配電干式變壓器的節(jié)能計算

根據(jù)實測負荷分布數(shù)據(jù)和微軟Excel繪制的干式變壓器日負荷曲線，計算出負荷的動態(tài)功率損耗。在此基礎(chǔ)上，詳細計算了“移峰填谷”、“低谷用小型干式變壓器代替大型干式變壓器”、“同容量或大容量節(jié)能型干式變壓器代替耗能干式變壓器”等方案。較后，給出了新型干式變壓器投資和二氧化碳減排的簡單回收期。目前，全球變暖和溫室氣體減排已成為全世界高度關(guān)注的話題。節(jié)能減排將對家發(fā)展模式和電氣工作的理念和方法產(chǎn)生深遠影響。家發(fā)改委/世界銀行/全球環(huán)境基金中節(jié)能促進項目辦公室已將歷年節(jié)能節(jié)電實施項目匯編成冊《中合同能源管理節(jié)能項目案例》 [1]。本文將按照書中的思路進行配電干式變壓器節(jié)能方案的選擇和計算：節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟效益實現(xiàn)節(jié)能投資限期回收。1節(jié)能的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟效益信息來自：輸配電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

電能是二次能源，大部分是燃燒煤、石油、天然氣等化石能源產(chǎn)生的，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳氣體排入大氣。當今世界的主流觀點是二氧化碳的排放和積累導致全球變暖。除上述碳氫化合物外，產(chǎn)生電能的一次能源還包括核裂變材料、水力、太陽能、風力等。其他一次能源可以根據(jù)發(fā)熱量換算成標準煤(標準煤發(fā)熱量為29 307 kJ/kg)，然后根據(jù)上述一次能源在我發(fā)電中的比例，綜合給出：

A.標準煤/電的換算系數(shù)=0。399噸標準煤/兆瓦時；

B.二氧化碳/電排放系數(shù)=0。226 . 8t碳/兆瓦時，計算結(jié)果是二氧化碳中的碳含量，所以通常稱為碳排放系數(shù)；

C.二氧化硫/標準煤排放系數(shù)=0。018噸標準煤；

D.總懸浮顆粒物/標準煤排放系數(shù)=0。014噸標準煤。信息來自：輸配電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

通過以上各種計算，可以定量得出節(jié)能的環(huán)境效應(yīng)。近年來，節(jié)能減排的要求日益突出和嚴格。因此，在選擇配電干式變壓器節(jié)能方案時，應(yīng)綜合考慮設(shè)備運行的能耗和一次性投資的大小，不能以犧牲環(huán)境為代價來節(jié)約一次性投資。為了環(huán)境與投資的協(xié)調(diào)，節(jié)能改造投資應(yīng)在合理的投資回收期內(nèi)用運行節(jié)能的經(jīng)濟效益進行補償[1]。數(shù)學公式表示為：

所謂簡單回收期，就是在計算回收期時不考慮銀行的貼現(xiàn)率、價格、資本投資效益等動態(tài)因素。簡單回收期的范圍一般在5年左右或者稍長一些，一些耐用設(shè)備和器材的回收期可以更長。干式變壓器的使用壽命高達20年，考慮到投資者的承受能力，使用壽命作為回收期是不合適的。Micrsoft Excel電子表格軟件[2]用于節(jié)能方案的計算和以下各節(jié)表格和曲線的制作。

2干式變壓器負荷曲線的繪制干式變壓器節(jié)能方案實施后經(jīng)濟效益的計算方法有很多，其中較簡單的方法就是用電能表測量節(jié)能方案實施前后同期有功功率損耗的差異。這種方法本質(zhì)上是測量穩(wěn)態(tài)損耗的差異。下面將介紹一個更準確的節(jié)能cal #p#分頁標題#e#

即有功負荷日分布曲線反映了一天24小時內(nèi)有功負荷的動態(tài)變化，即負荷的波動或峰谷分時情況的變化。曲線的橫坐標是以h為單位的測量周期，縱坐標是以kW為單位的有功功率平均值。有功電能表(watt-hour meter)是用來記錄每1 h電能增量的，因為測量時間間隔為1 h，所以電能增量的kW h數(shù)正好等于1 h內(nèi)有功功率的平均kW數(shù)

在日負荷曲線中，1 h內(nèi)的負荷視為穩(wěn)定負荷，而一天中各時段的變化負荷視為動態(tài)負荷，一方面可以簡化損耗計算，另一方面也符合干式變壓器繞組和鐵芯發(fā)熱損耗的實際情況。對于壓縮機來說，短時峰值負荷不是繞組和鐵芯溫度較高的原因，只有持續(xù)0的平均負荷。5 h及以上可導致穩(wěn)定的溫升。因此，可以規(guī)定平均值每1小時測量一次.下面介紹如何利用有功負荷日分布的實測數(shù)據(jù)和微軟Excel的繪圖功能繪制日負荷曲線。詳情請訪問：輸配電設(shè)備網(wǎng)

2.二月負荷曲線

標準月平均值按30天720小時計算，其中工作日為22天，占24 22=528小時；公休日為8天，占24 8=192 h，工作日較好期日負荷曲線相當于22小時月負荷曲線，公休日較好期日負荷曲線相當于8小時月負荷曲線。

與日分布曲線不同，月負荷曲線不是按日、小時前后的時間順序排列的。如果要逐日繪制月負荷分布曲線，會使數(shù)據(jù)測量工作非常復(fù)雜，使月負荷曲線的數(shù)據(jù)表過大。月負荷曲線可以根據(jù)1月份典型工作日和公共節(jié)假日的日負荷曲線繪制。月負荷

分布曲線以全月時段(720 h) 為橫坐標，以各時段的負荷(kW) 為縱坐標， 按負荷大小降序排列， 降序排列更容易看出負荷的變化趨勢。具體做法如下：

a. 選擇典型工作日負荷數(shù)據(jù)：分布曲線的數(shù)據(jù)作為典型工作日的有功負荷的數(shù)據(jù)。

b . 鍵入典型公休日負荷測量數(shù)據(jù)： 典型公休日有功負荷的測量值。

c . 工作日和公休日數(shù)據(jù)的合并：工作日的時段值為22 h，公休日的時段值為8 h。同時，把B2：B25和C26： C49 中的數(shù)據(jù)復(fù)制到F2：F49 中。

d . 將F 列的數(shù)據(jù)進行降序排列。

e . 計算月負荷曲線的橫坐標值： 將E 列作為月負荷曲線的時間坐標列， 按E 列和F 列數(shù)據(jù)作出有功負荷月分布折線散點曲線。

3 干式變壓器穩(wěn)態(tài)損耗和動態(tài)損耗的計算

4 移峰填谷的節(jié)能效益

移峰填谷是改變部分負荷的用電時間， 將高峰負荷分出一部分改在低谷時運行。移峰填谷可以減少干式變壓器的損耗， 使用電單位產(chǎn)生一定的節(jié)能效益。

4 . 從單元格J51、J53 可見日負荷的平均值仍為87 . 8 kW， 穩(wěn)態(tài)損耗也仍為0 . 513 5 kW。但由于移峰填谷后的日負荷分布趨于平穩(wěn)， 可以預(yù)見動態(tài)損耗和負載波動損耗系數(shù)KT將比移峰填谷前減少。移峰填谷后的動態(tài)計算詳見表1 的K列， Excel 計算方法同H 列， 移峰填谷后動態(tài)日節(jié)電功率為： #p#分頁標題#e#

4 . 2 S5 - 315 ～ 1 600 kV·A 油浸干式變壓器的系列計算

4 . 3 計算結(jié)果分析

a . 移峰填谷時不更換干式變壓器， 也不對干式變壓器的結(jié)構(gòu)進行改造， 所以鐵損P0的影響在移峰填谷前后互相抵消。

b . 移峰填谷節(jié)能的實質(zhì)在于使負荷分布更加均衡、動態(tài)負載系數(shù)βdt值下降， 因此干式變壓器的負載損耗也隨之下降。

c . 本文設(shè)計的移峰填谷方案意味著由8 h 的一班制高峰運行轉(zhuǎn)變?yōu)? × 6 h 的二班制運行， 班次的增加如果涉及生產(chǎn)人員或值班人員的增加， 即使對于年節(jié)電達6 938. 6 kW·h 的1 600 k·VA 干式變壓器， 其經(jīng)濟效益仍難以彌補人力成本的增加， 這在實施移峰填谷前應(yīng)加以考慮。

5 低谷時改用小干式變壓器的節(jié)能效益

  5 . 1 計算公式

購置一臺S9 小干式變壓器在低谷時替代S5 大干式變壓器運行。先先將表1B 列的負荷值分為低谷和高峰兩時段列于L 列， 其中S5 大干式變壓器在8 ～ 16 高峰時段運行9 h; S 9小干式變壓器在17 ～ 24、1 ～ 7 低谷時段運行15 h。大小干式變壓器分段運行后的日節(jié)電量的動態(tài)計算公式為： 信息來源:

5 . 2 315 kV·A 單臺油浸干式變壓器的計算

這里大干式變壓器選S5 - 315 kV·A， 小干式變壓器根據(jù)負荷大小選S9 - 50 kV·A。表1 中L 46 為(13) 式年節(jié)電量的計算結(jié)果。

  5 . 3 315 ~ 1 600 kV·A 油浸干式變壓器的系列計算 信息來自:

這里大干式變壓器選S5 - 315 ～ 1 600 kV·A， 低谷時相應(yīng)小干式變壓器分別選S9 - 50 ～ 200 kV·A 。表2 第25 ~ 28 行分別為S5 - 315 ～ 1 600 kV·A與S9 - 50 ～ 200 kV·A 干式變壓器低谷動態(tài)負載電能損耗(kW·h)、S5 、S9 大小干式變壓器低谷空載電能損耗差值(kW·h)， 以及大小干式變壓器低谷時段年節(jié)電量(kW·h)。

5 . 4 計算結(jié)果分析

a . 低谷時改用S9 的小型干式變壓器代替大干式變壓器運行， 由于大、小干式變壓器的鐵損P0值不相同， 所以應(yīng)考慮鐵損的影響， 從表2 計算結(jié)果可以看出負載損耗不減反升。 信息來自:

b . 低谷時改用S9 小干式變壓器代替大干式變壓器運行時， 負載損耗是由β 2 Pk決定的， 盡管小干式變壓器的Pk比大干式變壓器的小一些， 但小干式變壓器的額定容量Se的平方值比大干式變壓器小得多， 致使同等負荷下小干式變壓器的β 2 比大干式變壓器大很多。 信息來自:

c . 更換小干式變壓器需要一定的投資， 投資費用詳見表2 第13 行， 第29 行投資回收期的計算結(jié)果為3 . 0 ～ 4 . 2 年， 可以看出， 低谷時改用S9 小干式變壓器代替大干式變壓器的經(jīng)濟效益是十分明顯的。 信息來

6 S5 干式變壓器更換成同容量或容量大一級S9 干式變壓器的節(jié)電計算  

6 . 1 負荷不變時， 老式的S5 干式變壓器更換成同容量的S9 節(jié)能干式變壓器  #p#分頁標題#e#

6 . 2 負荷不變時， 老式的S5 干式變壓器更換成容量大一級的S9 節(jié)能干式變壓器 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

6 . 3 計算結(jié)果分析 信息來自:

來源：網(wǎng)易博客