居民住宅小區(qū)供電的實(shí)施方案

馬小輝, 周和平

(華立儀表集團(tuán)股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

居民住宅小區(qū)供電的實(shí)施方案

馬小輝, 周和平

(華立儀表集團(tuán)股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

居民住宅小區(qū)的用電負(fù)荷變化很大,用電高峰時(shí),變壓器近乎處在滿載下運(yùn)行,低谷時(shí),又處在近乎空載下運(yùn)行,變壓器的有功和無功的功率損耗很大。為降低這部分功率損耗,介紹一種根據(jù)實(shí)際用電負(fù)荷來自動(dòng)調(diào)整變壓器的運(yùn)行臺(tái)數(shù)改變運(yùn)行容量的方法,以滿足用電負(fù)荷變化的需求,使變壓器基本處在負(fù)荷經(jīng)濟(jì)點(diǎn)上運(yùn)行。

住宅小區(qū); 供電方式; 功率損耗; 自動(dòng)投切

0 引 言

居民住宅小區(qū)的變壓器容量是根據(jù)用電最大負(fù)荷并留有一定裕量來選擇的。用電負(fù)荷測(cè)試表明,在用電高峰時(shí),變壓器基本上處在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,有功銅損耗與負(fù)荷電流的平方成正比地增加;低谷時(shí),變壓器基本上處在空載狀態(tài)下運(yùn)行,有功鐵損和勵(lì)磁無功被浪費(fèi)掉。無論如何選擇變壓器的容量都無法滿足實(shí)際負(fù)荷變化的需要,其根本原因是配電變壓器本身容量無法調(diào)整。目前,這種現(xiàn)象普遍存在。

本文結(jié)合具體實(shí)例,應(yīng)用優(yōu)化節(jié)能供電方式來解決目前現(xiàn)狀所存在的問題,以滿足用負(fù)荷變化的需求。

1 問題提出

某居民住宅小區(qū)采用兩臺(tái)500 kVA變壓器各自單獨(dú)供電方式。500 kVA變壓器的二次側(cè)額定電流為721 A,變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)是鐵損等于銅損,所帶的負(fù)荷為變壓器容量的45%～55%,考慮到變壓器的利用率和設(shè)備折舊,實(shí)際經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)確定在容量的60%,即500 kVA變壓器的負(fù)荷電流應(yīng)運(yùn)行在400 A左右。

分別對(duì)這兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)負(fù)荷電流進(jìn)行在線測(cè)試。500 kVA變壓器二次側(cè)負(fù)荷電流如表1所示。 從表1可見,高峰負(fù)荷出現(xiàn)在17:00～21:00,電流為522～705 A;低谷負(fù)荷出現(xiàn)在23:00～5:00,電流為72～150 A。變壓器運(yùn)行在這種負(fù)荷變化的情況下是很不經(jīng)濟(jì)的。

表1 500 kVA變壓器二次側(cè)負(fù)荷電流

2 供電方案調(diào)整

為減少運(yùn)行變壓器的有功和無功損耗,設(shè)想采用一臺(tái)小容量變壓器作為備用容量,在高峰段負(fù)荷時(shí)與500 kVA變壓器并列運(yùn)行;在平時(shí)段負(fù)荷時(shí)500 kVA變壓器單獨(dú)運(yùn)行;在低谷負(fù)荷時(shí)500 kVA變壓器停運(yùn),小容量變壓器獨(dú)立運(yùn)行,在滿足負(fù)荷變化需要的同時(shí),變壓器基本上達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。

待并變壓器容量選擇,除應(yīng)滿足并列運(yùn)行條件外,同時(shí)兼顧并列或獨(dú)立運(yùn)行時(shí),變壓器容量應(yīng)基本上運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷點(diǎn)。為保證兩臺(tái)容量不等的變壓器并列運(yùn)行時(shí),各自電流應(yīng)與額定電流成正比例分配,因此要求短路阻抗必須相等。從表1可看出,在19:00時(shí)最大負(fù)荷電流為705 A。根據(jù)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)選擇的要求,變壓器的二次側(cè)電流為

I2e=705/60%=1 175 A

待并變壓器計(jì)算容量為

故待并變壓器實(shí)際選擇容量為315kVA。變壓器參數(shù)如表2所示。

表2 變壓器參數(shù)

500 kVA變壓器一、二次側(cè)繞組的等值阻抗折合到0.4 kV側(cè),即

式中:ZL——變壓器等值阻抗;

RL——繞組電阻;

XL——繞組感抗;

Ud——短路電壓;

I2e——二次側(cè)額定電流;

K——一、二次側(cè)電壓變比。

315 kVA變壓器一、二次側(cè)繞組的等值阻抗折合到0.4 kV側(cè),即

因?yàn)樽儔浩骼@組感抗遠(yuǎn)大于電阻,為簡化計(jì)算,可以近似認(rèn)為阻抗角為90°,這樣兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行,就是兩個(gè)阻抗角相同的等值阻抗并列運(yùn)行。負(fù)荷電流分配如圖1所示。

圖1 負(fù)荷電流分配

當(dāng)最大負(fù)荷電流Imax=705 A時(shí),500、315 kVA變壓器各自分配到的負(fù)荷電流分別為

當(dāng)兩臺(tái)并列運(yùn)行變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)相等時(shí),負(fù)荷電流與其容量成比例進(jìn)行分配,同時(shí)驗(yàn)證了在高峰負(fù)荷時(shí),500kVA與315kVA變壓器并列運(yùn)行處在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)上。

3 運(yùn)行方案制定

為保證變壓器基本上運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷點(diǎn)上,在負(fù)荷高峰時(shí)段,315 kVA與500 kVA變壓器并列運(yùn)行;平時(shí)段,500 kVA變壓器單獨(dú)運(yùn)行;負(fù)荷低谷時(shí),315 kVA變壓器單獨(dú)運(yùn)行。

這樣,在高峰負(fù)荷時(shí),降低了變壓器的銅損有功損耗;低谷時(shí),降低了變壓器的勵(lì)磁無功損耗。供電運(yùn)行方式如圖2所示。

圖2 供電運(yùn)行方式

根據(jù)最大負(fù)荷電流,選擇采樣電流互感器變比KL=800/5;負(fù)荷調(diào)整器在兩臺(tái)變壓器投入運(yùn)行的電流整定值為

當(dāng)Idz1>3.3 A時(shí),兩臺(tái)變壓器投入運(yùn)行。500 kVA變壓器投入運(yùn)行的電流整定值為

當(dāng)Idz2>2.0 A且Idz2=3.3 A時(shí),500 kVA變壓器投入運(yùn)行。

315 kVA變壓器投入運(yùn)行的電流整定值Idz3為0～2.0 A時(shí),315 kVA變壓器投入運(yùn)行。

按事先制定的運(yùn)行方案,通過編程寫入到CPU中的只讀存儲(chǔ)器ROM中。負(fù)荷調(diào)整器動(dòng)作過程如下:

(1) 變壓器投入運(yùn)行,為防止過負(fù)荷,最好將500 kVA變壓器投入或兩臺(tái)變壓器都投入運(yùn)行,負(fù)荷調(diào)整器進(jìn)入自檢狀態(tài)正常后開始工作。

(2) 如果采樣到的負(fù)荷電流為3.3 A,負(fù)荷調(diào)整器首先檢測(cè)斷路器QF1、QF2的連動(dòng)接點(diǎn)Jd1、Jd2的狀態(tài)。如果是斷開的,立即發(fā)出合閘指令,將斷路器QF1、QF2合上,并檢測(cè)其連動(dòng)接點(diǎn)Jd1、Jd2是否在閉合狀態(tài),之后檢測(cè)斷路器QF3、QF4連動(dòng)接點(diǎn)Jd3、Jd4的狀態(tài);如果是接通的,下發(fā)切閘指令將斷路器QF3、QF4斷開,并檢測(cè)連動(dòng)接點(diǎn)Jd3、Jd4是否在斷開位置。這樣500 kVA變壓器投入運(yùn)行,315 kVA變壓器停運(yùn)。

(2) 當(dāng)采集到的負(fù)荷電流為0～2.0 A時(shí),負(fù)荷調(diào)整器同樣重復(fù)上述操作,首先檢測(cè)斷路器QF3、QF4的連動(dòng)接點(diǎn)Jd3、Jd4的狀態(tài)。如果是斷開的,立即發(fā)出合閘指令,將斷路器QF3、QF4合上,并檢測(cè)其連動(dòng)接點(diǎn)Jd3、Jd4是否在閉合狀態(tài),之后檢測(cè)斷路器QF1、QF2連動(dòng)接點(diǎn)Jd1、Jd2的狀態(tài);如果是接通的,下發(fā)切閘指令將斷路器QF1、QF2斷開,并檢測(cè)連動(dòng)接點(diǎn)Jd1、Jd2是否在斷開位置。這樣315 kVA變壓器投入運(yùn)行,500 kVA變壓器停運(yùn)。

(3) 當(dāng)采集到的負(fù)荷電流>3.3 A時(shí),負(fù)荷調(diào)整器檢測(cè)開關(guān)連動(dòng)接點(diǎn)Jd1、Jd2和Jd3、Jd4狀態(tài),如果在斷開位置,即發(fā)出合閘指令,將其合上并檢查連動(dòng)接點(diǎn)在閉合狀態(tài)。315 kVA和500 kVA兩臺(tái)變壓器均投入運(yùn)行,整個(gè)程序就這樣周而復(fù)始循環(huán)進(jìn)行。在整個(gè)操作過程中,如有異?，F(xiàn)象,負(fù)荷調(diào)整器會(huì)立即啟動(dòng)GPRS系統(tǒng),向主站或工作人員發(fā)出提示警報(bào)。

4 結(jié) 語

變壓器是按照住戶數(shù)量來選擇容量的,目前很多住宅小區(qū)長期沒有入住,變壓器幾乎空載運(yùn)行,造成大量電能浪費(fèi)。通過調(diào)整變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù),起到了帶載調(diào)容量的作用,使變壓器基本上處在負(fù)荷經(jīng)濟(jì)點(diǎn)上運(yùn)行。該辦法也可以運(yùn)用到企事業(yè)單位中,根據(jù)工作時(shí)間、休息時(shí)間、節(jié)假日時(shí)間的用電容量來調(diào)整變壓器的運(yùn)行臺(tái)數(shù),起到積極降損節(jié)能的作用。

[1] 楊小琴.民用建筑變電所供電主接線方式[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(10):1-6.

[2] 陳眾勵(lì),陳杰甫.城市終端電網(wǎng)諧波狀況分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(3):1-5.

[3] 王騰.別墅排污泵的配電設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(5):38-40.

MA Xiaohui, ZHOU Heping

(Holley Metering Co., Ltd., Hangzhou 310023, China)

The residential quarters,of the electricity load changes greatly.The high demand for electricity is almost at full load running of transformer,while trough is in almost no load transformer operation,active power and reactive power loss are very big.In order to reduce the power loss of this part,this paper introduced the method of changing the transformer operating capacity.According to actual electrical load,the operation quantity of transformer is adjusted automatically to meet the variational demand of electricity load,which makes the transformer operate at an economic point.

residential district; power supply mode; power loss; automatic switching

馬小輝(1973—),男,博士研究生,從事電能計(jì)量自動(dòng)化主站和采集終端項(xiàng)目的研究。

TU 852

B

1674-8417(2015)03-0030-03

2014-10-27Implementation Scheme of Power Supply in Residential District

周和平(1954—),男,高級(jí)工程師,從事電能計(jì)量及電器設(shè)備自動(dòng)化保護(hù)方面的研究。