低損配電變壓器最優(yōu)效率與選用分析

江耘

摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，低損配電變壓器在不斷升級(jí)，新型低損變壓器的最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷也已發(fā)生變化。以重新確定新型低損配電變壓器的最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為目的，重新分析了選用變壓器的條件。

關(guān)鍵詞：低損配電變壓器；負(fù)載損耗；空載損耗；經(jīng)濟(jì)負(fù)載率

中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.091

日常配電變壓器運(yùn)行效率最高的標(biāo)準(zhǔn)為：負(fù)載損耗等于空載損耗時(shí)效率最高、損耗最小。教科書上的實(shí)例計(jì)算顯示，配電變壓器的最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷在額定容量的70%左右。

1 低損配電變壓器的最優(yōu)效率

以1臺(tái)1 000 kVA的10 kV配電變壓器為例，分別參照某知名品牌的S7、S9、S11和S14變壓器的損耗參數(shù)計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表1所示。

當(dāng)考慮到變壓器的無(wú)功損耗所引起的有功損耗時(shí)，可加入IO%、Ud%、KT和KQ等參數(shù)計(jì)算。

調(diào)整空載損耗的計(jì)算式為：

Po+（SN×IO%/100）×KQ. （1）

調(diào)整負(fù)載損耗的計(jì)算式為：

Pd×KT×β2+KQ×KT×（SN×Ud%/100）×β2. （2）

變壓器損耗最小、運(yùn)行效率最高的運(yùn)行狀態(tài)稱為“變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”。單臺(tái)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行出現(xiàn)在負(fù)載損耗等于空載損耗時(shí)，此時(shí)的變壓器效率最高、損耗最小，計(jì)算公式為：

βjj= . （3）

此外，還應(yīng)計(jì)算βjj負(fù)載率運(yùn)行時(shí)變壓器的實(shí)際損耗和每千伏安的負(fù)載損耗功率。通過計(jì)算，當(dāng)負(fù)載損耗等于空載損耗時(shí)的效率最高負(fù)荷率如表2所示。

從表2可以看出，因低損變壓器的空載損耗下降，且其負(fù)載損耗下降較少，使其經(jīng)濟(jì)負(fù)載率降低，這樣可使常用配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間處于低負(fù)荷水平。如果按照計(jì)算所得的負(fù)載率選用變壓器，則會(huì)浪費(fèi)空間、增加投資。在實(shí)際使用中，空載損耗是24 h運(yùn)作的，而負(fù)載損耗、用電功率和時(shí)間有很大的變動(dòng)，比如采用一班工作制的工廠企業(yè)的正常工作時(shí)間占總時(shí)間的比例很小，且高負(fù)荷時(shí)間短、低負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng)。在現(xiàn)實(shí)中，設(shè)計(jì)選型時(shí)多以80%～85%的負(fù)載率選用配電變壓器，以實(shí)現(xiàn)夠用并留有發(fā)展備用容量的目的。

2 低損配電變壓器選用分析

以1臺(tái)1 000 kVA的10 kV配電變壓器為例，分別參照某知名品牌的S7、S9、S11、S14變壓器的損耗參數(shù)計(jì)算。總損耗=空載損耗+負(fù)載損耗，每千伏安的損耗=總損耗/負(fù)載容量（kVA），并以負(fù)荷率β為X軸，每千伏安的損耗為Y軸制圖，對(duì)比配電變壓器S7、S9、S11、S14等型號(hào)的分析曲線。

以型號(hào)為S7的曲線為基數(shù)參照，與S9、S11、S14的分析曲線進(jìn)行差值對(duì)比。按每千伏安的損耗數(shù)值比較各型號(hào)配電變壓器曲線的結(jié)果如圖1所示。

圖1 按每千伏安的損耗數(shù)值比較各型號(hào)配電變壓器曲線的結(jié)果

2.1 各型號(hào)的曲線分析

當(dāng)負(fù)載率為1時(shí)，由數(shù)據(jù)分析可知，如果變壓器負(fù)荷為100%，則使用最多的S11配電變壓器的損耗為S7的85%，較新的S14配電變壓器的損耗為S7的73%.其在高負(fù)荷區(qū)間的數(shù)據(jù)曲線較相似，因此，提升型號(hào)對(duì)節(jié)能減排有很好的促進(jìn)作用。

在低負(fù)荷區(qū)間，因低損配電變壓器不斷升級(jí)，新型低損變壓器的最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷已發(fā)生變化，特別是新型低損配電變壓器的空載損耗下降較快，負(fù)荷損耗受材料因數(shù)的影響下降較慢。在教科書中，配電變壓器的最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷在額定容量的70%左右的標(biāo)準(zhǔn)已不再適用，且在低負(fù)荷區(qū)出現(xiàn)了最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷。因此，變壓器的型號(hào)越高，最高效率經(jīng)濟(jì)負(fù)荷越低。

2.2 差值走向分析

與S7對(duì)比的曲線中，S7-S14和S7-S11曲線的走向明顯向上，因此，配電變壓器的負(fù)荷率越低，更換更高型號(hào)低損變壓器后的減損值越大。在實(shí)際使用中，空載損耗是24 h運(yùn)作的，而負(fù)載損耗、用電功率和時(shí)間有很大的變動(dòng)，比如采用一班工作制的工廠企業(yè)的正常工作時(shí)間占總時(shí)間的比例很小，且高負(fù)荷時(shí)間短、低負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng)。因此，經(jīng)常采用輕負(fù)載配電變壓器時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用高型號(hào)的配電變壓器，且可升級(jí)已處于低負(fù)荷運(yùn)行的變壓器，比如在中央空調(diào)、電梯等全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間短、配變?nèi)萘恳蟾叩脑O(shè)備中，應(yīng)優(yōu)先選用高型號(hào)的低損配電變壓器。

在新增配電變壓器的選型中，應(yīng)考慮到S7-S14與S7-S11曲線相似，因此，在選型時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備價(jià)格和使用年限。如果項(xiàng)目為臨時(shí)用電等年限不長(zhǎng)的工程，則應(yīng)考慮其基建負(fù)荷功率大、用時(shí)間短的特點(diǎn)，進(jìn)而在選擇價(jià)格和型號(hào)時(shí)對(duì)比投資和回收成本的時(shí)間。

在新增配電變壓器的選型中，還應(yīng)考慮到S7-S9與S7-S11曲線相似，高負(fù)荷區(qū)內(nèi)S9與S11的損耗接近，因此，選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)備價(jià)格。比如，在常滿高負(fù)荷運(yùn)行的三班制中，在機(jī)器化和自動(dòng)化生產(chǎn)線等負(fù)荷較大的設(shè)備中，選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)備價(jià)格。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步，低損變壓器的節(jié)能減排效果越來(lái)越明顯。當(dāng)新型號(hào)變壓器的價(jià)格下降后，應(yīng)按實(shí)際考慮，參考設(shè)備的經(jīng)濟(jì)參數(shù)指標(biāo)和各行業(yè)的負(fù)荷運(yùn)行特點(diǎn)，參照時(shí)間、設(shè)備使用年限等綜合分析，從而更好地利用電力資源。

參考文獻(xiàn)

[1]王孔良.用電管理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1997.

〔編輯：張思楠〕