一种变压器的经济运行方案
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建筑供配电节能变压器的经济运行张凤;赵迪【摘要】Every transformer has no-load loss and short circuit loss of active power, as well as no-load consumption and rated load consumption of reactive power. The above parameters will be varied if the transformer capacity, voltage level and iron core material are different. Therefore, the transformers with proper parameters and the transformer operating mode with best combination parameters should be selected for their economic operation. The selection of energy-efficient transformer can make the transformer economic operation, which reduces the transformer no-load loss and operating loss. If it is adjusted to a reasonable range, the system power factor is improved and the system harmonic is eliminated, the energy-saving and improvement of unity power factor can be achieved.%每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失以及无功功率的空载损耗和额定负载消耗,变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同,上述各参数也不相同。
变压器改造方案和经济技术探索变压器是输变电系统中非常重要的组件,主要用于改变电流的电压,将高电压通过变压器降低后传输到用户侧,提供稳定的电力供应。
然而,在使用过程中,由于多种因素的影响,难免会出现一些问题,例如能耗效率低、损耗过大、缺乏智能化等。
因此,为了提高变压器的使用效率和经济价值,需要对其进行改造和优化,结合先进的技术手段,创造出更加优异的性能和更高的附加值。
一、变压器改造方案1. 转换普通变压器为隔离式变压器普通变压器是指主、副两侧没有隔离,经常会出现一些不良反应,例如电磁干扰、感应电压等,会对电网带来很多不良影响。
通过改造,可以将普通变压器变为隔离式变压器,主、副两侧进行隔离处理,能有效地降低对电网的影响,提高电能质量。
2. 安装变压器温度控制器在高温环境下,变压器容易产生漏电、老化、故障等问题,为了减少这些不良影响,可以安装变压器温度控制器,实现对变压器内部温度的自动调节,确保变压器的长期稳定运行。
3. 使用智能化控制系统智能化控制系统可以对变压器进行精确控制,监测变压器的运行状态、电压、电流等参数,提供数据分析和预警服务。
例如,可以根据负载情况等因素,在低负载时自动将变压器输出电压调低,以达到节能降耗的目的。
4. 增加超声波处理系统在变压器的绕组上,难免会出现铁芯松动或异物残留等问题,这些问题会导致变压器的热量较大,在使用过程中容易出现电流泄漏等不良情况。
为了解决这些问题,可以加装超声波处理系统,定期对绕组进行清洗和维护,确保变压器的可靠运行。
二、经济技术探索1. 降低能源消耗传统的变压器维护方式主要采取手动巡视和人为检查,这种方式难免会浪费大量的时间和人力资源。
为了降低能源消耗和人力资源的浪费,可以利用现代化的数据采集技术和物联网技术,对变压器进行远程监测和维护,实现自动化运维,从而减少能源消耗。
2. 利用可再生资源在电网中,随着可再生能源的不断普及和应用,例如光伏发电、风力发电等,变压器的应用场景也发生了很大的变化。
电力变压器经济运行
电力变压器是电力系统中不可或缺的设备之一,其作用是将输送到变电站的高电压电能转换成适宜送至用户的低电压电能。
在变压器的运行过程中,如何保证经济性是一个重要问题。
电力变压器经济运行的原则是在保证供电质量的前提下,使变压器效益最大化。
具体可以从以下几个方面考虑:
1. 正确选型:在设计之初,选用合适的变压器容量和型号,以适应实际负荷需求,避免过度或不足设计导致功率损耗或投资成本增加。
2. 合理运行:变压器应运行在设计要求的额定负载下,避免过载或负载不足导致效率下降。
同时应保持压差合理,避免电压过高或过低。
3. 精细管理:通过对变压器的定期检测维护和保养,保证其运行状态良好。
同时,采用智能化监控系统对变压器的温度、湿度、负载等参数进行实时监控,及时发现和解决运行故障,避免能量浪费和效率下降。
4. 有效控制损耗:通过控制变压器的空载损耗、负载损耗和短路损耗,降低变压器的总损耗,提高能源利用率。
同时还可以采用节能降耗技术,如变压器组箱改造、热过程管理措施等,降低损耗和成本,提高经济效益。
因此,电力变压器的经济运行需要技术、管理和策略等多方面因素的综合考虑和协调,以实现变压器的高效稳定运行。
变压器经济运行实用化方法汇报人:日期:contents •变压器经济运行概述•变压器经济运行的基础理论•变压器经济运行实用化方法•变压器经济运行案例分析•变压器经济运行的监测与评估•结论与展望目录变压器经济运行概述01高效低耗变压器经济运行是指在满足系统安全和电能质量的前提下,通过优化选择和调整变压器的运行方式,使得变压器在高效低耗的状态下运行。
负载率合理经济运行需要考虑变压器的负载率,确保其在合理的范围内运行,避免轻载或过载运行导致的能效降低。
变压器经济运行的定义变压器是电力系统中能耗较大的设备之一,实现其经济运行对于节约能源、减少资源浪费具有重要意义。
变压器经济运行的重要性能源节约通过变压器的经济运行,可以降低电力系统的运行成本,提高电网的经济效益。
降低成本变压器经济运行能够减少能源消耗,进而降低温室气体的排放,有利于环境保护和可持续发展。
减少环境影响变压器经济运行的现状和挑战目前,一些老旧的变压器设备可能存在能效低下、损耗大的问题,难以实现经济运行。
技术水平限制对于变压器的实时负载监测和调控手段相对不足,无法精确掌握其运行状态,影响了经济运行的实现。
监测与调控不足电力系统负荷的多样性和变化性给变压器的经济运行带来了挑战,需要适应不同负荷需求下的经济运行策略。
多元化负荷需求目前变压器经济运行的智能化技术应用还不够广泛,需要进一步加强技术研发和应用推广。
智能化技术应用不足变压器经济运行的基础理论02变压器在无负载时的铁损耗,主要包括磁滞损耗和涡流损耗。
空载损耗负载损耗效率变压器在带负载时的铜损耗,与负载电流的平方成正比。
变压器的输出功率与输入功率之比,是评价变压器经济运行的重要指标。
03变压器的损耗与效率0201变压器的实际负载与额定负载之比,反映变压器的负载状况。
变压器的负载率描述变压器负载率与效率、损耗之间关系的曲线,是变压器经济运行分析的重要依据。
负载特性曲线变压器的负载特性多台变压器同时并联运行,可提高供电可靠性和系统容量利用率,降低损耗。
变压器的功率、变压器的经济运行及节能措施最近一个朋友问了一个高中物理的电学问题,简单的基础理论问题,变压器负载变化,一次侧电压、电流、功率和二次侧电压、电流和功率如何变化?变压器的电压很简单,U1/U2=n1/n2;变压器一次侧和二次侧绕组的匝数决定了一次侧和二次侧电压的关系,所以不管负载如何变化,一次侧和二次侧的电压都是保持不变的;也就是说一次侧的电压和变比决定了二次侧的电压,跟负载没有关系。
但是变压器的功率和电流实际上都是由二次侧即负载端决定的,即“量出而进”也就是说功率和电流根据负载端的需要,原线圈的功率和电流而变化。
比如,变压器二次侧负载增大:一是可以理解为用电器功率变大,电压由匝数决定不变,根据公式I=P/U,二次侧电流自然会变大。
二是可以理解为有用电器个数增多,变压器负载端都是并联的,支路数增多,每个支路的都是独立的,支路电流不变,干路电流必增大。
那么由于I1/I2=n2/n1是固定的,负载增加时二次侧电流变大,功率也即变大,一次电流也一定是变大的,一次侧功率也变大,保持变压器一二次侧功率平衡。
那既然变压器的功率和电流都是由二次侧即负载端决定的,那是不是可以无限增加负载来增加变压器的容量的哪,显然是不可以的,高中阶段在考虑基础理论知识的时候并没有涉及到实际情况,考虑的是一个无限大的系统,实际上一个是变压器本身也是一个用电设备,它自身也是有一定的损耗的;另一个是变压器的额定容量在生产制造的时候已经确定了,使用的时候二次侧的负载增加是不允许超过变压器的额定容量的,二次侧负载只能在额定容量以内增加或者减少。
变压器的额定容量变压器的额定容量是指变压器能够承受的最大负载容量,通常以千伏安(kVA)为单位,变压器的额定容量是设计和制造过程中最重要的参数之一,这直接影响变压品质性能和使用寿命。
在使用变压器时,必须确保负载不超过变压器的额定容量,并定期检查和维护变压器,以确保其正常运行和延长使用寿命。
电力变压器经济运行分析变压器是电力系统的重要设备,被广泛应用到工农业生产当中,尤其是近年来我国农电建设的发展,极大的促进了农业经济的发展。
随着人们对节能减排的重视程度的提高,变压器的经济运行成为当前电力企业重点研究的问题。
标签:变压器;经济运行;原理;实现;方法电力变压器经济运行是在满足生产、生活需要的前提下,减少能源的浪费,提高电力能源的有效利用率,实现电力资源的可持续发展。
本文中探讨了影响电力变压器经济运行的重要因素,就如何实现电力变压器经济运行进行了阐述。
1 变压器工作原理当电力变压器的一次绕组连接交流电源以后,会在交变电流流过绕组内部的时候产生磁通,受到磁通的作用,铁芯中就会有交变磁通产生,也就是说一次绕组通过电源吸取电能后转化为磁能,在铁芯中同时交(环)链原、副边绕组(二次绕组),因为受到电磁感应的作用,会分别在原、二次绕组产生频率相同的感应电动势。
假如这个时候二次绕组连接负载,在二次绕组受到感应电动势的作用时,就会产生电流负载,铁芯中的磁能又转换为电能。
2 影响变压器经济运行的原因分析变压器的经济运行影响着电网输配电效率,降低变压器损耗优化供电网是电力工作的主要内容。
(1)变电技术方法滞后。
技术方法的滞后是影响电力变压器经济运行的重要原因之一。
目前,在主变的经济运行计算分析和经济运行点确定工作中,人工仍旧占很大比重,缺乏技术可靠性。
另外,目前变压器经济运行方案的执行,主要是以负荷变动为依据,在变电站值班人员与调度员的配合下,了解負荷变化,从而进行主变经济运行,这种方式自动化程度低下,同样存在可靠性不足的情况。
(2)用电超负荷,影响电力变压器的经济运行。
大多数220kV变电站和部分110kV变电站负荷较重,无法进行经济运行。
在夏季、冬季用电高峰期间,电网负荷与供给需求不断提高。
在这一过程中,保电任务重,经济运行时段受限。
在规律性用电高峰期时保电任务繁重,无法开展经济运行。
另外重大检修方式下,供电压力较大,从电网安全和供电可靠性出发,也不利于经济运行的发展。
电力变压器经济运行分析对电力变压器损耗进行分析,总结了在各种条件下经济运行方式。
关键字:电力变压器损耗经济运行1.引言电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备,被广泛应用于输电和配电领域,变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。
对供电部门的公用变压器而言,会使低压网络变大造成过多地消耗有色金属;选择容量过大的变压器会很快满载,甚至过载,将会限制负荷的发展。
变压器经济运行与否,是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。
变压器在变换电压及传递功率的过程中,自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。
变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关,同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。
因此,必须根据变压器的有关技术参数,通过合理地选择运行方式,加强变压器的运行管理,充分利用现有的设备条件,以达到节约电能的目的。
2.变压器的负载与损耗的关系电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分,在一定的负载下,变压器的有功功率损耗可用下式表示:P=Pn+Pl 2-1P--总的有功功率损耗;Pn--空载有功功率损耗;Pl--在一定负载下的负载有功功率损耗Pn =Pt+KQt= Pt+K(I0%Se/100) 2-2Pl=Pf+KQf= Pf+ K(Ud%Se/100) 2-3Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。
Qt为变压器变压器额定励磁功率I0%为变压器空载电流Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损Ud%为变压器阻抗电压K为无功经济当量,按变压器在电网中的位置取值,一般可取k=0.1kW/kvarSe变压器额定容量空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关的常数,它不随变压器负载的变化而变化。
而负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗,根据P=I2R故Pf与负载电流的平方成正比。
I0%、Ud%为变压器一个固定参数,它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供,故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。
变压器经济运行方式
变压器经济运行方式就是指在保证正常运行的基础上,以尽可能节约能源和降低成本的方式运行变压器。
变压器是电力传输中不可缺少的设备,用于变换电力电压,保证电力安全稳定地传输。
而经济运行方式则可以让变压器在满足这一基本功能的同时,达到最佳的经济效益,为电力行业带来更高的效益和更长远的发展。
为实现变压器经济运行,需要从多方面入手,如有效控制变压器的损耗和热量发散;建立完善的电能管理制度和完备的故障及缺损检测体系,及时发现并定位问题,从而进行及时维护和更换;同时,还需要在变压器的选型、设计和施工过程中尽可能降低投资成本,提高设备的质量和工作效率。
近年来,随着经济的不断发展和电力需求的快速增长,变压器经济运行越来越受到重视。
通过采用节能技术和先进的管理方法,可以减少能源浪费,节约电力成本,保证电力稳定供应,促进电力产业可持续健康发展。
因此,变压器经济运行方式已经成为电力行业推广的一个重要目标。
一种变压器的经济运行方案摘要:本文叙述了一种变压器经济运行的方案,进行了详细的能耗计算和无功补偿分析,给出了变压器分时运行的PLC控制程序。
引言上海电机技术高等专科学校军工路校区原有630KVA变压器一台,随着实训中心的数控、车工、铣工、磨工加工车间的改建和食堂、阅览室的扩建,实际的用电量一下子有了较大的增加,现有变压器已不能满足供电要求。
因此,对供电系统进行了改造。
在改造项目中,从变压器容量、供电方式、变电所地址的选择及运行模式等方面进行了计算和论证,选择出了合理、经济的改造方案,取得了较好的效果,达到了安全、节能的目的。
负荷计算主要用电设施有实训中心、1~5号教学楼、食堂、图书馆和办公楼等,表1是主要负荷的计算。
通过右面的计算可知,学校负荷情况是:有功功率计算值Pjs=838kW;无功功率计算值Qjs=786kvar;视在功率计算值Sjs=1148kVA;总的功率因数cosφl=0.73 tgφl=0.97无功功率的补偿从上面的数据不难看出,该系统的无功功率较大,系统的总功率因数(COSφ)只有0.73,这是不能满足要求的,根据电网的管理规定,功率因数必须在0.9以上,因此,须进行无功补偿。
按功率因数为0.9计算,则可方便地确定补偿的容量。
不妨取:cosφ2=0.9则:tgφ2=0.484即可确定无功功率的补偿量为:Qjs-Pjs×tgφ2=786-838×0.484=398kvar实际取无功补偿的容量为400kvar,则补偿后的计算负荷就变为(附1)如果再取同时系数为0.8的话,则实际计算负荷为922×0.8=737kVA。
这个数值可以作为我们选择变压器的依据。
容量的确定有了上面的计算,变压器容量的选择似乎无须谈论了,其实不然,要设计一个经济、合理的供电系统,还是要进行——下具体的计算。
变压器的负荷率变压器的—个重要经济运行指标,就是变压器的效率,而变压器的效率不仅和制造参数有关,还和变压器的负荷率紧密相连。
根据效率(η)的定义应有下式成立:(附2)假设:变压器的容量为S;功率因数为cosφ;负荷率为m;铁损为Wi;额定负荷下的铜损为Wc。
则(1)式可变为:(附3)从上式可以看出,变压器的效率是随着负荷率的变化而变化的。
经计算可知,当m=√Wi/Wc时,效率η呈最大值。
实际上,通常负荷率在50%~60%之间效率最高,这个关系如图1所示。
以上是理论的分析,实际选用变压器时,要考虑初投资等多种因素,但—般新建变压器的负荷率无论如何不能高于70%~75%。
容量选择论证由上面的计算不准知道,该校变压器的总容量应在800kVA左右即可满足要求,但是,并不能做到经济运行。
那么选多大容量合适呢?我们还是计算一下再说。
假设变压器的负荷率为60%,根据负荷率的公式有:m=737/S×100%=60%则:S=1228kVA,根据国家标准,变压器的容量应选用1250kVA。
所以,变压器的实际负荷率为:m=737/1250×100%=59%,满足经济运行的要求。
变压器的容量应选用1250kVA。
供电方案选择变压器的容量确定后,自然会提出另一个问题,那就是“应安装一台还是两台变压器”?这个看似简单的问题,不经过论证并不好回答。
从定性的角度分析,安装一台1250kVA的变压器,优点:现有变压器室可以满足要求,且不必增加高压柜,施工方便。
缺点是:低压线路较长,尤其是离用电量较大的图书馆、食堂有300多米的距离,不太合理。
如果安装两台630kVA的变压器,优点是:可以使变压器靠近负荷中心,低压线路损耗小;从使用的角度看,两台变压器相互联络,互为备用,可以灵活调度,更为安全、可靠。
缺点是:需要异地再建一个变电室,初投资会略大一些。
经过定量分析和技术论证(详见5)得到的答案是:采用两台变压器异地供电比一台变压器集中供电好,可以有明显的节能效果,从长远看,该方案更为合理,更为经济,符合国家的能源政策。
因此,选择了两台变压器的供电方案,供电系统图如图2所示。
节能分析主要是对“一台变压器集中供电”和“两台变压器异地供电”方案的能耗比较计算。
根据这个计算,选出了经济合理的方案。
能耗计算主要包括变压器本身的损耗和线路损耗两部分。
变压器能耗选用的产品为S9节能型全封闭变压器,以下就以此为依据进行计算。
大家都知道变压器的损耗包括铁损Wi和铜损Wc两部分。
其铁损只取决于变压器的材料和制作工艺,与负荷无关,即:Wi=constant。
而铜损却和负荷率m的平方成正比。
(1)采用一台1250kVA变压器时的能耗如果采用一台变压器,只要有一处用电,变压器就要运行,其工作时间是每年365天,因此,其能耗计算如下:从设备手册中查得1250kVA变压器的损失额定值为:Wi=2kWWc=11.8kW所以,W=Wi=Wc×m2=2+11.8×(59%)2=6.10kW一年365天中所耗电能为:N=6.10(2)采用两台630kVA变压器时的能耗当变压器满载时,损耗主要是铜损,铁损可以忽略不计,而在轻载或空载时,铁损是不变的,比重就大大上升了。
为了减少铁损的影响,采取了PLC控制的分时段交替运行方略,即:在负荷轻的时段(PM2l:00-AM8:00)或假期,由一台变压器集中供电;而在重负荷时段由两台变压器独立供电,以减少铁损所占能耗的比重。
由于采用两台变压器分时段交替作业,所以,每天有11个小时和每年3个月的假期总共5315个小时是单台变压器工作的,因此,可计算出其损耗如下:从设备手册中查得630kVA变压器的损耗额定值为:Wi=1.2kWWc=6kW如果负荷率也近似取59%的话,那么,一台630kVA变压器的损耗为:W=Wi=Wc×m2=1.2+6×(59%)2=3.2kW则两台变压器的损耗为:W=3.2×2=6.4kW因此,我们可以计算出一年中两台变压器的能耗为:N=(6.4×365×24)-3.2×5315=39056kWh通过上面的计算我们知道采用科学、合理的管理,两台变压器交替运行比—台大的变压器独立运行节约厂53436-39056=14380kWh的电能。
线路损耗计算线路损耗主要集中在低压侧,低压线路过长,会造成线路损耗过大,不但造成浪费,严重时还会造成电机、用电器的起动困难或工作不正常。
在设计中,采用两台变压器供电,使食堂、宿舍、阅览室的线路至少分别缩短了约150m,不妨就这三项来计算一下线路损耗。
为了清楚起见,再把前面的负荷计算表整理如表2。
从电缆手册中查到铜芯电缆的电阻分别是:50mm2电缆的电阻为0.000449Ω/m,150mm2电缆的电阻为0.000144Ω/m,95mm2电缆的电阻为0.00032lΩ/m。
根据公式:p=I2R (3)其中:I—线路中的电流(A);R—芯电缆的电阻(Ω);P—线路损耗功率(kW);把表2的数据代入公式(3)既得上述三项的线路损失为:P=3×150(1312×0.000449+2532×0.000144+1822×0.000321)=12.399(kW)如果按每年工作270天计算,则节约的电能为:12.399×270×24=80352kWh合并以上两项计算结果不难看出,采用两台变压器供电比一台变压器集中供电每年可节约用电14380+80352=94732kWh,如果按1.2元/kWh计算,则每年可节约11.37万元。
对于能源紧张且快速发展的上海,这些电能的社会效益和所创造的经济效益就不可低估了。
PLC控制程序两台变压器分时段运行,可以节能,但如果由人工切换,势必会带来很大的不便。
因此,采用了小型PLC定时程序控制。
达到了准确、方便、安全及节约人力的目的。
将每天的24个小时分为两个时段,从早晨8点钟到晚上9点钟,两台变压器同时工作,而在其他时段只有一台变压器运行,另一台完全切除。
在编制程序时,考虑到PLC的固有计时器一般只有几分钟(如:FX小型机为327.67秒),是不能满足我们长达13个小时的要求,为此,我们用了一个300秒的计时器(T0)和两个计数器(C0、C1)。
其中C0的计数值为156,也就是说每300秒计—次数,当C0动作时刚好是13个小时,而C1的计数值为132,即当计数到设定值时正好是11个小时。
程序功能是这样的,当手动/自动选择开关信号X0闭合时,计时器T0开始计时,而T0每动作一次计数器C0就计一次数,当C0计数到156日寸,Y0输出,而Y0的输出动作使图2中的1TM、2TM的联络开关3QM闭合,同时使2TM高压侧开关2QM 断开,两段母线均由1TM供电。
《计数结束时,C1开始计数,当C1计数到132而动作时,Y1输出,Y1的作用恰与Y0相反,它会使联络开关3QM断开、2TM的高压侧开关2QM闭合,实现两台变压器的同时运行,两台变压器分时控制的程序梯形如图3所示。
结论经过一段时间的运行,证明选择是正确的,达到了预期的效果。
我们的经验可以为类似上程提供—点儿借鉴。
当然,并非所有情况都是如此,由于负荷率、铁损、铜损的额定值及丁作时间的不同,两台变压器分散供电不一定比一台变压器集中供电节能,要具体情况具体分析。