配电变压器型式及容量选择的效益分析
李兴龙机电科技
2005年04月19日 11:43:14
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配电变压器型式及容量选择的效益分析 2005-4-18 咸日常 夏鼎 摘要:针对用电区域内的负载情况.对不同系列和型式的配电变压器进行经济和技术性能比较分析,提出配电变压器型式和容量选择的原则,以达到配电网络和用电企业降低电能损耗、提高经济效益的目的。 配电变压器作为电力系统和工业用户广泛使用的电气设备,在电力输送、分配和使用过程中发挥着重要的作用。尽管配电变压器在能量转换过程中效率非常高,一般都在99%以上,但由于它应用于国计民生的各个领域,遍布城乡各个角落,数量多,总容量大,因此运行过程中的能量损耗也是非常可观的。降低配电变压器损耗,对于节约能源、缓解电力短缺、保护生态环境、加速国民经济发展都具有十分重要的意义。


配电变压器型式及容量选择的效益分析
2005-4-18
咸日常 夏鼎
摘要:针对用电区域内的负载情况.对不同系列和型式的配电变压器进行经济和技术性能比较分析,提出配电变压器型式和容量选择的原则,以达到配电网络和用电企业降低电能损耗、提高经济效益的目的。


配电变压器作为电力系统和工业用户广泛使用的电气设备,在电力输送、分配和使用过程中发挥着重要的作用。尽管配电变压器在能量转换过程中效率非常高,一般都在99%以上,但由于它应用于国计民生的各个领域,遍布城乡各个角落,数量多,总容量大,因此运行过程中的能量损耗也是非常可观的。降低配电变压器损耗,对于节约能源、缓解电力短缺、保护生态环境、加速国民经济发展都具有十分重要的意义。
据统计,目前在电网上运行的配电变压器中,服役年龄超过20年的低效率变压器约占1 0%以上,估算容量约为2.4亿KVA。这些变压器大都是油浸式结构,特别是一些厂矿企业自用的变压器参数老化,缺陷多,损耗高,运行可靠性差,运行维护工作量大,使用成本高,改造的任务和节能的潜力非常巨大。这些变压器是按照20世纪六七十年代标准设计的产品,如果以S9及以上系列的变压器去替换,投资回报一般只2~3年(未计旧变压器回收费和拆装费)。

配电变压器的经济运行问题
(1)配电变压器的经济运行
配电变压器的经济运行是在确保配电变压器安全运行和满足用户对供电质量和可靠性要求的基础上,以良好的损耗参数为前提,充分利用现有的设备条件,择优选取配电变压器的负载率和运行方式,提高其电源侧的功率因数,降低配电变压器本身的运行损耗,现降损节能的目标。用电负载及配电变压器容量和型式的确定,关系到配电变压器的经济运行。实施配电变压器经济运行还与配电室内变压器台数、容量和性能参数等密切相关,是建立在确保安全可靠供电前提下的一项综合经济技术活动,贯穿配电变压器从设计选型、运行检修到退役的整个过程。在新建和增容时,就要考虑其相关的因素和条件。
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2005年04月19日 11:43:40
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(2)配电变压器的损耗构成
配电变压器的损耗分为空载损耗和负载损耗。空载损耗是指变压器在额定电压下,铁心内由励磁电流引起磁通周期性变化时产生的损耗,它仅与变压器的自身特性和运行电压有关.不随负载变化。负载损耗是指变压器在额定负载运行时,一、二次绕组流过额定电流,在绕组中产生的损耗,包括基本损耗和附加损耗两部分。负载损耗不仅与配电变压器自身特性有关,而且随配电变压器负载的增大而增大。
(3)实际应用中存在的问题
目前,国内供电系统和工矿企业已经开始关注和重视能源节约,在配电变压器经济运行方面做了大量工作。1992年,国家技术监督局颁布了《工矿企业电力变压器经济运行导则》,规定了用电单位电力变压器经济运行方式的选择、计算和管理要求。但在实际的运行管理中,仍然存在许多不合理的运行情况.造成了电能的巨大浪费.特别是在工矿企业的配电系统中,配电变压器大多没有针对负荷情况进行系统分析和动态计算,依然沿袭旧系列高耗能变压器的传统做法来选择配电变压器的型式和容量。由变压器不合理的负载率和运行方式造成的损失就更大了。配电变压器低效运行主要表现在:凡是1台变压器能承担的负载不采用2台运行,甚至出现配电变压器过载运行;凡是小容量变压器能承担的负载不使用大容量变压器;把变压器的负载率作为判断是否过、轻载的标准,错误地认为变压器的负载率越高,变压器损失的电能就越少,效率也就越高;甚至有些用户认为变压器是高效率设备,开展经济运行无潜力可挖,拒绝使用高性能参数的新系列配电变压器。

不同型式配电变压器的技术指标对比分析
20世纪90年代后期,我国配电变压器行业发展速度较快.涌现出了一大批新的产品和厂家。特别是1997年以来,由于受到城乡电网改造工程的拉动.电力变压器制造行业保持了良好的发展势头.各种结构型式的变压器应运而生,新系列变压器无论是导电系统、导磁系统、绝缘材料还是结构型式上都做了大量改进。不同型式和类型的配电变压器,有以下主要技术指标和结构特点。
①卷铁心配电变压器(SC11型)。这种变压器早在20世纪60年代已在一些发达国家使用,近年来在我国逐渐推广。卷铁心变压器有2个突出的优点:降低了变压器的空载损耗及空载电流(一般为叠片铁心变压器的50%);噪音水平显著降低,小型变压器可做到37~42dB,减少了对城镇的噪音污染。其缺点是:对制造厂而言,铁心退火要求高,线圈绕制需要专用设备.需要考虑每个铁心框中含有的3次谐波磁通,现场遇到铁心故障维修困难。
②单相配电变压器(D10型)。与同容量三相变压器相比.使用单相配电变压器空载损耗和负载损耗都小.有效材料用量少,价格低(同等比较约低20%~30%)。缺点是不能提供三相小负荷的电源.大量使用要考虑负荷对称。
③非晶合金配电变压器。非晶合金铁心密封式变压器额定容量在5 0~2500KVA之间,其空载损耗比硅钢片配电变压器下降70%~80%。缺点是:饱和磁密低,铁心的质量一般较冷轧硅钢片大30%,相应的铜材多,体积较大,制造成本高,价格较高。
④干式配电变压器。可分为环氧树脂干变和浸渍式干变两大类。由于结构简单,维护方便.具有防火阻燃、防尘等特点.被广泛应用在对安全运行要求较高的场所。近年来发展很快,目前已占到配电变压器总量的3%~5%,部分大城市已占到50%。
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2005年04月19日 11:43:48
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⑤箱式变压器(简称箱变),又称预制式变电站。箱变靠近负荷中心.可降低线损.体积小,占地少,安装灵活,送电周期短,且对环境的适用性强,运行安全可靠.属于节能配电变压器之列。缺点是按一定的接线方式设计制造,运行后改造和增容困难,二次配出较少,不能满足多回低压出线的要求。
⑥三角形高效节能变压器。新发明的三角形卷铁心高效节能变压器打破了传统三相变压器的平面排列模式,采用3只同形半圆截面卷铁心框组合成三相变压器铁心,使三相铁心磁路完全均衡.而且缩短了铁轭,铁心无接缝.降低了磁阻。它具有激磁电流小、谐波含量及空载损耗低、体积小、运行时噪声小等优点。与传统变压器相比,空载损耗下降46.8%.负载损耗下降7.5%,油箱体积减少1/4,质量减少1/5,空载电流谐波减少80%,运行噪音降低13dB,是目前综合性能较好的高效节能配电变压器。

不同型式配电变压器经济指标的对比记算分析
配电变压器一直朝着低损耗和低噪音的方向发展,城乡电网改造工程淘汰掉的10kV高耗能变压器达1 31 5万kVA,采用的配电变压器实现了由S7型向S9型及以上新系列型式节能变压器的转变, 目前正逐步向损耗更低的S11系列转变。
近几年,国内研制生产的S11系列配电变压器的效率与S9系列相比.在性能参数满足规程的前提下.空载损耗又下降了30%以上。
S7、S9和S11型式的200kVA配电变压器损耗参数对比如表1所示。
根据《工矿企业电力变压器经济运行导则》,对配电变压器的损耗参数进行经济计算分析,并对S11~200/10型式与S9和S7型式的同容量配电变压器进行比较分析如下。(表)
实际运行中,配电变压器的空载损耗等于负载损耗时,其电能的转换效率最高。经计算,以上3种系列型式的200KVA配电变压器的最佳负载系数和最高效率分别为:β11:36.6%,η11=99.1%;β9=43.0%,η9=98.9%;β7=39.6,η7=98.7%。可见.实际制造的新系列配电变压器,不仅空载损耗大幅度降低,负载损耗也有所下降。
实际应用中,配电变压器的负载率往往很难达到最佳状态,如按80%负载率考虑.经计算,200kVA各系列型式的配电变压器年有功电能损耗情况分别为:S11系列1 6200kW.h,S9系列18780kW•h,S7系列23950kW•h。
可以看出,当变压器负载率p:0.8时,S11-200/10型配电变压器比S9-200/1 0型配电变压器年节约电量2580KW•h,比S7-200/10型配电变压器年节约电量7750KW.h。如果电价按0.60元/(KW.h)计算.年可节约的电费分别为1548元和4650元。目前.市场上S11-200/10、S9-200/10及S7-200/1 0型配电变压器的参考价格分别为24000元、22500元和21000元,与年节约电费比较.使用S11-200/10型配电变压器当年即可收回购买设备的投资差价。同时,由于S11系列型式变压器采用全密封波纹油箱,取消了储油柜,加装了压力释放阀,外形美观.属于免维护产品。同时配电变压器油不与外界空气接触,减缓了绝缘材料的老化,其使用寿命比普通配电变压器要长很多。由于延长了变压器使用寿命,减少了运行维护费用,减少了变压器停电检修对生产经营的影9向,因此,其经济和社会效益十分可观。

配电变压器容量和型式选择遵循的原则
为满足设备用电量和安全可靠性的要求,在配电变压器选用和更换增容等工作中,首先应用根据用电区域的负载选择配电变压器的型式和容量。型式决定配电变压器的固有经济损耗指标。而容量选择过大,会增加设备购置和安装、运行维护的投入,造成资金浪费;容量选择过小,不能满足用电需求,使配电变压器过载运行,造成设备损坏。
配电变压器容量和台数是影响配电网结构、用电安全可靠性和经济性的重要因素。容量的选择要综合考虑区域负荷的现状和增长速度、上一级电网或电厂提供负载的能力、与之相关的配电装置技术和性能指标、负荷本身的性质和对用电可靠性要求的高低、配电变压器的单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等因素。配电变压器台数和型式容量的选择.国内尚无明确的规定,一般应考虑以下的因素。
①配电变压器的额定容量应能满足用电区域内高峰负荷的需要,即满足全部用电设备总计算负荷的需要,避免配电变压器长期过负荷运行。新建配电变压器的容量应满足5年规划负荷的需要,以防止不必要的扩建和增容。
②对于用电区域内有重要负载的配电室或开闭所.应考虑一台配电变压器在故障或停电检修状态下,其他配电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不受影响;对一般负荷,任何一台配电变压器停运.应能保证全部负荷的70%-80%的用电设备不受影9向;对全部是重要负载的配电系统,任何一台变压器故障都不应影响供电。
③由于在一定范围内.大容量配电变压器单位容量造价低,在高负载密度的用电区域.建设大容量配电室能够节省投资,容量越大,效果越明显。但为保证供电运行方式的灵活性
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zhangjun-04009
2007年06月29日 16:04:57
4楼
各位大侠,小弟出入此行就就接一大活,敢问各位箱式变的结构设计对与不同的变压器应从何下手,注意些什么?希望哪位高人指点一二,小弟万分感激!!
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wpp886
2007年11月24日 22:30:49
5楼
请教大师我有一台200KVA变压器,是高供高计,运行20天,高压计量表数是2万度而低压辅计是1万度,高压计量比30/5A.不知那里出错了,表数对不准.不过在用高压计量前,低压计量一直用着,而且正常.那200的变压器损耗会多大啊!不会是高压比率搞错了吧!1请教!
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gwj0077
2009年03月04日 02:37:05
6楼
:victory: :victory: :victory: 好好!!好好!!
找了好久了!谢谢了!!!!!!!!!!!!!!!
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qiujingyuan
2009年03月04日 14:05:17
7楼
感谢楼主的文章哈哈!
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