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    淺談節(jié)能報告中電網(wǎng)損耗計(jì)算

    2018-06-11 06:19:24蔡曉丹
    資源節(jié)約與環(huán)保 2018年5期
    關(guān)鍵詞:供配電計(jì)算公式繞組

    蔡曉丹

    (天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司 天津 300191)

    1 引言

    變電站作為電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施,它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來,是保證日常生活、生產(chǎn)的重要樞紐。在固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能報告分析中,電網(wǎng)損耗通??紤]變電站內(nèi)變壓器損耗及輸配電線路損耗,節(jié)能報告總應(yīng)對此部分能耗進(jìn)行計(jì)算并計(jì)入項(xiàng)目綜合能耗中。

    2 工程概況

    以110kV變電站工程為例,選用2臺SZ11-50000/110/10kV變壓器,可通過變壓器產(chǎn)品查得以下參數(shù):空載損耗ΔP0、負(fù)載損耗ΔPk,變壓器空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)I0%、變壓器高低繞組間的短路電壓比uk%、變壓器的額定容量SN;由項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中可得知變壓器設(shè)計(jì)負(fù)荷Sc。

    110kV電纜進(jìn)線2回,110kV側(cè)為單母線兩分段接線;10kV采用單母線分段接線,二段母線出線回路分別是6/6回,共計(jì)出線12回,10側(cè)以YJV22-8.7/15-3×240雙根電纜引出站。由設(shè)計(jì)方案及電纜參數(shù)中可得知電纜總長度l、設(shè)計(jì)相電流Ic、電纜直徑d、電纜主線芯的絕緣厚度δ、線芯半徑r0、導(dǎo)線實(shí)際工作溫度θ。

    3 變壓器損耗計(jì)算

    根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(第四版)》[1]中雙繞組變壓器的有功及無功功率損耗計(jì)算公式:

    以上工中ΔPT—變壓器中的無功功率損耗,kW;

    ΔQT—變壓器中的無功功率損耗,kvar;

    Sc—變壓器計(jì)算負(fù)荷,kVA;

    SN—變壓器額定容量,kVA;

    ΔP0—變壓器空載有功損耗,kW;

    ΔPk—變壓器短路有功損耗,kW;

    ΔQ0—變壓器空載無功損耗,kvar;

    ΔQk—變壓器短路無功損耗,kvar;

    I0%—變壓器空載電流百分?jǐn)?shù);

    uk%—變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分?jǐn)?shù)。

    ΔP0、ΔPk、I0%、uk%均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查得。

    由于在項(xiàng)目節(jié)能報告編制過程中,接觸較多的是雙繞組變壓器,因此以雙繞組變壓器功率損耗計(jì)算公式為例。三繞組降壓變壓器的功率損耗應(yīng)將三個繞組分開計(jì)算,具體公式可詳見《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(第四版)》。

    根據(jù)《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》GB/T13462-2008[2],變壓器綜合功率損耗之和,即 ΔPZ=ΔPT+KQΔQT,式中 KQ為無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量,可根據(jù)下表進(jìn)行選取。

    B.2查表法

    當(dāng)變壓器連接系統(tǒng)的電阻R值無法取得時,即不能用式(B.10)進(jìn)行無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KQ計(jì)算時,可按變壓器在電網(wǎng)中的受電位置(變壓次數(shù))及功率因數(shù)查表B.1取得無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KQ值。

    表B.1 無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量

    則雙繞組變壓器年電能損耗計(jì)算公式為:

    4 線路損耗計(jì)算

    根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(第四版)》中三相線路有功及無功功率損耗計(jì)算公式為:

    以上式中ΔPL—三相線路中有功功率損耗,kW;

    ΔQL—三相線路中無功功率損耗,kvar;

    R—每相線路電阻,Ω;

    X—每相線路電抗,Ω;

    l—線路計(jì)算長度,km;

    Ic—計(jì)算相電流,A;

    r、x—線路單位長度的交流電阻及電抗,Ω/km。

    10kV和35、110kV電纜和架空線的每千米有功功率損耗曲線,可見《工業(yè)與電用供配電設(shè)計(jì)手冊(第四版)》中圖1.10-1~圖1.10-6.這些曲線是按導(dǎo)線溫度20℃計(jì)算的,其他溫度的功率損耗應(yīng)為20℃計(jì)算的,其他溫度的功率損耗應(yīng)為20℃數(shù)據(jù)乘以表1.10-1的溫度校正系數(shù)。

    在項(xiàng)目節(jié)能報告編制中常遇到的10kV側(cè)電纜有功功率損耗可按上述曲線查r、x計(jì)算公式如下:

    式中:Rθ—導(dǎo)線溫度為θ℃時的直流電阻值,Ω;

    Kjf—集膚效應(yīng)系數(shù);

    Klj—臨近效應(yīng)系數(shù),取1.03;r0—線芯半徑,cm;

    σ—電流透入深度,cm;

    ρθ—導(dǎo)線溫度為θ℃時的電阻率,Ω·cm;

    υ—相對導(dǎo)磁率,對于有色金屬導(dǎo)線為1;

    f—頻率,Hz;

    L—線路長度,m;

    A—導(dǎo)線截面,mm2;

    ρ20—導(dǎo)線溫度為20℃時的電阻率,綠線芯(包括鋁電線、鋁電纜、硬鋁母線)為 2.82×10-6Ω·cm,銅線芯(包括銅電線、鋁電線、硬銅母線)為 1.72×10-6Ω·cm;

    cj—絞入系數(shù),單股導(dǎo)線為1,多股導(dǎo)線為1.02;

    α—電阻溫度系數(shù),鋁和銅都取0.004;

    θ—導(dǎo)線實(shí)際工作溫度,℃;

    將公式8-公式11代入公式7可推導(dǎo)得出:

    式中:Dj—幾何均距,cm,對于圓形線芯的電纜為d+2δ,d為線芯的直徑、δ為電纜主線芯的絕緣厚度,cm;

    Dz—線芯自集合均距或等效半徑,cm,對于圓形截面線芯的電線、電纜取0.389d;

    f—頻率,Hz。

    當(dāng)f=50Hz時,公式13可簡化為:

    公式 12 中 r0、L、A、θ、f及公式 14 中 d、δ 可由實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中獲得。將公式13和公式15分別代入公式4和公式6中,即可求得 ΔPL和 ΔQL。

    根據(jù)視在功率S、有功功率P和無功功率Q之間的三角函數(shù)關(guān)系,且低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償一般達(dá)到0.9,可得出無功功率Q=0.11P,即線路綜合功率損耗ΔPZL為:

    結(jié)語

    通過上述計(jì)算公式推導(dǎo)可以得出,影響變壓器功率損耗的主要因素為變壓器空載損耗和負(fù)載損耗,影響線路損耗的主要因素可直觀的認(rèn)為是線路長度及線芯半徑。因此為降低電網(wǎng)輸配電損耗,變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗應(yīng)滿足《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》GB6451-2008和《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》GB20052-2013的相應(yīng)要求;配電線路盡可能縮短供電半徑并選用輸電效率高的電纜電芯。

    [1]《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(第四版)》[S].2016,中國電力出版社,25-33.

    [2]《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》GB/T13462-2008[S].2008,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局/中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會,12-13.

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