变压器容量的确定

2.3 企业负荷的确定与变电站变压器的选择一、供电系统功率损耗与电能损耗的计算1、计算功率损耗与电能损耗的目的和意义（1）目的：当电能沿供电系统中的导线输送时，在其中产生有功功率和无功功率损耗。在确定全厂的计算负荷时，应将这部分功率损耗计入。（2）意义：用计算负荷求出的功率损耗，显然不是实际的功率损耗，计算它的意义在于，在同等条件下对供电系统进行技术、经济比较，以确定方案的可行性。R JXI2、线路的功率损耗 三相供电线路的最大有功功率损耗和三相无功功率损耗为23maxca23maxca310(kW)310(kVar)PI RQI XR线路每相电阻线路每相电阻 X线路每相电抗线路每相电抗22233cacacamax22NN1010SPQPRRUU22233cacacamax22NN1010SPQQXXUU有功功率损失为：有功功率损失为：无功功率损失为无功功率损失为由于工矿企业供电系统的线路一般不长，且多采用电缆由于工矿企业供电系统的线路一般不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，所以在进行负荷统计和技术经济比较供电，阻抗较小，所以在进行负荷统计和技术经济比较时，线路上的功率损耗往往忽略不计时，线路上的功率损耗往往忽略不计。3、电力变压器的功率损耗 变压器的功率损耗分为铁损和铜损两部分。（1）变压器铁损：当变压器的外加电压不变时，铁损为一常数，与变压器的负荷无关，通常用变压器的空载实验确定。变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用 P0 和 Q0 表示。（2）变压器铜损 变压器负荷电流在其绕组中产生的有功损耗和无功损耗。2)(SSPNTcaNT0TP0TP0TP2)(SSQNTcaNTPNT-变压器额定负载时的有功损耗变压器额定负载时的有功损耗QNT-变压器额定负载时的无功损耗变压器额定负载时的无功损耗SNT-变压器额定容量变压器额定容量Sca-计算负荷的视在容量计算负荷的视在容量（3）变压器的功率损耗 有功损耗为：无功损耗为:SQNTT)1.008.0(I0T%-变压器空载电流占额定电流的百分数，可查表变压器空载电流占额定电流的百分数，可查表求得。求得。UK-变压器短路电压占额定电压的百分数，可查变压器短路电压占额定电压的百分数，可查表求得。表求得。-变压器的负荷率变压器的负荷率设计时，变压器损耗可用下式估计：设计时，变压器损耗可用下式估计：TNT0.02PS2020)(PPSSPPPNTNTcaNTTSUIssQQQNTKNTcaNTT)%()(20203.线路及变压器的电能损耗 由于工厂供电系统的线路和变压器常年运行，其电能损耗相当可观，直接关系到供电系统的经济利益。（1）线路中的年电能损耗-最大负荷损耗时间 其定义为：线路输送相当于最大负荷的电流()时，在时间内产生的电能损耗，恰好等于线路中全年的实际电能损耗。)(32hKWRIWcacaIR-每相导线的电阻每相导线的电阻（2）变压器中的年电能损耗20NTwTPTPWP0-变压器空载时的电压损耗变压器空载时的电压损耗Tw-Tw-变压器年投入小时数变压器年投入小时数-最大负荷损耗时间最大负荷损耗时间变压器的负荷率变压器的负荷率PNT-变压器额定负载时的有功损耗变压器额定负载时的有功损耗二、企业负荷的确定 以需用系数法为例：1.根据负荷分布情况初步确定厂区供电系统 工矿企业供电系统的一般形式如图2-5所示。负荷计算应从负载端开始，逐级上推，直到企业电源进线端为止。2.根据生产工艺流程及负荷性质将用电设备分组，并确定各组设备的计算负荷（1）首先确定单台用电设备的设备容量及计算负荷Pca1（2）确定用电设备组的计算负荷 当确定了各用电设备容量之后，将工艺性质相同、需要系数相近的用电设备合并成组，进行用电设备组的负荷计算。计算公式为Pca2,Qca2-用电设备组的有功、无功计算负荷用电设备组的有功、无功计算负荷Kd-用电设备组的需用系数用电设备组的需用系数Pca1-用电设备组的计算容量之和用电设备组的计算容量之和tan2212PQPKPcacacadca3.确定车间配电所或变电所低压母线上的计算负荷将车间各用电设备组的计算负荷相加后乘以最大负荷的同期系数，即得车间变电所低压母线上的计算负荷。其计算公式为c a 3c a 2c a 3c a 222c a 3c a 3c a 3pqPKPQKQSPQPca3,Qca3,Sca3分别为车间变电所低分别为车间变电所低压母线上的有功、无功及视在计算压母线上的有功、无功及视在计算负荷；负荷；Kp,Kq最大负荷时有功、无功最大负荷时有功、无功同期系数；同期系数；Pca2,Qca2各用电设备组的计算各用电设备组的计算负荷负荷 若在变电所的低压母线上装有容量为 无功补偿装置时,则在计算车间变电所低压母线上的计算负荷时，应减去无功补偿容量。即QCQQKQccaqca23Qc4.确定车间变电所中变压器高压侧的计算负荷 将车间变电所低压母线的计算负荷加上车间变压器的功率损耗，即可得其高压侧计算负荷。其计算公式为ca 4ca 3Tca 4ca 3TPPPQQQ PT,QT变压器变压器的有功、无功损耗的有功、无功损耗5.确定车间变电所中高压母线上的计算负荷 当车间变电所的高压母线上接有多台电力变压器时，将车间变压器高压侧计算负荷相加，即得车间变电所高压母线上的计算负荷。其计算公式为c a 5c a 4c a 5c a 4PPQQ6.确定总降压变电所出线上的计算负荷确定总降压变电所6kV10kV母线上各高压出线计算负荷时，应将其线路末端的计算负荷加上其配电线路的功率损耗。由于工矿企业厂区范围不大，且高压线路中电流较小，故其功率损耗较小，在负荷计算中通常忽略不计。因此，总降压变电所6kV10kV母线上各高压出线计算负荷与其配电线路末端的计算负荷近似相等c a 6c a 5c a 6c a 5PPQQ 7.确定总降压变电所二次母线上的计算负荷将总降压变电所6kV10kV母线上各高压出线计算负荷分别相加后乘以最大负荷的同期系数，就可求得总降压变电所母线上的计算负荷。若在总降压变电所6kV10kV母线上采用高压电容器进行无功补偿，则在计算总无功功率时，应减去无功补偿容量。其计算公式为ca 7ca 6ca 7ca 622ca 7ca 7ca 7cPKPQKQQSPQ8.确定全厂总计算负荷 将总降压变电所二次母线上的计算负荷加上主变压器的功率损耗即可求得企业计算负荷。其计算公式为ca 8ca 7Tca 8ca 7T22ca 8ca 8ca 8PPPQQQSPQ 三、功率因数的确定1、企业供电系统的功率因数（1）最大负荷时的功率因数根据各母线上的计算负荷来确定的功率因数就是最大负荷时的功率因数，即补偿前最大负荷时的功率因数补偿后最大负荷时的功率因数Pca、Qca分别为全企业的有功及无功计算负荷；Sca，Sca分别为全企业补偿前、后的视在计算负荷；QB为全企业的无功补偿容量。c ac ac o sPScaca122cacacacosPPSPQ222)(cosQQPPSPBcacacacaca（2）月平均功率因数 根据企业一个月的平均有功功率及无功功率即可求出该月的平均功率因数，其计算公式为 补偿前：补偿后avca1av22avcacacos()()PPSPQPav,Qav,SavPav,Qav,Sav分别为企业的有功、无功及视在功率的平分别为企业的有功、无功及视在功率的平均值均值、为有功及无功功率的月平均负荷系数为有功及无功功率的月平均负荷系数我国电业部门每月向企业收取电费，就规定电费要按我国电业部门每月向企业收取电费，就规定电费要按每月平均功率因数的高低来调整。每月平均功率因数的高低来调整。222)()(cosQQPPSPBcacacaavavav（3）均权功率因数按有功电能及无功电能为参数计算而得的功率因数称为均权功率因数，其计算公式为 PJ22PQc o sWWWWp,WQ-企业某一时间内消耗的有功、无功电能企业某一时间内消耗的有功、无功电能 2、提高功率因数的意义（1）提高电力系统的供电能力 在电力系统安装容量确定时，提高用户的功率因数相应减少了无功功率的供给，在同样设备条件下，电力系统输出的有功功率增加。（2）降低网络中的功率损耗（3）减少网络中的电压损失，提高电能质量 由于功率因数的提高，使网络中的电流减少，网络的电压损失减少，提高了电能质量。（4）降低电能成本 提高功率因数可减少网络和变压器中的电能损耗，在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。RPRPUIN22)cos(cos3UIP 3、提高功率因数的方法（1）正确选择电气设备（2）电气设备的合理运行（3）无功功率人工补偿 电力部门对功率因数有严格的规定：高压供电部门不得低于0.9。其它用电单位不得低于0.85。四、变电站变压器的选择 1.变压器型式的选择 变压器的型式应根据其使用环境来选择。（1）在有可燃性及爆炸性场所，要选用符合要求的防爆型（隔爆型）变压器；（2）在空间较小的车间内可选用干式变压器；（3）在使用环境较好的场所应选用普通型的变压器；（4）在新设计的变电所中尽可能地选用最新节能型的变压器。2.变压器容量及台数的选择（1）变压器台数的确定 A、车间变电所变压器台数的确定 a、一般一个车间尽量选择一台变压器；b、如果一、二级负荷所占比例较大，应选用两台变压器，若能从邻近用户取得备用电源时，也可选用一台变压器。B、企业总降压变电所主变压器台数的确定 应根据企业的负荷类型来确定。a、对于中、大型企业或具有一、二级负荷的企业，一般选用两台变压器，以保证对一、二级负荷供电的可靠性。b、只有在分期建设，经技术、经济比较具有优越性，或两台大容量变压器需增加限制短路电流的设备，以及6kV电网接地电流大于30A时，才考虑选用三台变压器，以便分期建设或分裂运行。当一台变压器发生故障时，其余各台变压器应能保证一、二类负荷用电。（2）变压器容量的确定 A、车间变电所变压器容量的确定 可根据车间的计算负荷（若有无功补偿应为补偿后的计算负荷）来确定。不论选用一台还是选用两台，其额定容量均按等于或略大于计算容量来选择，即 SNTSca B、总降压变电所中的主变压器容量的确定 a、当选择一台变压器时，其额定容量按等于或略大于补偿后的总计算容量来选择，即 SNTSca b、当选择两台变压器时，若同时工作，每台变压器的额定容量应按一台故障后另一台能负担全部一、二类负荷来确定，即SNTksbSca Ksb 事故时负荷保证系数，由一、二级负荷所占比例决定本章作业 21，22，23，24，25