[分享]高校配电变压器负载率分析

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高校配电变压器负载率分析-超详细的电气基础知识(多图),赶紧收藏吧!_1

高校配电变压器负载率分析_1

选取变压器最优负载率应考虑的因素

在工程实际中,一般根据计算负载来选择变压器容量,但不能简单地根据变压器经济运行点负载率(约为60 % ~ 80 %)来选择,以下举例说明。

假设某工程经常负荷为500 kVA,现将不同容量变压的年有功损耗费用、变压器投资费用列入表2进行对比。

高校配电变压器负载率分析_2

表2  不同容量变压器的技术经济参数

从表2可以看出:

① 平均负载率在40 % ~ 100 %范围内时,变压器容量越大,年有功损耗费用越小,即为损耗所支出的电费相应也少,而变压器投资、电力增容费及高可靠费用(不同地区的收费政策不尽相同,有的地方则不收取此费用)相对增加。显然,如果从变压器投资、电力增容费及高可靠费用角度考虑,可选用500 kVA的变压器;但从用户今后用电发展需求、变压器的安全运行,以及平均负载率、年有功损耗角度出发,应选630 kVA或800 kVA的变压器,因为此时损耗较小,容量预留空间大。


② 平均负载率在31 % 时,即采用1 600 kVA变压器,变压器年有功损耗费用最低为1. 37万元,变压器投资费用为15万元,相较采用800 kVA的变压器,变压器年有功损耗费用低0. 4万元,投资费用高7万元,变压器运行20年则有功损耗费用节省0. 4 × 20 = 8万元,完全可以弥补投资费用上的差额。因此,在不考虑电力增容费及高可靠性费用及资金利息的前提下,相对来说采用1 600 kVA变压器比较经济。


③ 平均负载率低于25 % 时,变压器年损耗费不是最少,变压器投资费用又高,造成大量的资源和经济上的浪费。

综上,变压器平均负载率最少应达到30 % 以上才算经济。但是要想达到最优还需综合考虑上述多种投资及运行费用因素。因此,在选择变压器容量时,需根据不同负荷条件下变压器的有功损耗的变化、变压器的购置费用、当地售电单价、供电收费政策、因变压器20年的合理使用期内所带负荷的正常增长而预留一定的变压器容量裕量等等情况综合考虑。

高校配电变压器负载率的统计整理

通过实测,根据设计规范和技术措施设计的大量高校配电变压器的负载率均在20 % 左右,甚至更低。基于此,笔者对某北方高校3座10 kV变电站的变压器负载率进行了为期一年(2016年12月至2017年11月)的统计整理分析。每个变电站每天9时、15时、21时各统计一次,每个变电站得到总计1 095个统计数据,3座10 kV变电站的情况如表3所示。

高校配电变压器负载率分析_3

表3  3座变电站基本情况及变压器负载率情况

本文将统计后的数据绘制成负载率变化曲线图,3座变电站变压器负载率曲线图分别如图1 ~ 3所示。由3座变电站负载率的统计及变化曲线图可以看出,变电站变压器负载率主要在10 % ~ 25 % 之间波动,且平均负载率均低于20 %。因此,上述3座变电站变压器容量选择偏大,造成负载率偏低,这就需要对低负载率的形成进行分析,提出更为恰当合理的设计方法,使高校电力运行达到经济运行和节能。



高校配电变压器负载率分析_4


高校配电变压器负载率偏低分析

我国现代建设的高校一般在100万 ~ 200万m2,供电区域较大。因此,高校的供配电设计是整个高校供电系统建设或改造的首要任务,决定了系统建设的技术指标、投资效益。高校用电需求具有独特的季节和日历特征,其供电网的建设更需要创新的配电设计方法,满足不同时段各类负荷可靠、经济的供电需求。

高校的供配电设计往往是按照不同的功能分区进行组团式的建筑设计,如将教学、实验、办公、食堂公寓、大型体育场馆分别作为不同的组团,考虑到组团之间距离远、占地面积广、建筑规模大,以及10 kV变电站需深入负荷中心的原则,每个组团应至少设置一个或多个10 kV变电站,因而各个组团之间的用电负荷虽然存在用电高峰不同的特点,但却不易达到峰谷互补的运行态势。

工程设计中常用的变压器容量选择方法有变压器电能损耗法、变压器总拥有费用法、需要系数法等。

其中,变压器电能损耗法是按照变压器运行时损耗最低选择变压器容量。但是变压器运行当中负荷波动是比较大的,很难准确选择最优的变压器容量。一般地,随着变压器导磁材料的技术水平逐步提高,成本逐步下降,变压器损耗中空载损耗所占的比例越来越少,容量相近的变压器空载损耗相差不大。负载损耗是目前变压器损耗的重要构成部分,在负荷一定的情况下适当选择容量大一些的变压器总损耗会更低。

而总拥有费用法的应用效果在一定程度上取决于当地的相关用电政策。变压器价格并非高校供电系统建设投资的决定性因素,按照负荷容量收取的配套费用对于投资的影响更大。因此,总拥有费用法对于准确计算负荷容量的要求更高。

一般情况下,待选的供配电方案是电气设计人员根据传统计算方法进行的,不一定是客观上最优方案。如传统的用户侧变电站中变压器容量的选择首先考虑满足最大负荷的运行要求,目前,设计院常用的变压器容量计算方法是需要系数法。

其次,变压器的负载率不宜大于85 %,经济运行点负载率约为60 % ~ 80 %。目前各类高校变压器运行负载率过低(常年在20 % 左右)的重要根源可归结如下:传统需要系数法的粗犷;现代高校的负荷配置标准较高,负荷总量大,高校的教学楼多数考虑配置集中空调,宿舍设置分体空调。一般而言,夏季负荷高峰阶段从每年的7月中旬到8月中旬,而高校在7月初已经基本进入暑假阶段,负荷反而较低。需要系数法以所有低压出线回路作为负荷计算依据,其中空调出线回路一般占到总负荷的25 % ~ 35 %,造成总负荷的计算与实际偏差较大。此外,高校实验室的用电设备较多,用电量较大,但多数属于短时或超短时性负载,将低压出线中实验室的用电负荷全部计入也必将造成计算负荷偏大。综上所述,高校变压器负载率总体上长期处于偏低状态,造成大量能源损耗和经济浪费。



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 发表于2018-06-05   |  只看该作者      

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