課程設(shè)計(jì)-電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　?。?2011級(jí)本科）</p><p>　　題 目：電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)</p><p>　　系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

2、t;p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1</p><p><b>　　1.2基礎(chǔ)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(tái)數(shù)的選擇5</p><p>　　4方案中變壓器容量的經(jīng)濟(jì)比較5</p><p>　　4.1 變壓器經(jīng)濟(jì)比較5</p><p>　　4.2 綜合費(fèi)用比較7</p><p>　　4.3 動(dòng)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(tái)數(shù)是影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素，而容量大小和臺(tái)數(shù)多少的選擇往往取決于區(qū)域負(fù)

5、荷的現(xiàn)狀和增長(zhǎng)速度，取決于一次性建設(shè)投資的大小，取決于周圍上一級(jí)電網(wǎng)或電廠提供負(fù)載的能力，取決于與之相聯(lián)結(jié)的配電裝置技術(shù)和性能指標(biāo)，取決于負(fù)荷本身的性質(zhì)和對(duì)供電可靠性要求的高低，取決于變壓器單位容量造價(jià)、系統(tǒng)短路容量和運(yùn)輸安裝條件等等，近幾年隨著變壓器制造技術(shù)的不斷提高，變壓器自身質(zhì)量和安全運(yùn)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(jì)運(yùn)行的負(fù)載率得到不斷降低;又國(guó)家節(jié)能減排政策，鼓勵(lì)企業(yè)開展經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作;建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器

6、增容的臺(tái)數(shù)和容量的選擇，國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確具體的規(guī)定，也是隨技術(shù)水平提高不斷完善的一個(gè)系統(tǒng)工程，一般根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)劃者的觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行;結(jié)合相關(guān)規(guī)程制度，作者認(rèn)為一般都應(yīng)考慮如下因素：  </p><p>　　(1)變壓器額定容量應(yīng)能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷的需要，即滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要，避免變壓器長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。新建變電站變壓器容量應(yīng)滿足5-10年規(guī)劃負(fù)荷的需要，防止不必要的擴(kuò)建和

7、增容，也減少因?yàn)閿U(kuò)建增容造成的大面積和長(zhǎng)時(shí)間停電;對(duì)較高可靠性供電要求的變電站一次最好投入兩臺(tái)變壓器，變壓器正常的負(fù)載率不大于50%為最好。  </p><p>　　(2)對(duì)于供電區(qū)域內(nèi)有重要用戶的變電站，應(yīng)考慮一臺(tái)變壓器在故障或停電檢修狀態(tài)下，其它變壓器在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般負(fù)荷的變電站，任何一臺(tái)變壓器停運(yùn)，應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%-80%的電力供應(yīng)

8、不受影響，城區(qū)變電站變壓器臺(tái)數(shù)和容量應(yīng)滿足N-1的要求。</p><p>　　河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)</p><p>　　變壓器是變電所、發(fā)電廠和輸配電網(wǎng)絡(luò)的主要電氣設(shè)備，合理選擇電氣設(shè)備是保證電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全的首要任務(wù)。以變壓器這個(gè)電器元件為例滿足其技術(shù)性要求的同時(shí)還應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)性選擇電器設(shè)備。

9、為此，選擇兩種以上變壓器容量進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較確定其最佳方案。</p><p><b>　　基礎(chǔ)資料</b></p><p>　　一般變壓器臺(tái)數(shù)的選族原則是當(dāng)工廠負(fù)載屬于三級(jí)負(fù)載時(shí)，或只有極少量的一、二級(jí)負(fù)載，并且可以從就近的其他供電點(diǎn)獲取6-10kv的獨(dú)立備用電源時(shí)，可考慮裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。如工廠的一、二級(jí)負(fù)荷所占比重較大，這時(shí)必須要裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，而且在設(shè)計(jì)主要接線

10、時(shí)應(yīng)考慮兩臺(tái)變壓器之間可互為備用，且在容量選擇時(shí)要考慮至少滿足一臺(tái)故障或檢修時(shí)另一臺(tái)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)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(jì)算負(fù)荷考慮（或滿足一、二級(jí)負(fù)荷的要求）。</p><p>　?。?）電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖所示。兩路電源進(jìn)線、變壓器選兩臺(tái)。</p><p><b>　　電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖</b></p><p>

11、;　?。?）選總用電負(fù)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(yùn)行方式，兩種不同型號(hào)的變壓器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較。</p><p>　?。?）年最大負(fù)載小時(shí)數(shù)為，最大損耗所需利用小時(shí)=4150h。</p><p>　?。?）電價(jià)為1.0元/kwh</p><p>　

12、?。?）初選每臺(tái)變壓器容量按70%的總負(fù)載容量選擇，即.因?yàn)橐?、二?jí)負(fù)載占總負(fù)載的70%。變壓器允許過(guò)負(fù)載的倍數(shù)為1.10。</p><p>　　（7）開關(guān)設(shè)備按最大負(fù)載選擇。10kv引出線的保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間設(shè)1.5s。</p><p>　?。?）自然條件設(shè)計(jì)在地區(qū)為安徽省安慶市：海拔高度為40.9m，累計(jì)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(hào)；同型號(hào)不同容量；同型號(hào)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(hào)進(jìn)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)為2%，參考價(jià)格為59.4萬(wàn)元（每臺(tái)參考價(jià)）。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(fēng)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?jǐn)?shù)為1.5%，參考價(jià)格為58萬(wàn)元（每臺(tái)參考價(jià)）。以上數(shù)據(jù)由參考文獻(xiàn)查得。</p><p>　　電力變壓器臺(tái)數(shù)的選擇</p><p>　　用電負(fù)載為時(shí)

16、，每種方案均選擇兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載容量為3.61，正常變壓器負(fù)載率為。一臺(tái)變壓器停電或故障時(shí)，另一臺(tái)必須承擔(dān)一、二級(jí)負(fù)載。不正常運(yùn)行狀態(tài)下變壓器負(fù)載率為，小于允許過(guò)載倍數(shù)1.1。因此，每臺(tái)變壓器承擔(dān)的最大負(fù)載為。</p><p>　　方案中變壓器容量的經(jīng)濟(jì)比較</p><p>　　經(jīng)濟(jì)比較包括計(jì)算綜合投資、計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用和所選方案綜合比較的內(nèi)容。計(jì)算分析時(shí)，只考慮各個(gè)方

17、案中不同的部分。</p><p><b>　　變壓器的經(jīng)濟(jì)比較</b></p><p>　?。?）計(jì)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(guān)、互感器等設(shè)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(jià)格，還包括運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、架構(gòu)、基礎(chǔ)、鐵軌、電纜等附加費(fèi)用可用計(jì)算，是變壓器本身價(jià)格，35kV網(wǎng)絡(luò)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(wàn)元）</b></p><p>　　式中 ------方案一中變壓器本身的價(jià)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(wàn)元）</b></p><p>　　式中 -----方案二中變壓器本身價(jià)格。</p><p>　　計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U。年運(yùn)行費(fèi)用包括設(shè)備折舊費(fèi)、設(shè)置維修費(fèi)和電能損耗費(fèi)三項(xiàng)費(fèi)用。兩種方案的配電裝置、輸電線路的年運(yùn)行費(fèi)用相差很小，故只考慮

20、變壓器年運(yùn)行費(fèi)用。</p><p>　　1）變壓器的折舊費(fèi)。</p><p>　　方案一變壓器SL7-5000/35的折舊費(fèi)按綜合投資的5.8%計(jì)算</p><p><b>　?。ㄈf(wàn)元）</b></p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35的折舊費(fèi)按綜合投資的5.8%計(jì)算</p><p>

21、;<b>　?。ㄈf(wàn)元）</b></p><p>　　2）變壓器的維護(hù)費(fèi)用</p><p>　　方案一變壓器SL7-5000/35的維護(hù)費(fèi)按綜合投資的3%計(jì)算</p><p><b>　　（萬(wàn)元）</b></p><p>　　方案二變壓器SLZ 5000/35 的維護(hù)費(fèi)按綜合投資的3%計(jì)算 </

22、p><p><b>　?。ㄈf(wàn)元） </b></p><p><b>　　3）電能損耗費(fèi)</b></p><p>　　(kWh) （4-7）</p><p>　　式中 ------無(wú)功當(dāng)量，取0.1kWh/kvar；</p><p>　　T------年運(yùn)行小時(shí)數(shù)8760h

23、；</p><p>　　------變壓器的最大負(fù)載損耗小時(shí)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(fèi)</p><p>　　臺(tái)數(shù)×損耗×電價(jià)==30.184（萬(wàn)元）</p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35 的電能損耗費(fèi)為</p><p><b>　?。╧Wh） </b></p><p>　　方案二變壓器SLZ-5000/35的電能損耗費(fèi)&l

25、t;/p><p>　　臺(tái)數(shù)×損耗×電價(jià)=（萬(wàn)元）</p><p>　　綜合費(fèi)用（總費(fèi)用）比較</p><p>　　方案一總費(fèi)用=計(jì)算綜合投資Z+計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U，有</p><p>　　=89.1+2.673+5.1678+30.184</p><p>　　=127.125（萬(wàn)元）</p>

26、<p>　　方案一總費(fèi)用=計(jì)算綜合投資Z+計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U，有</p><p>　　=87+5.046+2.61+36.244</p><p>　　=130.9（萬(wàn)元）</p><p>　　3.動(dòng)態(tài)分析比較 </p><p>　　第一次投入運(yùn)行的投資費(fèi)用，方案一SL7-5000/35比方案二SLZ-5000/35多投入4.56

27、96萬(wàn)元[(96.9408－94.656)×2]。年折舊維護(hù)費(fèi)用方案一SL7-5000/3比方案二SLZ-5000/35多投入0.3696萬(wàn)元[(7.8404－7.656)×2]。選用SL7-5000/35的年電能損耗費(fèi)用比SLZ-5000/35的年電能損耗費(fèi)用每年少12.12萬(wàn)元[(30.184－36.244)×2]。由此看來(lái)，年電能損耗所需費(fèi)用很大，則降低網(wǎng)絡(luò)的意義非常大，其措施要合理。當(dāng)然，上述變壓器

28、選擇不僅是投資和費(fèi)用，還有供電貼費(fèi)、容量和占地費(fèi)的項(xiàng)目，這里均沒(méi)有考慮。</p><p>　　由上面的分析計(jì)算可知，選用SL7-5000/35的綜合投資費(fèi)用是96.9408萬(wàn)元，而選用SLZ-5000/35的綜合投資費(fèi)用是94.656萬(wàn)元；選用SL7-5000/35的年電能損耗費(fèi)用比SLZ-5000/35的損耗電費(fèi)用每年少12.12萬(wàn)元。故多投資的的綜合費(fèi)用可以從降低電能損耗加以補(bǔ)償，經(jīng)幾年償還初投資所需費(fèi)用。為

29、此SL7-5000/35系列的變壓器更具有經(jīng)濟(jì)性。綜上所述，無(wú)論從技術(shù)要求或經(jīng)濟(jì)費(fèi)用比較，選用SL7-5000/35系列無(wú)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(jì)結(jié)果見(jiàn)表4-6。</p><p>　　表4-6 變壓器選擇的經(jīng)濟(jì)比較 （單位：萬(wàn)元/臺(tái)）</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(guò)技術(shù)比較和經(jīng)濟(jì)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(guò)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析和設(shè)計(jì)，知道了合理選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)，不但關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的重要條件及重要內(nèi)容，而且不同的選擇方案會(huì)使變壓器的綜合經(jīng)濟(jì)費(fèi)用不同。為了選擇最佳運(yùn)行方案，滿足技術(shù)和經(jīng)