片連續軋制，鐵芯無(wú)縫，大大降低了磁阻，空載電流降低60 ~ 80，提高了功率因數，降低了電網(wǎng)線(xiàn)損，提高了電網(wǎng)供電質(zhì)量。連續纏繞充分利用硅鋼片的取向，空載損耗降低20 ~ 35%。運行時(shí)噪聲級降低到30 ~ 45 dB，保護環(huán)境。S11系列非晶合金鐵心配電干式變壓器空載損耗比S9系列低75%左右，但價(jià)格平均只比S9系列高30%，負載損耗與S9系列干式變壓器相當。2)選擇與負荷曲線(xiàn)匹配的干式變壓器案例分析：配電干式變壓器容量選擇 A，干式變壓器效率較高時(shí)根據負荷率M選擇。當建筑物計算負荷確定后，配電干式變壓器總裝機容量為S=PJS/ B COS 2 (KVA) (1)式Pjs ——建筑物計算有功負荷KW；cos2——補償后的平均功率因數不小于0.9；s roxb ——干式變壓器的負載率因此，干式變壓器容量的較終確定在于選擇干式變壓器的負載系數b。我們知道，當干式變壓器的負載率為 b= m=(1/r) 1/2時(shí)，效率較高。(2)R=PKH/Po(即干式變壓器損耗比)型Po——干式變壓器空載損耗；PKH——干式變壓器的額定負載損耗，或銅損和短路損耗。以產(chǎn)SGL型電力干式變壓器為例，其較優(yōu)負荷率計算如下：表產(chǎn)SGL型電力干式變壓器較優(yōu)負荷率m容量(KVA) 50063080010012501600空載損耗(W) 1850210

02400280033503950負載損耗(瓦)48505650750092001100013300損耗比R2.622.693.133.203.283.37較佳負荷率βm61.861.056.655.255.254.5由表可見(jiàn)，如果以βm來(lái)計算干式變壓器容量，必將造成容量過(guò)大，使用戶(hù)初期投資大量增加。其原因Pjs是30分鐘平均較大負荷P30的統計值，例如民用建筑的用電大部分時(shí)間實(shí)際負荷均小于計算負荷Pjs，如果按βm計算干式變壓器容量則不可能使干式變壓器運行在較高效率βm上，這樣不僅不能節約電能且運行在低β值上，則消耗更多的電能，因此按干式變壓器的較佳負荷率βm來(lái)計算干式變壓器的容量是不合理的。B、按干式變壓器的年有功電能損耗率較小時(shí)的節能負荷率βj計算容量由于實(shí)際負荷總在變化，無(wú)法精確計算出干式變壓器的電能損耗。然而對于某類(lèi)電力用戶(hù)，它的較大負荷利用小時(shí)數，較大負荷損耗小時(shí)數可依據同類(lèi)用戶(hù)統計數據來(lái)近似計算。干式變壓器的年有功電能損耗可按下式估算△Wb＝PoTb PKH(Sjs/S2e) τ＝PoTb PKHβ τ(3)式中β——計算負荷率，等于干式變壓器的計算視在容量Sjs與額定容量Seb之比Tb——干式變壓器年投運時(shí)間τ——年較大負荷損耗時(shí)間，可由年較大負荷利用時(shí)數Tm查T(mén)m-τ關(guān)系曲線(xiàn)。用戶(hù)電力負荷消耗的年有功能為：W＝βSebcosφTm(4)則干式變壓器的年有功電能消耗率為：△W＝△Wb/W＝（PoTb PKHβ τ）/βSebcosφTm(5)令d△Wdβ＝0求出干式變壓器年有功電能損耗率較小時(shí)的節能負荷率βj；βj＝（PoTb/PKHτ）1/2＝（Tb/τ）1/2*βM(6)即配電干式變壓器按照節能負荷率βj計算容量時(shí)，其年有功電能損耗率較小。由式(6)可見(jiàn)，干式變壓器的節能負荷率與年較大負荷損耗時(shí)間有關(guān)，τ越低βj越高。然而由于Tm值及Tm值所對應的τ值，對于高層民用建筑還沒(méi)有這方面的統計資料，可參考工業(yè)企業(yè)的類(lèi)似資料。Tb按7500h，而根據高層民用建筑的不同功能，τ值在2300-4500范圍內選取，因此βj=(1.3-1.8)βM。從表(1)干式變壓器的較佳負荷率βM值，可求出節能負荷率βj。對于高層寫(xiě)字樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時(shí)間均處于輕載，其電力負荷的運行特點(diǎn)，相當于工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)，干式變壓器的節能負荷率βj=0.85-0.98；對于高層賓館及高層建筑中以商業(yè)為主的大廈，其相當于工業(yè)企業(yè)的兩班制生產(chǎn)，干式變壓器的節能負荷率βj=0.71-0.85。由此可見(jiàn)，按節能負荷率計算干式變壓器的容量，要小于按較佳負荷率所計算的干式變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省。C、按干式變壓器的經(jīng)濟負荷率計算容量上節分析可知按年有功電能損耗率較小時(shí)的節能負荷率βj計算干式變壓器的容量有利于節省初投資。然而相當于二班制運行特點(diǎn)的高層建筑中的配電干式變壓器，按βj計算出的容量還是偏大，必將增加用戶(hù)的一次性投資。如何能做到既能節省一次性投資，又能使電能損耗小，或者說(shuō)能否做到初投資省和電耗小這對矛盾在干式變壓器運行在負荷率的某一區域內獲得相對統一，下面我們對干式變壓器的年有功電能損耗率公式作進(jìn)一步的分析。對同一干式變壓器，在某一負荷率β運行情況下的年有功電能損耗率如式(5)，而在節能負荷率下的年有功電能損耗率為：△Wj＝（PoTb PKHβ2jτ）/βjSebcosφTm(7)用(5)式的兩邊除以(7)式的兩邊，并用(6)式代入，整理后得：△W/△Wj＝1/2（β/βj βj/β）(8)上式為干式變壓器運行在某一負荷率β時(shí)的年有功電能損耗率相對于運行在節能負荷率βj時(shí)的年有功電能損耗率隨相對節能負荷率變化的函數關(guān)系。該式中當β＝βj時(shí)，△W/△Wj＝1，當β＞βj或β＜βj時(shí)，△W/△Wj均大于1。當β/βj從1.0增加到1.3，增加30時(shí)，△W/△Wj從1.0增加到1.035，只增加了3.5；當β/βj從2.0增加到2.3，增加15時(shí)，△W/△Wj從1.25增加到1.37，增加了9.6?？梢?jiàn)在β/βj的低值區，△W/△Wj的增加值相對于β/βj的增加值是非常微小的，且增加的速率也是很小的，也就是說(shuō)，在該區域中，我們用微小的年電能損耗率增加值來(lái)?yè)Q取干式變壓器的容量的較大減小使得一次性投資的明顯降低，因此，我們選擇相對節能負荷率β/βj在1-1.3范圍內，即經(jīng)濟負荷率為：βjj＝(1～1.3)βj(9)我們按經(jīng)濟負荷率βjj選出的干式變壓器容量，要比按節能負荷率βj選出的干式變壓器容量降低一級，由此而節約的初投資遠大于配電干式變壓器的年有功電能損耗費用，做到了經(jīng)濟性與節能性這對矛盾的相對統一，顯然這是一種既科學(xué)又經(jīng)濟合理的方法。這里討論的配電干式變壓器容量的計算方法，主要是針對高層建筑中所使用的干式變壓器，即使用干式或環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器，然而該方法也適用于使用其他配電干式變壓器的場(chǎng)合。結論：①負載曲線(xiàn)的平均負載系數越高，為達到損耗電能越小，要選用損耗比越小的干式變壓器；負載曲線(xiàn)的平均負載系數越低，為達到損耗電能越小，要選用損耗比越大的干式變壓器。②將負載曲線(xiàn)的平均負載系數乘以一個(gè)大于1的倍數，通?？扇?-1.3，作為獲得較佳效率的負載系數，然后按βb＝（1/R）1/2計算干式變壓器應具備的損耗比。③對于實(shí)際負載，干式變壓器本身應具有較佳的損耗比，而且總損耗較小，即空載損耗與負載損耗之和要盡可能地小。#p#分頁(yè)標題#e#

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