如何选择变电所中的变压器

根据需要系数法或二项式法把负荷求出，还不能以此结果来选择变压器，因为还要考虑线路损耗、变压器损耗。

相关知识

一、功率损耗与电能损耗

1.功率损耗

1）供配电线路的功率损耗

在实际工作中，常根据计算负荷来求线路的功率损耗，即最大功率损耗，故三相线路的有功功率损耗ΔPL 和无功功率损耗ΔQL 可分别按下式计算：

式中 Ica——线路中的计算电流，A；

R——线路每相电阻，Ω，等于单位长度的电阻R0 乘以长度L；

X——线路每相电抗，Ω，等于单位长度的电抗X0 乘以长度L。

上式如用线路的计算功率Pca、Qca及Sca表示时，则

式中 UN——三相供配电线路的额定电压，kV。

2）变压器的功率损耗

变压器的功率损耗包括有功功率损耗ΔPT 和无功功率损耗ΔQT。

变压器的有功功率损耗由两部分组成：一部分是变压器在额定电压UN 时不变的空载损耗ΔP0，也就是铁损ΔPFe；另一部分是随负荷而变化的绕组损耗，即有载损耗ΔPl，也就是铜损ΔPCu。变压器的短路损耗ΔPk 可认为是额定电流下的铜损ΔPCuN。

由于有载损耗与变压器负荷电流的平方成正比，所以变压器在计算负荷Sca下的有功功率损耗ΔPT 为：

式中 Sca——变压器低压侧的计算负荷，kV·A；

SNT——变压器额定容量，kV·A；

ΔP0——变压器空载有功损耗，kW；

ΔPk——变压器有功短路损耗，kW。

变压器的无功功率损耗也由两部分组成：一部分是变压器空载时不变的无功损耗ΔQ0，另一部分是随着变压器负荷而变化在绕组中产生的无功损耗。所以变压器在计算负荷Sca下的无功功率损耗ΔQT 为：

式中——变压器空载时的无功损耗，kvar；

——变压器额定负荷时的无功损耗，kvar；

I0%——变压器空载电流的百分值；

Uk%——变压器阻抗电压的百分值。

2.供配电系统的电能损耗

1）供配电线路年电能损耗的计算

式中 ΔPL——按计算负荷求得的线路最大功率损耗；

τ——年最大负荷损耗时间（小时数）

τ 的含义是：线路连续通过计算负荷所产生的电能损耗与实际负荷在全年内所产生的电能损耗恰好相等所需要的时间，称为年最大负荷损耗时间，它与Tmax以及功率因数有关。

2）变压器年电能损耗的计算

变压器空载不变的功率损耗所引起的年电能损耗与接电时间Ton（近似取8 760 h）有关，即：

随负荷而变化的有载功率损耗所引起的年电能损耗为：

变压器总的年电能损耗为：(www.xing528.com)

3）企业年电能需要量

企业年电能需要量也就是企业在一年内所消耗的电能，它是企业供配电设计的重要指标之一。若已知企业的年负荷曲线如图4－6所示，则负荷曲线下的面积即为企业有功年电能需要量Wa。但实际上，负荷随时都在变动，通常用一个等值的矩形面积来代替负荷曲线下的面积。

图4－6　企业的年负荷曲线

二、变电所中变压器台数与容量的选择

1.车间变电所变压器台数与容量的选择

对于一般生产车间，尽量装设一台变压器，其额定容量应大于用电设备的总计算负荷，且应有适当富裕容量。

对于有一、二级负荷的车间，要求两个电源供配电时，应选用两台变压器，每台变压器容量应能承担全部一、二级负荷的供配电。如果与相邻车间有联络线时，当车间变电所出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供配电，亦可只选用一台变压器。

对于随季节变动较大的负荷，为了使运行经济，减少变压器空载损耗，也宜采用两台变压器，以便在低谷负荷时，切除一台。

凡选用两台变压器的变电所，任一台变压器单独投入运行时，必须能满足变电所总计算负荷70%的需要和一、二级负荷的需要。

2.企业总降变电所主变压器的选择

对第三级负荷供配电的总降变电所，或者有少量一、二级负荷，但可由邻近企业取得备用电源时，可只装设一台主变压器；其额定容量应大于企业全部车间变电所计算负荷的总和，并考虑15%～25%的富裕。

当企业中一、二级负荷占全部负荷比重较大时，应装设两台主变压器，两台主变压器之间互为备用。当一台出现事故或检修时，另一台能承担全部一、二级负荷。

3.变压器的经济运行

所谓变压器的经济运行，是指变压器在功率损耗最小的情况下的运行方式。这样使电能损耗最小，运行费用最低。

如果把无功损耗归算为有功损耗，则变压器在实际负荷S 下，其总的功率损耗可由下式求得：

式中 Kr——无功功率经济当量。它的意义是指供配电系统中每增加1 kvar 的无功损耗，相当于有功损耗增加的千瓦数，此值通常取0.06～0.1 kW／kvar。

图4－7　变压器经济运行的临界负荷

现假设变电所有两台同型号同容量的变压器，当其中一台变压器运行时，它承担所有的负荷S；当两台变压器同时并列运行时，每台承担负荷S／2。求出两种运行方案归算以后的功率损耗，并分别绘出随负荷而变化的曲线。两条曲线交于n 点，它所对应的负荷称为变压器经济运行的临界负荷Scr，如图4－7所示。事故或检修时，另一台能承担全部一、二级负荷。

当S＝S′＜Scr 时，ΔP′Ⅰ＜ΔP′Ⅱ，故宜选用一台动行；

当S＝S″＞Scr时，ΔP″Ⅱ＜ΔP″Ⅰ，故宜选用两台动行；

当S＝Scr时，因ΔPⅠ＝ΔPⅡ，即为经济运行的临界负荷值。

同理，如果变电所装设同容量多台变压器，根据n 台和n＋1 台两种运行方式总有功损耗相等的原则，可求出其临界负荷值：

显然，实际负荷小于Scr应取n 台运行，大于Scr则取n＋1 台运行。

任务实施

变电所变压器损耗和电力线路损耗计算

一变电所有一台SL 型电力变压器，其额定容量为800 kVA，一次额定电压为10 kV，二次电压为0.4 kV；低压侧有功计算负荷为600 kW，无功计算负荷为320 kvar。该变电所电源线路采用LJ－70 型铝绞线。水平布线，线距为1 m，线路长10 km。算出变电所变压器和电力线路损耗。

电力变压器的技术数据如表4－11所示。

表4－11　电力变压器的技术数据

评价总结

根据变压器损耗和电路线路损耗计算结果分析，填写成绩评议表（表4－12）。

表4－12　成绩评议表