課程設計-電力變壓器臺數(shù)和容量的最佳方案設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　?。?2011級本科）</p><p>　　題 目：電力變壓器臺數(shù)和容量的最佳方案設計</p><p>　　系（部）院： 物理與機電工程學院 </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

2、t;p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 設計任務書1</p><p><b>　　1.2基礎資料3</b></p><p>　　2 主接線方案的選擇4 </p><p><b>　　3變壓器的選擇5</b></

3、p><p>　　3.1 變壓器容量的選擇5</p><p>　　3.2 變壓器臺數(shù)的選擇5</p><p>　　4方案中變壓器容量的經(jīng)濟比較5</p><p>　　4.1 變壓器經(jīng)濟比較5</p><p>　　4.2 綜合費用比較7</p><p>　　4.3 動態(tài)比較7</

4、p><p><b>　　附電氣主接線圖9</b></p><p><b>　　全文總結(jié)10</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　變電站內(nèi)變壓器容量和臺數(shù)是影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電安全可靠性和經(jīng)濟性的重要因素，而容量大小和臺數(shù)多少的選擇往往取決于區(qū)域負

5、荷的現(xiàn)狀和增長速度，取決于一次性建設投資的大小，取決于周圍上一級電網(wǎng)或電廠提供負載的能力，取決于與之相聯(lián)結(jié)的配電裝置技術和性能指標，取決于負荷本身的性質(zhì)和對供電可靠性要求的高低，取決于變壓器單位容量造價、系統(tǒng)短路容量和運輸安裝條件等等，近幾年隨著變壓器制造技術的不斷提高，變壓器自身質(zhì)量和安全運行水平大幅度提高;變壓器空載損耗下降的幅度大，變壓器經(jīng)濟運行的負載率得到不斷降低;又國家節(jié)能減排政策，鼓勵企業(yè)開展經(jīng)濟運行工作;建設、擴建和變壓器

6、增容的臺數(shù)和容量的選擇，國內(nèi)尚無明確具體的規(guī)定，也是隨技術水平提高不斷完善的一個系統(tǒng)工程，一般根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗和規(guī)劃者的觀點來進行;結(jié)合相關規(guī)程制度，作者認為一般都應考慮如下因素：  </p><p>　　(1)變壓器額定容量應能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負荷的需要，即滿足全部用電設備總計算負荷的需要，避免變壓器長期處于過負荷狀態(tài)運行。新建變電站變壓器容量應滿足5-10年規(guī)劃負荷的需要，防止不必要的擴建和

7、增容，也減少因為擴建增容造成的大面積和長時間停電;對較高可靠性供電要求的變電站一次最好投入兩臺變壓器，變壓器正常的負載率不大于50%為最好。  </p><p>　　(2)對于供電區(qū)域內(nèi)有重要用戶的變電站，應考慮一臺變壓器在故障或停電檢修狀態(tài)下，其它變壓器在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的一級和二級負荷，對一般負荷的變電站，任何一臺變壓器停運，應能保證全部負荷的70%-80%的電力供應

8、不受影響，城區(qū)變電站變壓器臺數(shù)和容量應滿足N-1的要求。</p><p>　　河西學院本科生課程設計任務書</p><p>　　電力變壓器臺數(shù)和容量的最佳方案設計</p><p>　　變壓器是變電所、發(fā)電廠和輸配電網(wǎng)絡的主要電氣設備，合理選擇電氣設備是保證電力系統(tǒng)運行可靠、安全的首要任務。以變壓器這個電器元件為例滿足其技術性要求的同時還應考慮綜合經(jīng)濟性選擇電器設備。

9、為此，選擇兩種以上變壓器容量進行綜合經(jīng)濟比較確定其最佳方案。</p><p><b>　　基礎資料</b></p><p>　　一般變壓器臺數(shù)的選族原則是當工廠負載屬于三級負載時，或只有極少量的一、二級負載，并且可以從就近的其他供電點獲取6-10kv的獨立備用電源時，可考慮裝設一臺主變壓器。如工廠的一、二級負荷所占比重較大，這時必須要裝設兩臺變壓器，而且在設計主要接線

10、時應考慮兩臺變壓器之間可互為備用，且在容量選擇時要考慮至少滿足一臺故障或檢修時另一臺能滿足全部一、二級負荷的需求。其容量選擇一般按變壓器的額定容量變壓器所帶的總計算負荷考慮（或滿足一、二級負荷的要求）。</p><p>　?。?）電力系統(tǒng)簡圖如圖所示。兩路電源進線、變壓器選兩臺。</p><p><b>　　電力系統(tǒng)簡圖</b></p><p>

11、;　?。?）選總用電負載=6+j4MVA,則cos。變壓器一、二次側(cè)電壓為35kv、10.5kv。</p><p>　?。?）選用兩種主接線及運行方式，兩種不同型號的變壓器進行經(jīng)濟及技術比較。</p><p>　?。?）年最大負載小時數(shù)為，最大損耗所需利用小時=4150h。</p><p>　?。?）電價為1.0元/kwh</p><p>　

12、　（6）初選每臺變壓器容量按70%的總負載容量選擇，即.因為一、二級負載占總負載的70%。變壓器允許過負載的倍數(shù)為1.10。</p><p>　?。?）開關設備按最大負載選擇。10kv引出線的保護裝置動作時間設1.5s。</p><p>　?。?）自然條件設計在地區(qū)為安徽省安慶市：海拔高度為40.9m，累計最熱月平均溫度為28.9℃，極端最高溫度40.6℃，極端最低為-12.5℃，雷暴日數(shù)

13、為44日/年</p><p><b>　　三、變壓器的選擇</b></p><p><b>　　變壓器的選擇</b></p><p><b>　　三、變壓器的選擇</b></p><p>　　1、變壓器容量的選擇</p><p>　　變壓器容量的選擇方案

14、很多。例如，同容量不同型號；同型號不同容量；同型號同容量生產(chǎn)廠家不同；產(chǎn)地不同等。這里選擇同容量不同型號進行分析比較。</p><p>　　初選方案一：選用SL7-5000/35(三相自冷式鋁線電力變壓器)，額定容量為5000KVA，35/10.5，阻抗電壓百分數(shù)為7%，YNd11接線，空載損耗6.750kW，短路損耗為36.7kW，空載電流百分數(shù)為2%，參考價格為59.4萬元（每臺參考價）。以上數(shù)據(jù)由表查得。&

15、lt;/p><p>　　初選方案二：選用SLZ-5000/35（油浸自冷式或風冷式的三相有載調(diào)壓變壓器），額定容量為5000kVA，YNd11接線，阻抗電壓為7%，空載損耗為13.5kW，短路損耗為47.5kW，空載電流百分數(shù)為1.5%，參考價格為58萬元（每臺參考價）。以上數(shù)據(jù)由參考文獻查得。</p><p>　　電力變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　用電負載為時

16、，每種方案均選擇兩臺變壓器，每臺變壓器正常運行時的負載容量為3.61，正常變壓器負載率為。一臺變壓器停電或故障時，另一臺必須承擔一、二級負載。不正常運行狀態(tài)下變壓器負載率為，小于允許過載倍數(shù)1.1。因此，每臺變壓器承擔的最大負載為。</p><p>　　方案中變壓器容量的經(jīng)濟比較</p><p>　　經(jīng)濟比較包括計算綜合投資、計算年運行費用和所選方案綜合比較的內(nèi)容。計算分析時，只考慮各個方

17、案中不同的部分。</p><p><b>　　變壓器的經(jīng)濟比較</b></p><p>　?。?）計算綜合投資Z。綜合投資包括變壓器綜合投資、配電裝置綜合投資、輸電線路綜合投資等。配電裝置綜合投資有斷路器、隔離開關、互感器等設備的投資。兩種方案的配電裝置綜合投資、輸電線路綜合投資相差很小，故只考慮變壓器的綜合投資。</p><p>　　變壓器的

18、綜合投資不僅包括變壓器本身價格，還包括運輸、現(xiàn)場安裝、架構(gòu)、基礎、鐵軌、電纜等附加費用可用計算，是變壓器本身價格，35kV網(wǎng)絡取。變壓器綜合投資為。</p><p>　　選擇SL7-5000/35的變壓器方案一的綜合投資</p><p><b>　　（萬元）</b></p><p>　　式中 ------方案一中變壓器本身的價格。</p&

19、gt;<p>　　選擇SLZ-5000/35的變壓器方案二的綜合投資</p><p><b>　?。ㄈf元）</b></p><p>　　式中 -----方案二中變壓器本身價格。</p><p>　　計算年運行費用U。年運行費用包括設備折舊費、設置維修費和電能損耗費三項費用。兩種方案的配電裝置、輸電線路的年運行費用相差很小，故只考慮

20、變壓器年運行費用。</p><p>　　1）變壓器的折舊費。</p><p>　　方案一變壓器SL7-5000/35的折舊費按綜合投資的5.8%計算</p><p><b>　?。ㄈf元）</b></p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35的折舊費按綜合投資的5.8%計算</p><p>

21、;<b>　?。ㄈf元）</b></p><p>　　2）變壓器的維護費用</p><p>　　方案一變壓器SL7-5000/35的維護費按綜合投資的3%計算</p><p><b>　?。ㄈf元）</b></p><p>　　方案二變壓器SLZ 5000/35 的維護費按綜合投資的3%計算 </

22、p><p><b>　?。ㄈf元） </b></p><p><b>　　3）電能損耗費</b></p><p>　　(kWh) （4-7）</p><p>　　式中 ------無功當量，取0.1kWh/kvar；</p><p>　　T------年運行小時數(shù)8760h

23、；</p><p>　　------變壓器的最大負載損耗小時4000~5000h,取4150h。</p><p>　　方案一中變壓器SL7-5000/35的電能損耗由式（4-7）得</p><p><b>　?。╧Wh）</b></p><p>　　由式 （4-7）中知</p><p>　　方案一

24、變壓器SL7-5000/35的電能損耗費</p><p>　　臺數(shù)×損耗×電價==30.184（萬元）</p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35 的電能損耗費為</p><p><b>　?。╧Wh） </b></p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35的電能損耗費&l

25、t;/p><p>　　臺數(shù)×損耗×電價=（萬元）</p><p>　　綜合費用（總費用）比較</p><p>　　方案一總費用=計算綜合投資Z+計算年運行費用U，有</p><p>　　=89.1+2.673+5.1678+30.184</p><p>　　=127.125（萬元）</p>

26、<p>　　方案一總費用=計算綜合投資Z+計算年運行費用U，有</p><p>　　=87+5.046+2.61+36.244</p><p>　　=130.9（萬元）</p><p>　　3.動態(tài)分析比較 </p><p>　　第一次投入運行的投資費用，方案一SL7-5000/35比方案二SLZ-5000/35多投入4.56

27、96萬元[(96.9408－94.656)×2]。年折舊維護費用方案一SL7-5000/3比方案二SLZ-5000/35多投入0.3696萬元[(7.8404－7.656)×2]。選用SL7-5000/35的年電能損耗費用比SLZ-5000/35的年電能損耗費用每年少12.12萬元[(30.184－36.244)×2]。由此看來，年電能損耗所需費用很大，則降低網(wǎng)絡的意義非常大，其措施要合理。當然，上述變壓器

28、選擇不僅是投資和費用，還有供電貼費、容量和占地費的項目，這里均沒有考慮。</p><p>　　由上面的分析計算可知，選用SL7-5000/35的綜合投資費用是96.9408萬元，而選用SLZ-5000/35的綜合投資費用是94.656萬元；選用SL7-5000/35的年電能損耗費用比SLZ-5000/35的損耗電費用每年少12.12萬元。故多投資的的綜合費用可以從降低電能損耗加以補償，經(jīng)幾年償還初投資所需費用。為

29、此SL7-5000/35系列的變壓器更具有經(jīng)濟性。綜上所述，無論從技術要求或經(jīng)濟費用比較，選用SL7-5000/35系列無載調(diào)壓、片內(nèi)散熱的低損耗節(jié)能變壓器為最佳方案。變壓器選擇的經(jīng)濟結(jié)果見表4-6。</p><p>　　表4-6 變壓器選擇的經(jīng)濟比較 （單位：萬元/臺）</p><p>　　本例以原始數(shù)據(jù)分析，原始條件不同則選擇的一次方案

30、不同。經(jīng)過技術比較和經(jīng)濟比較最后選擇全橋雙母線、SL7型變壓器的方案。電氣主接線圖如圖4-1所示。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行分析和設計，知道了合理選擇變壓器的容量、臺數(shù)，不但關系到電力系統(tǒng)運行安全、可靠、經(jīng)濟的重要條件及重要內(nèi)容，而且不同的選擇方案會使變壓器的綜合經(jīng)濟費用不同。為了選擇最佳運行方案，滿足技術和經(jīng)