ΔUK%=(ΔUDK%-ΔUXK%)/ΔUPK%*100%<5% (3–1)
ΔUK%——变压器最大短路电压
ΔUXK%——变压器最小短路电压
ΔUP%——并列运行方式中全部变压器短路电压的算术平均值
沈鼓集团中央变电所设置3台主变,容量为5000KVA,其中2#和3#主变并列运行供6300KW电机试车。如果试车产品为3200 KW及以下电机拖动试车2#和3#主变任意一台即可满足生产要求。2#主变ΔUK2%=5.64%,3#主变ΔUK3%=5.52%.根据(3–1)式可得:
ΔUK%=(5.64-5.52)/5.56*100%=2.15%<5%
因此,2#和3#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
沈鼓集团新厂区中央变电所设置3台主变,容量为20000KVA,其中2#和3#主变并列运行供30000KW电机试车。2#主变ΔUK2%=8.76%,3#主变ΔUK3%=8.67%.根据(3–1)式可得:
ΔUK%=(8.76-8.67)/8.70*100%=0.6%<5%
因此,2#和3#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
3. 1. 1相同台数并列的运行方式
3. 1. 1. 1两台变压器并列运行
两台变压器A、B并列运行时,组合技术参数的空载损失和短路损失为两台之和:
ΔP0=PA0+PB0 (3–2)
ΔPK= PAK+PBK (3–3)
如有AB及CD两种两台变压器并列运行,其功率损失计算公式为:
ΔPAB=PAB0+ 2PABK (3–4)
ΔPCD=PCD0+ 2PCDK (3–5)
根据(3–4)、(3–5)式可解得临界负载系数L:
LP=[(PABO – PCDO)/(PCDK – PABK)]1/2 (3–6)
LQ=[(QABO – QCDO)/(QCDK – QABK)]1/2 (3–7)
LZ=[(PABZO – PCDZO)/(PCDZK – PABZK)]1/2 (3–8)
SL=2Se [(PABO – PCDO)/(PCDK – PABK)]1/2 (3–9)
如果SL的计算结果为虚数时,选择空载损耗较小的运行方式;如果SL为实数时,当负载小于临界负载时,选择空载损耗较小的运行方式,反之选择空载损耗较大的运行方式。
3. 1. 1. 2多台变压器并列运行
如有N台变压器并列运行时,组合技术参数的空载损失和短路损失为各台之和:
ΔPNO=ΣPi0 (3–10)
ΔPNK=ΣPiK (3–11)
如有甲、乙两种N台变压器并列运行,其功率损失计算公式为:
ΔPN甲=ΣPi0甲 + 2ΣPiK甲 (3–12)
ΔPN乙=ΣPi0乙 + 2ΣPiK乙 (3–13)
根据(3–12)、(3–13)式可解得临界负载系数L:
LP=[(ΣPi0甲–ΣPi0乙)/(ΣPiK乙 –ΣPiK甲)]1/2 (3–14)
LP=[(ΣQi0甲–ΣQi0乙)/(ΣQiK乙 –ΣQiK甲)]1/2 (3–15)
LP=[(ΣPiZ0甲–ΣPiZ0乙)/(ΣPiZK乙 –ΣPiZK甲)]1/2 (3–16)
SL=NSe [(ΣPi0甲 –ΣPi0乙)/(ΣPiK乙 –ΣPiK甲)]1/2 (3–17)
如果SL的计算结果为虚数时,选择空载损耗较小的运行方式;如果SL为实数时,当负载小于临界负载时,选择空载损耗较小的运行方式,反之选择空载损耗较大的运行方式。
3. 2变压器经济运行方式的经济负载系数
由于变压器各种运行方式的有功损失和无功损失随着负载发生非线性变化的特性,因此就存在着在某一负载系数条件下运行,其有功损失和无功损失最低的情况,称此负载系数为运行方式的经济负载系数。
3. 2. 1单台变压器运行的经济负载系数
3. 2. 1. 1有功经济负载系数jP=(Po / Pk)1/2 (3-18)
3. 2. 1. 2无功经济负载系数jQ=(Io %/ Uk %)1/2 (3-19)
根据经验可知,随着变压器的容量增大,有功损失系数稍微下降,而无功损失系数则明显下降,特别是当变压器容量增大到10000KVA以上时,jP、jQ下降更加明显。随着变压器耗能参数的改善,经济负载系数jP有较大的下降,而jQ下降更加明显。所以,由于变压器的材质不同,容量不同,再加上制造水平不同,其经济负载系数jP、jQ存在着很大差异。
3. 3增设小容量变压器的经济运行
我公司生产主变为5000KVA,进户电源为10KV.白天最大功率4200KW,22点至次日凌晨6点平均功率为1300 KW.如果增设1600小变压器在22点至次日凌晨6点供电,其月基本电费为24000元,而节约的电费约为2280元。因此,增设小容量变压器没有节约电费,反而增加电费。
4. 配电变压器的经济运行
4. 1变压器“大马拉小车”的技术分析
4. 1. 1 问题的提出
“大马拉小车”是指变压器长期不合理的轻载运行,它使变压器容量得不到充分的利用,效率降低。人们习惯以变压器的容量利用率作为划分“大马拉小车”的标准。节电措施中规定变压器负荷率小于30%即为“大马拉小车”。节约功率的习惯计算公式为:
△P=PDO- PXO (4–1)
这种计算方法是不合理的。原因是忽略了负载时的铜损而只计其空载的铁损。一般情况下大容量变压器的铁损比小容量变压器的大,而供相同负载时铜损小。因此,符合实际的计算应该同时考虑两种因素,其计算公式为:
△P=PDO- PXO+ 2D[(PDK-(SDe/SXe)2 PXK)] (4–2)
4. 1. 2“大马拉小车”临界负载系数的确定
“大马拉小车”负载系数应根据变压器损失率的变化规律确定。按有功损失率确定临界负载系数,其计算公式为:
ΔPd%=( Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100% (4–3)
设“大马拉小车”有功临界负载系数为L,则有功功率的临界损失率为:
ΔPL%=( Po+ L2Pk)/( LSecosφ+ Po+ L2Pk)*100% (4–4)
临界损失率与最低损失率的关系式为:
ΔPL%=KL*ΔPd% (4–5)
KL——为变压器“大马拉小车”临界有功损失率系数。
解得:L=(KL±(KL2-1)1/2) (4–6)
由此可知,只要变压器实际负载系数≤L,则变压器运行在“大马拉小车”区间内。L的大小与和KL的大小有关。
KL值选的较小,即ΔPL%较小,则L增大,即增大了变压器“大马拉小车”的范围。反之,KL值选的较大,即ΔPL%较大,则L减小,即减小了变压器“大马拉小车”的范围。但运行损失率增大,因此选取L时要考虑ΔPL%不能太大,又要照顾到变压器更换条件不能太多,同时又要考虑更换小容量变压器后的经济效益。因此,推荐选值为1.5.代入式
L =0.382 (4–7)
4. 2 变压器经济容量的确定
两台容量相近的变压器都能满足供电要求,但选择哪台变压器必须进行分析计算才能确定。
容量较大的变压器和容量较小的变压器功率损失和负载系数公式为:
ΔPD=Po+D2Pk (4–8)
ΔPX=Po+X2Pk (4–9)
X = D(SDe/SXe) (4–10)
根据上式可得出临界经济容量的计算公式:
SL=[(PDO- PXO)/(PXK / SXe2 - PDK / SDe2)]1/2 (4–11)
由图4-2可知,临界经济容量的意义是:当按实际负载需用变压器的容量S> SL时,则选用容量大的变压器;反之,S<SL时,则选用容量小的变压器。
4. 3变压器运行方式的经济运行区
4. 3. 1单台变压器的经济运行区
由于变压器损失率的负载特性是一个非线性函数,所以,如图4-3中可按损失率的大小分成三个运行区:经济运行区,不良运行区和最劣运行区。运行区间临界条件的计算公式是在“大马拉小车”临界条件的基础上导出的。