机电一体化毕业论文-变压器的经济运行

毕毕 业业 设设 计计 设计题目：设计题目：变压器的经济运行 系系别：别：机电一体化 班班级：级： 姓姓名：名： 指指 导导教教 师：师： 完成日期完成日期年年月月日日 唐山学院毕业设计任务书唐山学院毕业设计任务书 题目变压器的经济运行 专业机电一体化班级2007 级学生姓名 承担指导任务单位 导师 姓名 段迎博导师职称高讲 一、毕业设计内容 1、变压器的功率损失及经济运行区 2、变压器技术特性优劣的判定 3、变压器并列运行的经济方式 4、变压器负荷的经济分配 二、基本要求 1、条理清楚，原理正确，计算准确。 2、术语要求准确、规范。 3、元件参数选则得当，要有计算依据； 4、原理要难度适当，能够被大部分人接受； 三、设计组成：图样 9 张，说明书 32 页 四、应收集的资料及参考文献： 1 谢明琛, 张广溢.电机学. 重庆:重庆大学出版社 2 刘介才.供配电技术.北京:机械工业出版社 3 华智明,张瑞林.电力系统. 重庆:重庆大学出版社 4 陈菊红.电工基础. 北京:机械工业出版社 5 常润.电工手册. 北京:北京出版社 五、进度计划： 2009 年 9 月 6 日：进行毕业设计指导，组织学员选择设计题目。 2009 年 9 月 19 日25 日：审定学员毕业设计大纲，发放毕业设计任务书。 2009 年 9 月 26 日30 日：审查学员毕业设计开题报告，开始撰写毕业设计。 2009 年 10 月 10 日29 日：学员组织材料，撰写初稿。 2009 年 11 月 1 日10 日：审查初稿，指导学员修改论文。 2009 年 11 月 11 日20 日：进行二次论文修改指导、定稿。 2009 年 11 月 21 日12 月 5 日：审订论文格式，告知打印一式两份。 2009 年 12 月 6 日20 日：最终定稿，告知准备论文答辩。 唐山学院毕业设计开题报告唐山学院毕业设计开题报告 题目变压器的经济运行 专业机电一体化班级2007 级学生姓名 一、研究背景及意义一、研究背景及意义 近年来， 我国电力工业的发展以突飞猛进的速度适应着国民经济的发展。 我国的 发电量虽然增长很快， 但仍不能满足工农业生产用电的需求， 目前我国大部分地区存 在着不同程度的缺电现象，高峰电力仍比较紧张。要想坚持可持续发展，必须节约能 源。 变压器在电力系统中承担着传输电能的作用。 变压器虽然在电气设备中是属于效 率最高的设备之一，然而由于在配电系统总变压器的容量最大、台数最多，这些变压 器的损失约占配电系统总损失的 30%-60%，因此，降低运行变压器的损失是供电部 门的重要损失措施之一，所以进行变压器经济运行分析是很重要的。 二、研究主要内容二、研究主要内容 变压器在空载电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。 三、研究方法及措施三、研究方法及措施 1、通过对变压器流、空载损耗、短路电压、短路损耗等参数的分析，选择参数 好和最佳组合参数变压器运行，以减少变压器损耗。 2、当固定变压器运行时，可以通过调节负荷来降低变压器功率损耗，达到经济运 行。 3、采用变压器并联运行，合理分配负荷，使变压器总的损失率降低到最低值，减 少电网损失。 指导教师签字时间年月日 注：可根据报告的内容加页。 唐山学院毕业设计评语及成绩唐山学院毕业设计评语及成绩 学生姓名专业机电一体化班级2007级学号 毕业设计题目变压器的经济运行 指导教师姓名段迎博指导教师职称高级讲师 指导教师评语： 专家评语： 签字： 年月日 答辩小组意见： 答辩小组组长签字： 年月日 成绩： 院长（主任）签字： 年月日 唐山学院毕业设计 变压器的经济运行 摘要 变电所的经济运行重要手段之一是通过变压器经济运行来实现的。 变压器在传递 电能过程中所产生的能量损耗约占整个电力系统损耗的 30%左右。通过减少有功功率 和无功功率损耗来提高变压器的运行效率，通过变压器并联运行，合理分配负荷减少 电网损失。 关键词：关键词：功率损失经济运行区并联运行负荷分 唐山学院毕业设计 Economic operation of transformer Abstract Substation one of the important means of economic operation through the transformer to achieve the economic operation. Transformer in the process of transmission of electric energy generated by the loss of the power system loss represents about 30 percent. By reducing the active power and reactive power loss to improve the operating efficiency of transformers, transformer through parallel operation, the rational distribution of power grids to reduce loss of load. Key words: power loss of economic operation zone parallel operation load distribution 唐山学院毕业设计 目录 1 1 绪论绪论7 2 2 变压器经济运行概述变压器经济运行概述.2 3 3 变压器技术参数的物理概念变压器技术参数的物理概念.4 3.1 空载电流 IO 4 3.2 空载损失 PO 4 3.3 短路电压（短路阻抗）UK4 3.4 短路损失 PK.5 4 4 变压器功率损失和损失率的负载特性及经济运行区的划分变压器功率损失和损失率的负载特性及经济运行区的划分6 4.1 变压器间技术参数存在着差异.6 4.2 变压器有功功率损失和损失率的负载特性。 6 4.3 单台变压器经济运行区.7 4.4 变压器无功功率损失和损失率的负载特性 8 5 5 变压器无功功率的经济运行变压器无功功率的经济运行8 6 6 变压器技术特性优劣的判定变压器技术特性优劣的判定.11 6.1 容量相同的变器器技术特性优劣的判定.11 6.2 容量不同的变压器技术特性优劣判断.12 7 7 变压器并列运行的经济方式变压器并列运行的经济方式.15 7.1 两台变比相等,容量相同，短路电压（UK%5%）相接近，组别相等的变压器（并列条件） 15 7.2 两台变比相等，容量不同，短路电压（%5% K U）相接近，组别相等的变压器16 8 8 变压器运行方式的经济负载系数变压器运行方式的经济负载系数 18 9 9 变压器间负荷的经济分配变压器间负荷的经济分配22 1010 小结小结24 1111 参考资料参考资料25 1 绪论 唐山学院毕业设计 2 社会发展，科学进步，电力与人类的关系越来越密切，早已成为人类发展中一个 必不可少的成分。 风力发电，火力发电，水力发电，核能发电等各种发电场的建造，令我国电力工 业的发展以突飞猛进的速度适应着国民经济的发展。 “十五”期间，我国电力发展迅 速，基本满足了国民经济和社会发展对电力的需求。发点装机容量和年发电量已居世 界第二位， 电力装备水平有了很大的提高。 大容量， 高参数， 环保型的机组快速增长。 电网覆盖面也不断提高。 由于我国的人口众多，对电的需求量很大，因此尽管我国的发电量增长很快，但 仍不能满足工农业生产用电的需求，目前我国大部分地区存在着不同程度的缺电现 象，高峰电力仍比较紧张。要想坚持可持续发展，必须节约能源。国家也对节约能源 非常重视。 凡事从基础出发，变电所将发电场与用电单位连接起来，减少其间的电能损耗能 更好的节约电力。就要考虑变电所的经济运行。而变电所的经济运行主要表现为变压 器的经济运行和无功补偿的经济运行。 变压器在整个国计民生中是一种应用极广的耗能设备。 变压器是电力生产过程中 的主要电器。一般的说，从发电、供电一直到用电，需要经过 3-5 次变压器的变压过 程，因此变压器的台数远超过发电机的台数和容量，并且也超过电动机的总容量。变 压器在变压和传递电动功率的过程中， 其自身产生的有功功率和无功功率损失占整个 电力系统损失的 30%左右。因此，在变电所开展经济运行能很好的节约用电。 2 变压器经济运行概述 唐山学院毕业设计 3 变电器的经济运行是指在传输电量相同的条件下通过择优选取最佳运行方式和 调整负荷，使变压器电能损失最低。变压器经济运行不用投资（获仅用很少的投资， 但很快就能收回） ，只要加强供电科学管理，充分利用现有设备条件，即可达到节电 和提高功率因素的目的。 电力系统电能损失的构成（即：A系=A发+A供+A用） 在进行经济运行分析之前，先说明一下下面的关系： （1）变压器经济运行和安全供电的关系。 经济运行是在安全的基础上所选定的运行方式。由于经济运行能减少电能损失， 因在多数情况下降低了变压器的温度，这更有利于安全供电。总之，安全与经济供电 是相辅相成的。 （2） 变压器经济运行和习惯做法的关系。 在变压器运行方式的选择和节电量的计算上存在着一些习惯性认识和做法，如： 凡是一台变压器能载的负载就不用两台，认为这样可以减少一台变压器的空载损失； 凡是小容量变压器能承担的负载就不用大容量变压器运行， 认为这样可以减少变压器 损失；确定变压器“小马拉大车”仅仅根据容量的利用率（低于 50%或 30%）诸如此 类等等。这些做法在某些情况下不但不节电反而浪费电力。因此，当前存在着误把浪 费电力当作节约电力的现象。只有根据变压器技术特性，参数和负载情况，通过详细 分析和严格的计算，才能确定经济运行方式，确定节电量。 （3） 变压器经济运行和供电科学管理的关系。 只有加强供用电的科学管理，才能实现变压器的经济运行。而变压器的经济运行 又是实现供电科学管理的一个重要途径。 变压器虽然在电气设备中是属于效率最高的设备之一， 然而由于在配电系统总变 压器的容量最大、台数最多，这些变压器的损失约占配电系统总损失的 30%-60%， 因此，降低运行变压器的损失是供电部门的重要损失措施之一，所以进行变压器经济 运行分析是很重要的。 唐山学院毕业设计 4 3 变压器技术参数的物理概念 3.1 空载电流 Io 空载电流的作用是建立工作磁通，因此又称励磁电流。当变压器负载侧开路，在 电源侧加额定电压 Vie 时，原绕组要产生电流 I。 （空载电流） 空载电流的大小取决于变压器铁芯的磁通密度 Bm，又和磁化曲线有关，所以空 载电流的大小与铁芯材料、磁路的几何尺寸及铁芯制作工艺有关。 从等效电路得知，空载电流 I=Vie/( Z1+Zm )所以在工程计算上 Z1 可忽略。从 空载电路图中可知，所以在工程计算上也忽略为 Zs1. 3.2 空载损失 Po 由空载电流在变压器铁芯中产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。 涡流损 失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。为了减少涡流损 失，必须增大铁芯的电阻。因此，通常在铁芯材质中加上硅钢片，并制做薄一些。磁 滞损失是由于铁芯中的磁滞在交变磁场的作用下，做周期性旋转引起的铁芯发热，其 大小显然由磁滞曲线所决定。这两种损失都是在空载中产生的，而和负载大小无关， 所以称空载损失。其损失近似的与铁芯中的磁通密度成正比，与铁芯的材质特性和工 艺有关。 因为磁滞现象的存在，所以 I0不但超前一个相 角， 而且也有畸变。 变压器空载运行时的功率因数很低 （一般为 0.1） 。 3.3 短路电压 （短路阻抗） UK 唐山学院毕业设计 5 二次短路，一次侧经过调压器接入试验电源，试验时用调压器逐渐升高电压使变 压器边缘达到额定电流 I1e A，此时功率表的读数为额定电流时的短路损失W，电压 表的读数为额定电流时的短路电压 V。 短路电压其值的大小主要取决于原复测绕组的几何尺寸，如：原副绕组的直径， 绕组的厚度，绕组的高度，原副侧绕组间距离等。短路电压主要是原副侧绕组的漏抗 在额定负载下产生的电压降 UK的大小还和绕组匝数的平方成正比。变压器出厂铭牌 所给定的短路电压值，常用百分数表示： Uk%UKUIE100% 从正常运行角度来看，希望 UK值小一些（即漏阻抗压降小一些） ，而从限制短路 电流的角度来看，又希望 UK值大一些。 3.4 短路损失 PK 此值是用变压器短路试验方法所取得的（ W表的读数） ，短路损失 PK是变压器在 额定负载条件下，其原副侧绕组所产生的功率损失亦称铜损 （因为加到变压器的电压 很低，主磁通很小，故铁芯损失很小，可以忽略不计） 四个参数中： 空载电流 I0及空载损失 P0主要反应铁芯的特性（由空载试验取得） 。 短路电压 UK及短路损失 PK主要反应原副绕组的特性（由额定负载条件下短路试 验取得） 。I0与 UK则反应变压器的无功功率损失。 变压器在空载试验时，电源侧的视在功率 S0(KAV)应为： S03I0%Uie10 -2 电源侧额定电压（KV） 空载电流百分数 变压器在空载时，电源侧的无功功率（励磁功率）Q0（KVAR）应为 Q0 2 ooSP 2 唐山学院毕业设计 6 在进行变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，常常取 Q0S0I0%Se10 -2 变压器在短路试验（额定负载）时，所测的视在功率 Sk（KVA）为 SK3I1EUk%10 -2 短路电压百分数 电源侧额定电流（A） 变压器额定负载时所消耗的漏磁功率（无功功率）QK(KVAR) QK 22 KK SP 在进行变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，常常取 2 e %10 KKK USUS 4 变压器功率损失和损失率的负载特性及经济运行区的划分 4.1 变压器间技术参数存在着差异 每台变压器都有四个技术参数，由于变压器容量，一次及二次电压等级，铁芯 绕组，材质，设计和制造工艺等不同，变压器间四个技术参数也有较大差异。因此变 压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数变压器的运行方式。 4.2 变压器有功功率损失和损失率的负载特性。 变压器有功功率损失 0K PpP 变压器有功功率损失率 2 0 2 20 % cos K EK PP P SPP 100% 为负载系数 2 2eE IS IS 唐山学院毕业设计 7 由上式可绘制负载特性曲线， 变压器损失率是负载系数的二次函数，%P是随着 的增大而下降，当负载系数为 1p B K P P ,即铜损=铁损，然后%P又随的增大而上 升， jp 是最小损失率时的负载系数，称为有功经济负载系数。当固定变压器运行时， 可以通过调荷来降低%P。 4.3 单台变压器经济运行区 按损失率的大小分成三个运行区间：经济运行区，不良运行区，最劣运行区。 引入经济运行区与不良运行区，不良运行区与最劣运行区的临界损失系数 KLJ、KLL. 利用经济运行区与不良运行区的临界负载系数 lj 的计算式，即 2 lj1222 1)(1.1) JJJPLJ KK（K有两个根 利用不良运行区与最劣运行区的临界负载系数 ll 的计算式，即 2 lljp 1)2.5) LLLLLL KKK（ 式中： LJ K经济区与不良区间的损失系数 LL K不良区与最劣区间的损失系数 1 lj 有两个根如 图中的两点 J2及 J1，所以负载系数在 22ljjl 内变压处于经济运行区（损失率是较 低的） 。 2. ll 只有一个根据如图中 L 点（另一个根 2 (1)1 lllllljp kk即超载，故不 取）区间 2 2llj 及 1 1 j 1 称不良运行区（损失率比较大） 3.图中的 O- ll 是最劣运行区，通称过轻负载运行区（损失率最大） 唐山学院毕业设计 8 4.4 变压器无功功率损失和损失率的负载特性 无功功率损失 0K QQQ（式中 Q0/QK单位都为 KVA） 无功功率损失率 2 %100%100%100% 12cos 2 E QQKQQ Q PPS 变压器的无功功率负载系数 2 0 0 ( jqJQ K Q QKQ Q 时损失最小， ） 所以 00% % jq KK SI SU 因此，当固定变压器运行时，可以通过调荷来降低%Q达到变压器的经济运行。 5 变压器无功功率的经济运行 由于变压器的变化过程是借助与电磁感应完成的， 因此变压器是一个感性的无功 负载。在变压器传输功率的过程中，变压器自身的无功功率损失远远大于有功功率的 损失，因此在分析计算变压器经济运行时，不仅考虑有功损失最小，同时也考虑无功 损失最小， （这是容易忽略的） 。所以变压器经济运行不仅能节电，同时也能提高功率 因数。 在额定负载条件下，变压器的无功功率损失和有功功率损失之比为 Kxr（称抗阻 比） 。 Kxr= KO KO e E PP QQ P Q 抗阻比与变压器容量有关，如： 容量在 560kvA 以下 Kxr35（倍） 容量在 5607500kvA 以下 Kxr510（倍） 容量在 7500kvA 以上 Kxr1018（倍） 变压器容量越大，抗阻比越大。 变压器空载功率因数一般变化范围为 COS0=0.050.2（很底） COS0= O O S P 变压器的额定负载功率因数一般变化范围 COSe=0.050.3COSe= KO KO SS PP 唐山学院毕业设计 9 由此可见，变压器的 COSe远低与电动机的功率因数，随着变压器容量的增大 COSe，所以变压器是一个感性很强的负载。 例例 1 1 某矿变电所有 A，B 两台变压器，其参数如下，经常负载为 10000 kw COS2=0.9 参数 变压器 Se(kvA)Po(kw)Pk(kw)Io (%)Uk(%) A1500036.4139.33.019.22 B2000024.2131.00.907.88 （1）求 Q0，Qk， COS0， COSe。 （2）选择变压器经济运行方式和计算有功电量，无功电量的节电效果。 解： （1）利用公式计算 Q0，Qk， COS0， COSe。 A 变压器 Q0S0= Io% Se10 -2=3.011500010-2=452(kvAR) QkSk= Uk% Se10 -2=9.221500010-2=1383(kvAR) COS0= 452 4 .36 O O S P =0.081 COSe= 1383452 3 .1394 .36 KO KO SS PP = 1835 7 .175 =0.095 B 变压器 Q0S0= Io% Se10 -2=0.902000010-2=180 (kvAR) QkSk= Uk% e10 -2=7.882000010-2=1576kvAR) COS0= 180 2 .24 O O S P =0.134 COSe= 1576180 0131224 。 SS PP KO KO =0.088 将计算数据列入下表 参数 变压器 Q0(kvA)Qk(kvAR) COS0 COSe A45.213830.0810.095 B180.015760.1340.088 （2）选择变压器经济运行方式和计算有功，无功的节电效果。 利用公式计算P，P%，Q%，jp,jQ A 变压器P= P0（S/ Se） 2 Pk=36.4+(10000/0.9)/15000 2 139.3=112.8（kw） P%= PP P 2 100%= 1 P P 100%= 810112 8112 。 。 100%=1.11% Q= Q0+（S/ Se） 2 Qk=542+ 2 ) 15000 9 . 010000 ( 1383=1209 (kvAR) 唐山学院毕业设计 10 Q %= 8 .11210000 1209 2 PP Q 100%=11.96% jp = 3 .139 4 .36 K O P P .=0.51 jQ= 22. 9 01. 3 % % K O U I =0.57 B 变压器P= P0（S/ Se） 2 Pk=24.4+( 20000 9 . 010000 ) 2 0 .131=64.6（kw） P%= PP P 2 100%= 1 P P 100%= 6 .10064 3 .64 100%=0.64% Q= Q0+（S/ Se） 2 Qk=180+( 20000 9 . 0/10000 ) 2 1576=666 (kvAR) Q%= PP Q 2 100%=6.62% jp = 0 .131 2 .24 K O P P .= 0.43 jQ= 88. 7 90. 0 % % K O U I =0.34 将计算数据列入下表 参数 变压器 P(kw)%P(%)Q(KAVR)eQ(%) jp jq A112.81.11120911.960.510.57 B64.60.646666.620.430.34 节电效果： 有功P=PA-PB=112.8-64.6=48.2（kw） 无功Q=QA-QB=1209-666=543(kvAR) 降低有功损失功率P%= A P P 100%= 8 .112 2 .48 100%=42.7% 降低无功损失率Q%= A Q P 100%= 1209 543 100%=44.9% 因此应让 B 变压器运行，A 变压器备用。 由此理可明显看出变压器空载功率因数 COS及额定负载功率因数COSe都是 很小的（为 0.1 左右） 。变压器的无功功率损失是有功功率的 10 倍左右。如：变压器 AQ A/ PA= 8 .112 1209 =10.7（倍） ，变压器 B BQB/PB= 6 .64 666 =10.3（倍） ，为此，可 唐山学院毕业设计 11 把变压器看作一个无负载。变压器经济运行对节约无功电量提高功率因数更为重要。 6 变压器技术特性优劣的判定 变压器技术特性优劣的分析，计算是分析计算变压器经济运行的基础。在有些情 况下可以直观的区分变压技术特器性的优劣。但在某些情况下，特别是容量不同的变 压器，其技术特性的优劣要通过判定公式计算后才能确定。 6.1 容量相同的变器器技术特性优劣的判定 假若有 A，B 两台容量相同的变压器，其参考数分别为： A 变压器：PA0、PA0、IA0%（QA0） 、UAk%（QAk） B 变压器：PB0、PB0、IB0%（QB0） 、UBk%（QBk） 每台变压器功率损失技术特性的计算式为： PA=PA0+ 2 PAkPB=PB0+ 2 PBk 当令PA=PB时，对上两式联立求解，变可得出 A 和 B 之间的按有功功率经济运 行的临界负载系数p。 PA0+ 2 PAk+ PB0+ 2 PBkLP AkBk BoAo PP PP 判断试（临界负载系数） 以判断试为例把 A 台变压器的损失写成函数形成PA=f 及PB= f 的特性 曲线的交点有下列六种情况 （1）若解得LP=虚根，图中PA= f 及PB1= f 两条曲线无交点，A 变优 于 B 变。 唐山学院毕业设计 12 （2）若解得LP=1，图中PA= f 及PB2= f 两条曲线交于 L2，A 变优 于 B 变。 （满载后 B 才优于 A但无意义） （3）若解得LP1，图中PA= f 及PB3= f 两条曲线交于 L3，A 变优于 B 变，当LP1 时 B 变优于 A 变 （4）若解得LP=0，图中PA= f 及PB4= f 两条曲线交与 0 处（=0） ， A 变优于 B 变。 （5）若解得LP=，图中PA= f 及PB5= f 两条曲线曲率完全相同，无 交点，A 变优于 B 变。 （6）若解得LP=不定式，图中PA= f 及PB6= f 两条曲线是同一曲线投 A 变或投 B 变一样，两变压器技术特性相同。 同理： LQ= AkBk BoAo QQ QQ = AkBk BoAo UU II % LZ= )( )( AkBkAkBk BoAoBoAo kAkB ABooA QQKqPP QQKqPP PP PP KQ无功经济当量 6.2 容量不同的变压器技术特性优劣判断 如果有两台变压器的容量 SAeSBe 负载视在功率为 S，则两台变压器功率损失 技术特性的计算公式为 A PP0+（S/SAe） 2 PK PB= P0+（S/SBe） 2 PK 令PA=PB时对上两式联立求解，可得出有功临界负载视在功率 SLP (kvA)的判别 式 有功 SLP= 22 Ae Ak Be Bk BoAo S p S p PP 同理：可得出无功临界负载视在功率 SLQ (kvA)的判别式和综合临界负载视在功 率 SLZ (kvA)的判别式。 无功 SLQ= e Ak e Bk BoAo SA Q SB Q QQ 22 唐山学院毕业设计 13 综合 SLZ= e A kA e B kB oBoA S p S p PP 22 当实际视在功率 S LZ LQ LP S S S 时小容量变压器运行，S LZ LQ LP S S S 时大容量变压器运行。 例例 2 2 某厂变电所有两台 35/6.3kv 变压器，其参数如下表 （1）按有功，无功，综合功率判定两台变压器技术特性的优劣。 （2） 当负载功率为 2750kv ， COS2=0.9 时， 求 5600 kvA 变压器运行比 3200kvA 变压器运行有功功率，无功功率和综合功率的节电。 解：利用 SLP，判定试判定 SLP= eA Ak eB Bk BoAo S P S P PP 22 = 22 3200 2 .37 5600 3 .54 4 .185 .11 = 000001901. 0 9 . 6 =1905(kvA) 利用公式先求 QAO，QAK，QBO，QBK QA0=IAO%Se10 -2=3.52320010-2=113(kvAR) QAK=UAK%Se10 -2=5.83320010-2=187(kvAR) QBO=IBO%Se10 -2=2.93560010-2=164(kvAR) QBK=UBK%Se10 -2=5.81560010-2=325(kvAR) 利用公式再求 SLQ SLQ= eA Ak eB Bk BoAo S Q S Q QQ 22 = 22 3200 187 5600 325 164113 = 000007897. 0 51 =2541(kvA) 本例 KQ=0.09 分别计算 PAZO，PAZK，PBZO，PBZK。 PAZO=PAO+KQQAO=11.5+0.09113=21.67(kw) PAZK=PAK+KQQAK=37.2+0.09187=54.03(kw) PBZO=PBO+KQQBO=18.4+0.09164=33.16(kw) PBZK。=PBO+KQQBO=54.3+0.09325=83.55(kw) 参数 变压器 Se(kvA)Po(kw)Pk(kw)Io (%)Uk(%) A320011.537.23.525.83 B560018.454.32.935.81 唐山学院毕业设计 14 再求 SLZ SLZ= eA kA eB kB oBoA S P S P PP 22 = 22 3200 03.54 5600 55.83 16.3367.21 = 000002612. 0 49.11 =2098(kvA) SSLZ 时大容量变压器运行（5600 kvA)； SSLZ 时小容量变压器运行（3200 kvA)； （2）当负载功率为 2750kv ，COS2=0.9 时，求 5600 kvA 变压器运行比 3200kvA 变 压器运行有功，无功和综合节电。 PA=PAO+ 2P AK=11.5+（ 32009 . 0 2750 ） 237.2=45.4(kw) QA=QAO+ 2Q AK=113+（ 32009 . 0 2750 ） 2187=283.5(kvAR) PB=PBO+ 2P BK=18.4+（ 56009 . 0 2750 ） 254.3=34.6(kw) QB=QBO+ 2Q BK=164+（ 56009 . 0 2750 ） 2325=260.8(kvAR) 此例原系 3200kvA 变压器运行，通过计算改为 5600kvA 变压器运行可节电。 节电功率： P=45.4-34.6=10.8（kw） Q=283.5-260.8=22.7（kvAR） PL=P+kQQ=10.8+0.0922.7=12.8（kw） P%= A P P 100%= 4 .45 8 .10 100%=23.79% Q%= A Q Q 100%= 5 .283 7 .22 100%=8.00% 节约电能： AP=10.88400（按 365 天）=90720（度） （约 9 万度） AQ=22.78400（按 365 天）=190680（度） （约 19 万度） A2=12.88400（按 365 天）=107520（度） （约 11 万度） 全年节电量为 90720 度 （有功） 可以增加产量， 如增加造纸产量为 90720 度1609 度/吨=56.38（吨）增加棉布产量为 90720 度39.76 度/百米=2281.69（百米） 唐山学院毕业设计 15 7 变压器并列运行的经济方式 变压器的损失不但消耗了电厂的燃料（即能源） ，并且占用了发电厂的发电设备 容量。据统计，在配电网的终点，每损失一个千瓦的电力，要增加发电厂和输变电两 千元左右的投资。再能源紧张的今天如何降低损失，采取各项降损技术措施达到“多 功少损”是一项非常有意义的工作，变压器并列运行本身就是经济运行。 变压器并列运行以后， 负荷可以合理地分配， 使变压器总的损失率降低到最低值， 减少网损。只要符合并列运行的条件，根据变压器的技术参数和负载的变化，经过计 算确定并列运行台数，定会达到经济运行的目的。 由于变压器是变电所的主要耗电设备， 所以变电所运行的经济运行主要取决于变 压器的经济运行。下面讨论两种情况： 7.1 两台变比相等,容量相同，短路电压（UK%5%）相接近，组别 相等的变压器（并列条件） 变压器运行台数的选择和变压器的技术参数密切相关 例如有两台参数不同的变 压器、，变压器运行，在什么负载条件下投运；或变压器运行，在什么负 载条件下投运；两者并不相同。 变电所有两台变压器和， 假若变压器单台运行， 求在什么负载下投运 （即 、并运） 。其与并列运行方式的功率损失方式 PA=PAO+ 2P AK P AB=P BkAkBoAo PPPPP 令PA=PB，对上两式联立求解，可得出一台和两台运行方式间 有功临界负载系数 BkAk Bo LP PP P 3 2 把上式写成有功临界容量 BkAk Bo LP PP P Se 3 2 把上式及曲线图（单台运行和两台并列运行经济运行方式的临界点）进行分析， 则存在两种情况 唐山学院毕业设计 16 （）当 SLP Se 时在图上交于 L1即 S ABB LP S，此时如果 SS ABB LP ，变压 器单台运行；如果 SS ABB LP 则应为变压器、并运，这说明不到满载，就需 投运。 （2）S LP S时，在图上交于 即 S ABA LP Se，这说明只有 A 满载后投运 B（即 A、B 并运）才经济运行。 例例 3 3 某变电所有两台 35/10.5KV 、10000KVA 的变压器，参数如下表： 分别求变压器 A 和 AB（并运）的临界容量 S ABA LP 及 S ABB LP 解：利用公式求得 A 与 AB（并运）之间的临界容量 S ABA LP S ABB LP =2S AkBk Ao PP P 3 =210000 30.758 .943 36.17 =5763(KVA) B 刚过半载就要投 A 由本例明显看出： 变压器 A 运行时，投运 B 的临界容量是 9455KVA；而 B 运行时投运 A 的临界条件 是刚过半载，即 5763KVA。为什么两者相差如此悬殊？这主要是两台变压器的技术特 性差异较大之故，由此可见， 不能只按固定的负载系数而不考虑技术参数的差异来确 定运行台数。 7.2两台变比相等，容量不同，短路电压（%5% K U）相接近， 参数 变压器P0（KW）PK（KW） A17.3675.3 B29.3094.8 唐山学院毕业设计 17 组别相等的变压器 变压器运行台数的选择和变压器的技术参数密切相关。有两台变压器A.B，参数 不同，容量不同。若变压器A运行，在什么负载条件小投运B;或变压器B运行，在什么 负载条件下投运A,两种运行方式并不相同。 变电所有A.B两台容量不同的变压器，假若变压器A单台运行，求在什么负载下 投运B（即A.B并运）其A和AB的功率损失计算公式： Ak AB AOA P S S PP 2 )( ABK ABE ABOAB P S S PP 2 )( 当令 ABA PP时，上两式联立求解可得A与AB间的临界容 I LP S S 2 )( 2 eeAe BKAK eA AK BOI LP SS PP S P P 例例4有两台变压器参数如下表 Se(KvA) PO(KW)P K(KW) IO%(%)U K%(%) A800010.952.80.6587.2 B750024.075.03.507.2 试分析对比变压器A与AB之间及B与AB之间经济运行的临界条件。 解：计算变压器A与AB的临界容量，变压器B与AB的临界容量。 S ABA LP = 2 )( 2 BeAe BKAK eA AK BO SS PP S P P = 22 )80007500( 0 .758 .52 8000 8 .52 0 .24 = 000000294. 0 0 .24 =9035(KVA) 22 )80007500( 8 .520 .75 7500 0 .75 9 .10 )( 22 Be eB BKAK eB BK AOABB LP SS PP S P P S =)(3687 000000802. 0 9 .10 KVA 由此计算可知变压器A运行时，投B的条件是A超载（铭牌容量8000KVA）；变压器 B运行时，投A的条件是B刚半载（铭牌容量7500KVA）。这两种运行方式相关很大，主 要是两台变压器件技术特性差异大造成的。 由此可见， 习惯得认为 （不考虑技术参数， 参 数变压器 唐山学院毕业设计 18 只按容量）一台载满后或达到一定固定值后，在投入另一台运行，这种做法是无根据 的， 是不科学的， 在大都数情况下是浪费电能的。 在什么负载条件下一天变压其运行， 又在什么负载条件下两台变压器运行，这完全取决于两台变压器的技术参数， 不能用一个规定值代替。如把本例单台和两台变压器运行，案由公的临界焦点， 可有下面曲线图解得出。 很显然：由于变压器A(8000KVA)的技术特性好，所以A和AB并列运行的临界交点 交于L1的s ABA LP =9035(KAV)，此台变压器载满后再两台并运才经济；由于变压器 B(7500KVA) 的 技 术 特 性 不 好 ， 所 以 B 和 AB 并 列 运 行 的 临 界 交 点 交 于 L2 的 S ABB LP =3689(KAV)此台变压器刚半载就需两台就需两台并行才经济。图解法分析与解 题结果的分析完全一致。 建议：本题按经济运行方式分析，变压器B不存在经济运行的条件，应更换性能 好的变压器。 结论：通过计算得知，先投入A运行满载后投入B为最佳运行方式。 8变压器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，无功损失率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，无功损失率最低的情况，称此负 载系数为运行方式的经济负载系数。 正确的合理的确定变压器各种运行方式的经济负 载系数，也是开展变压器经济运行的重要方面。 (1)单台变压器运行的经济负载系数 K O JP P P 有功经济系数载系数 % % K O JQ U I 唐山学院毕业设计 19 (2)变压器容量相同或不同多带并列的经济负载系数是同一个公式： 有功经济负载系数 n i n i NJP Pik Pio 1 1 无功经济负载系数 n i ik n i io n i ik n i io NJQ U I Q Q 1 % 1 % 1 1 例例5 5有三种变压器（冷，热，节能）分别计算经济负载系数(10/0.4Kv) (1)热扎硅钢片变压器的经济负载系数 Se(KVA)100180320420560750100013501800 P0（KW） 0.731.201.902.102.504.104.906.008.00 PK（KW） 2.404.106.207.709.4011.9015.0019.5024.00 JP0.5520.5410.5540.5720.5160.5870.5720.5550.577 I0%（%） 7.507.007.006.506.006.005.005.004.50 UK%（%） 4.504.504.504.504.504.504.504.504.50 JQ1.2911.2471.2471.2021.1551.1551.0541.0541.00 (2)冷扎硅钢片变压器的经济负载系数 Se(KVA)100200315400500630800100012501600 P0（KW） 0.500.801.191.351.602.002.502.803.304.00 PK（KW） 2.103.605.206.177.709.2011.0513.7016.1119.45 JP0.4880.4710.4780.4680.4560.4660.4760.4520.4530.453 I0%（%） 4.103.202.231.861.581.511.491.421.401.40 UK%（%） 4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5 JQ0.9550.8430.7040.6430.5930.5790.5750.5620.5580.558 （3）节能变压器的经济负载系数 Se(KVA)100200315400500630800100012501600 P0（KW） 0.3020.5380.7660.8751.0301.2901.5131.7772.1982.611 PK（KW） 1.9253.4314.7955.8006.6868.1699.84611.53013.79316.781 JP0.3960.3960.4000.3880.3920.3970.3920.3930.3990.394 I0%（%） 2.141.941.601.301.201.231.000.961.060.84 UK%（%） 4.504.504.504.504.504.504.504.504.504.50 JQ0.6900.6570.5690.5370.5160.5230.4710.4620.4850.432 根据上列表得数据可知： 随着变压器容量的增大，有功经济负载系数 JP 稍许下降，而无功经济负载系 唐山学院毕业设计 20 数 JQ 则明显下降。 随着变压器耗能参数的改善（热轧冷轧节能） JP 有较大下降，而 JQ 下 降更为明显。 分析结论：由于变压器的材质不同，容量不同，加上制造水平不同，其经济负载 系数 JP 和 JQ 存在着很大的差异。 例例6 6 某变电所有两台35/10KV冷轧硅钢片变压器，其参考为 Se(KVA)Se(KVA)Se(KVA)Se(KVA)Se(KVA) A1000011.30276.350.6587.54 B800010.7560.300.7967.75 求：(1)分别计算单台变压器及两变压器并列运行的三种运行方式的三种经济负 载系数 JP 和 JQ 。 （2）变电所经济负载功率为6750KW cos 2 =0.9，常年是A运行B备用，按经济负 载系数改为两台并列运行，计算其节电效果。 (3)若改为B运行A备用，两台并列比B运行的P.Q.AP.AQ 解：(1)利用公式计算 JP . JQ . NJP .NJQ A变： JP =385. 0 38.76 302.11 K O P P JQ =295. 0 54. 7 658. 0 % % K O U I B变： JP =421. 0 70.60 75. 0 K O P P JQ =320. 0 75. 7 796. 0 % % K O U I AB并运： JP =401. 0 70.6038.76 75.10302.11 1 1 n i ik n i io P P JQ =308. 0 75. 754. 7 796. 0658. 0 % % 1 1 n i ik n i io U I 将计算的数据列入