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淺談變壓器的容量選擇與節(jié)能分析
本文從電力變壓器的一次性投資和運行損耗方面，介紹了一個住宅小區(qū)正確選用變壓器的實例及其運行結(jié)果，闡明了合理選擇變壓器的容量對節(jié)能的重要性。
變壓器容量的選擇是變配電系統(tǒng)設(shè)計中一個關(guān)鍵問題，選取變壓器容量應(yīng)考慮負(fù)荷的大小與性質(zhì)，對平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺變壓器，負(fù)荷率一般取85%左右；對晝夜或季節(jié)性波動較大的負(fù)荷供電的變壓器，應(yīng)考慮其發(fā)展的可能性和運行的合理性；選取與變壓器配套的開關(guān)元件的可能性以及整體經(jīng)濟(jì)效益。整體經(jīng)濟(jì)效益中主要是考慮一次性投資費用和年運行費用。而一次性投資費用包括：變壓器的購置費、變壓器的增容費、與變壓器配套的高低壓開關(guān)柜及供電線路的投資費、施工費；年運行費用包括固定資產(chǎn)折舊費、維護(hù)費、修理費、變壓器固定電費和變壓器的電能損耗費等。
選取變壓器容量時，除考慮上述因素外，還應(yīng)考慮變壓器的負(fù)載率β，對變壓器負(fù)載率β的選擇，不同性質(zhì)的電力負(fù)荷允許不*一樣。根據(jù)總結(jié)歸納，變壓器負(fù)載率β一般是0.7-0.85。實際上，各有關(guān)技術(shù)資料對于β的選取，是既考慮了綜合因素，同時又考慮了節(jié)能要求。
2000年物業(yè)開發(fā)某一住宅樓，變配電系統(tǒng)由設(shè)計院負(fù)責(zé)設(shè)計。設(shè)計方案為5臺1250KVA型號為S7電力變壓器作為供電電源。該方案出來以后，我經(jīng)過多方面的負(fù)荷計算和分析，認(rèn)為該方案不合理（容量預(yù)留太大），會造成較大的經(jīng)濟(jì)浪費。經(jīng)計算后，我提出采用5臺800KVA的變壓器供電方案，把供電外網(wǎng)分成三段，中間加低壓母聯(lián)柜，冬季用電高峰時，可各自供電，到夏季用電低峰時，可切掉2臺變壓器，合上母聯(lián)柜，可形成一個整體的電網(wǎng)供電。后領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計院都接受了此方案。我認(rèn)為，在滿足用電的情況下，應(yīng)盡量減少變壓器的容量，既選取負(fù)載率β較大的方案，兩種方案可作如下分析。
1、兩種方案的分析比較
（1）經(jīng)計算，該小區(qū)電力設(shè)計負(fù)荷SJ=3400KVA，負(fù)載功率因數(shù)Cosψ=0.9，年負(fù)荷用電時間t=3600h。查S7型號1250KVA和800KVA變壓器的有關(guān)參數(shù)及購買價列于表1。
表中：Se—變壓器額定容量；
Po—變壓器的空載損耗；
Pke—變壓器的額定短路損耗；
Βo—變壓器率時的負(fù)載率；
（2）兩個方案中：按5×1250kVA選取變壓器時，β=0.544；按5×800kVA選取變壓器時，β=0.85。
（3）變壓器電能損耗ΔA的計算。
單臺變壓器一年的電能損耗計算公式為：
ΔA=（Po×t+βo×Pke×τ）KWh
式中：ΔA—變壓器的電能損耗；
t—全年用電持續(xù)時間；
τ—年zui大負(fù)荷損耗時間；
兩種方案一年的電能損耗ΔA列于表2
由此表可看出，β值越大，電能損耗越小。
（4）綜合經(jīng)濟(jì)比較。為了便于比較，計算說明如下：1）變壓器折舊年限為25年，年平均折舊率為4%，年修理費為2%，年維護(hù)管理費為2.9%，合計年折舊費為8.9%；變壓器配套的高、低壓開關(guān)柜及供電線路折舊、維護(hù)、修理等不計；2）每臺變壓器固定電價按每月7.7元/kVA計；3）增容費按1000元/kVA計；4）用電量電價按該開發(fā)區(qū)當(dāng)時的價格為0.52元/kWh計。
按各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)列表3：
從此表可以看出：費用是隨著變壓器容量的增加而明顯增加。
2、運行效果分析
該住宅小區(qū)供電系統(tǒng)采用5×800KVA變壓器供電后，運行效果一直良好，其主要表現(xiàn)為：
（1）設(shè)計時5臺變壓器并聯(lián)運行供電，在使用中可根據(jù)冬、夏負(fù)荷靈活決定用多少臺供電，減少變壓器空載損耗；
（2）負(fù)載率β多數(shù)時間在0.85左右，沒有發(fā)生過負(fù)荷和低負(fù)荷而浪費能源的現(xiàn)象；
（3）從經(jīng)濟(jì)比較中可以看到，一次性投資節(jié)省了232.25萬元，每年節(jié)約運行費用27.07萬元。而變壓器配套的高、低壓開關(guān)柜及供電線路等費用都沒計算在內(nèi)。
3、結(jié)語
綜上所述，設(shè)計供電變壓器的容量既要滿足技術(shù)參數(shù)要求，也要符合實際情況，既保證供電的可靠性、安全性，又要盡量節(jié)省一次性的費用投資。因此在各個小區(qū)綜合整治工程中，科學(xué)、合理設(shè)計小區(qū)供電變壓器容量，一定能給礦區(qū)事業(yè)部帶來良好的、持久的經(jīng)濟(jì)效益，也能實現(xiàn)節(jié)能的效果。