配电干式变压器的节能计算
根据实测负荷分布数据和微软Excel绘制的干式变压器日负荷曲线,计算出负荷的动态功率损耗。在此基础上,详细计算了“移峰填谷”、“低谷用小型干式变压器代替大型干式变压器”、“同容量或大容量节能型干式变压器代替耗能干式变压器”等方案。较后,给出了新型干式变压器投资和二氧化碳减排的简单回收期。目前,全球变暖和温室气体减排已成为全世界高度关注的话题。节能减排将对家发展模式和电气工作的理念和方法产生深远影响。家发改委/世界银行/全球环境基金中节能促进项目办公室已将历年节能节电实施项目汇编成册《中合同能源管理节能项目案例》 [1]。本文将按照书中的思路进行配电干式变压器节能方案的选择和计算:节能环保创造节能经济效益实现节能投资限期回收。1节能的环境效应和经济效益信息来自:输配电设备网络
电能是二次能源,大部分是燃烧煤、石油、天然气等化石能源产生的,燃烧产生的二氧化碳气体排入大气。当今世界的主流观点是二氧化碳的排放和积累导致全球变暖。除上述碳氢化合物外,产生电能的一次能源还包括核裂变材料、水力、太阳能、风力等。其他一次能源可以根据发热量换算成标准煤(标准煤发热量为29 307 kJ/kg),然后根据上述一次能源在我发电中的比例,综合给出:
A.标准煤/电的换算系数=0。399吨标准煤/兆瓦时;
B.二氧化碳/电排放系数=0。226 . 8t碳/兆瓦时,计算结果是二氧化碳中的碳含量,所以通常称为碳排放系数;
C.二氧化硫/标准煤排放系数=0。018吨标准煤;
D.总悬浮颗粒物/标准煤排放系数=0。014吨标准煤。信息来自:输配电设备网络
通过以上各种计算,可以定量得出节能的环境效应。近年来,节能减排的要求日益突出和严格。因此,在选择配电干式变压器节能方案时,应综合考虑设备运行的能耗和一次性投资的大小,不能以牺牲环境为代价来节约一次性投资。为了环境与投资的协调,节能改造投资应在合理的投资回收期内用运行节能的经济效益进行补偿[1]。数学公式表示为:
所谓简单回收期,就是在计算回收期时不考虑银行的贴现率、价格、资本投资效益等动态因素。简单回收期的范围一般在5年左右或者稍长一些,一些耐用设备和器材的回收期可以更长。干式变压器的使用寿命高达20年,考虑到投资者的承受能力,使用寿命作为回收期是不合适的。Micrsoft Excel电子表格软件[2]用于节能方案的计算和以下各节表格和曲线的制作。
2干式变压器负荷曲线的绘制干式变压器节能方案实施后经济效益的计算方法有很多,其中较简单的方法就是用电能表测量节能方案实施前后同期有功功率损耗的差异。这种方法本质上是测量稳态损耗的差异。下面将介绍一个更准确的节能cal #p#分页标题#e#
即有功负荷日分布曲线反映了一天24小时内有功负荷的动态变化,即负荷的波动或峰谷分时情况的变化。曲线的横坐标是以h为单位的测量周期,纵坐标是以kW为单位的有功功率平均值。有功电能表(watt-hour meter)是用来记录每1 h电能增量的,因为测量时间间隔为1 h,所以电能增量的kW h数正好等于1 h内有功功率的平均kW数
在日负荷曲线中,1 h内的负荷视为稳定负荷,而一天中各时段的变化负荷视为动态负荷,一方面可以简化损耗计算,另一方面也符合干式变压器绕组和铁芯发热损耗的实际情况。对于压缩机来说,短时峰值负荷不是绕组和铁芯温度较高的原因,只有持续0的平均负荷。5 h及以上可导致稳定的温升。因此,可以规定平均值每1小时测量一次.下面介绍如何利用有功负荷日分布的实测数据和微软Excel的绘图功能绘制日负荷曲线。详情请访问:输配电设备网
2.二月负荷曲线
标准月平均值按30天720小时计算,其中工作日为22天,占24 22=528小时;公休日为8天,占24 8=192 h,工作日较好期日负荷曲线相当于22小时月负荷曲线,公休日较好期日负荷曲线相当于8小时月负荷曲线。
与日分布曲线不同,月负荷曲线不是按日、小时前后的时间顺序排列的。如果要逐日绘制月负荷分布曲线,会使数据测量工作非常复杂,使月负荷曲线的数据表过大。月负荷曲线可以根据1月份典型工作日和公共节假日的日负荷曲线绘制。月负荷
分布曲线以全月时段(720 h) 为横坐标,以各时段的负荷(kW) 为纵坐标, 按负荷大小降序排列, 降序排列更容易看出负荷的变化趋势。具体做法如下:a. 选择典型工作日负荷数据:分布曲线的数据作为典型工作日的有功负荷的数据。
b . 键入典型公休日负荷测量数据: 典型公休日有功负荷的测量值。
c . 工作日和公休日数据的合并:工作日的时段值为22 h,公休日的时段值为8 h。同时,把B2:B25和C26: C49 中的数据复制到F2:F49 中。
d . 将F 列的数据进行降序排列。
e . 计算月负荷曲线的横坐标值: 将E 列作为月负荷曲线的时间坐标列, 按E 列和F 列数据作出有功负荷月分布折线散点曲线。
3 干式变压器稳态损耗和动态损耗的计算
4 移峰填谷的节能效益
移峰填谷是改变部分负荷的用电时间, 将高峰负荷分出一部分改在低谷时运行。移峰填谷可以减少干式变压器的损耗, 使用电单位产生一定的节能效益。
4 . 从单元格J51、J53 可见日负荷的平均值仍为87 . 8 kW, 稳态损耗也仍为0 . 513 5 kW。但由于移峰填谷后的日负荷分布趋于平稳, 可以预见动态损耗和负载波动损耗系数KT将比移峰填谷前减少。移峰填谷后的动态计算详见表1 的K列, Excel 计算方法同H 列, 移峰填谷后动态日节电功率为: #p#分页标题#e#
4 . 2 S5 - 315 ~ 1 600 kV·A 油浸干式变压器的系列计算
4 . 3 计算结果分析
a . 移峰填谷时不更换干式变压器, 也不对干式变压器的结构进行改造, 所以铁损P0的影响在移峰填谷前后互相抵消。
b . 移峰填谷节能的实质在于使负荷分布更加均衡、动态负载系数βdt值下降, 因此干式变压器的负载损耗也随之下降。
c . 本文设计的移峰填谷方案意味着由8 h 的一班制高峰运行转变为2 × 6 h 的二班制运行, 班次的增加如果涉及生产人员或值班人员的增加, 即使对于年节电达6 938. 6 kW·h 的1 600 k·VA 干式变压器, 其经济效益仍难以弥补人力成本的增加, 这在实施移峰填谷前应加以考虑。
5 低谷时改用小干式变压器的节能效益
5 . 1 计算公式购置一台S9 小干式变压器在低谷时替代S5 大干式变压器运行。先先将表1B 列的负荷值分为低谷和高峰两时段列于L 列, 其中S5 大干式变压器在8 ~ 16 高峰时段运行9 h; S 9小干式变压器在17 ~ 24、1 ~ 7 低谷时段运行15 h。大小干式变压器分段运行后的日节电量的动态计算公式为: 信息来源:
5 . 2 315 kV·A 单台油浸干式变压器的计算
这里大干式变压器选S5 - 315 kV·A, 小干式变压器根据负荷大小选S9 - 50 kV·A。表1 中L 46 为(13) 式年节电量的计算结果。
5 . 3 315 ~ 1 600 kV·A 油浸干式变压器的系列计算 信息来自:这里大干式变压器选S5 - 315 ~ 1 600 kV·A, 低谷时相应小干式变压器分别选S9 - 50 ~ 200 kV·A 。表2 第25 ~ 28 行分别为S5 - 315 ~ 1 600 kV·A与S9 - 50 ~ 200 kV·A 干式变压器低谷动态负载电能损耗(kW·h)、S5 、S9 大小干式变压器低谷空载电能损耗差值(kW·h), 以及大小干式变压器低谷时段年节电量(kW·h)。
5 . 4 计算结果分析
a . 低谷时改用S9 的小型干式变压器代替大干式变压器运行, 由于大、小干式变压器的铁损P0值不相同, 所以应考虑铁损的影响, 从表2 计算结果可以看出负载损耗不减反升。 信息来自:
b . 低谷时改用S9 小干式变压器代替大干式变压器运行时, 负载损耗是由β 2 Pk决定的, 尽管小干式变压器的Pk比大干式变压器的小一些, 但小干式变压器的额定容量Se的平方值比大干式变压器小得多, 致使同等负荷下小干式变压器的β 2 比大干式变压器大很多。 信息来自:
c . 更换小干式变压器需要一定的投资, 投资费用详见表2 第13 行, 第29 行投资回收期的计算结果为3 . 0 ~ 4 . 2 年, 可以看出, 低谷时改用S9 小干式变压器代替大干式变压器的经济效益是十分明显的。 信息来
6 S5 干式变压器更换成同容量或容量大一级S9 干式变压器的节电计算
6 . 1 负荷不变时, 老式的S5 干式变压器更换成同容量的S9 节能干式变压器 #p#分页标题#e#
6 . 2 负荷不变时, 老式的S5 干式变压器更换成容量大一级的S9 节能干式变压器 信息请登陆:输配电设备网
6 . 3 计算结果分析 信息来自:
来源:网易博客