電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)

1、文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.Oword版本可編輯.歡迎下載支持.文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.Oword版本可編輯.歡迎下載支持.編號(hào):課程設(shè)計(jì)（2011級(jí)本科）題 目：電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)系（部）院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè):作者姓名:指導(dǎo)教師:完成日期:電氣工程及其自動(dòng)化譚小峰劉永科職稱：副教授2014 年 7 月 1 日二O一四年七月目錄.4%、1刖百 TOC o 1-5 h z 設(shè)計(jì)任務(wù)書1基礎(chǔ)資料32主接線方案的選擇43變壓器的選擇5變壓器容量的選擇5變壓器臺(tái)數(shù)的選擇54方案中變壓器容量的經(jīng)濟(jì)

2、比較5變壓器經(jīng)濟(jì)比較5綜合費(fèi)用比較7動(dòng)態(tài)比較7附電氣主接線圖9全文總結(jié)10前言變電站內(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)荷的現(xiàn)狀和增長速度， 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；乂國家節(jié)能減排政

3、策，鼓勵(lì)企業(yè)開展經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作；建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器增 容的臺(tái)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(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：(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，避免變壓器長期處于過負(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)建和增容，也減少因?yàn)?擴(kuò)建增容造成的大面積和長時(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。(2)對(duì)于供電區(qū)域內(nèi)有重要用

4、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)不受影響，城區(qū)變電站變壓器臺(tái)數(shù)和容量應(yīng)滿足X-1的要求。河西學(xué)院本科生崛設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目電力變壓器分?jǐn)?shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)作者姓名 憚小峰 學(xué)院、專業(yè)、年級(jí)物電學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)11級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱劉永科副教授任務(wù)下達(dá)日期2014年5月20日.設(shè)W溶設(shè)計(jì)內(nèi)容一般變壓器分?jǐn)?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6-10

5、kv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 線時(shí)應(yīng)考慮兩臺(tái)變樂器之間可互為備用，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)荷的需要。其容量選擇一般按變壓器的額定容量S N S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）。原始資料：（1）電力系統(tǒng)簡圖如圖所示。兩路電源進(jìn)線、變壓器選兩臺(tái)。電力系統(tǒng)簡圖（2）選總用電負(fù)載S“ +Sn=6+j4MVA,則cose = 0.832。變壓器一、二次側(cè)電壓為35kv、 10.5kvo（3）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

6、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較。（4）年最大負(fù)載小時(shí)數(shù)為Tmax= 5500h,最大損耗所需利用小時(shí)T=4150h。（5）電價(jià)為1.0元/kwh（6）初選每臺(tái)變壓器容量按70%的總負(fù)載容量選擇，即邑妙=5.05MK4.因?yàn)橐?、二?jí)負(fù)載占總負(fù)載的70%。變壓器允許過負(fù)載的倍數(shù)為1.10。（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。（8）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28.99，極端最高溫度40.6P,極端最低為-12.5C,雷暴日數(shù)為44日/年文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.8word版本可編輯.歡迎

7、下載支持.文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.8word版本可編輯.歡迎下載支持.2.設(shè)計(jì)的基本要求.1設(shè)計(jì)及計(jì)算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達(dá)正確、語言正確。（2）計(jì)算書內(nèi)容：為各設(shè)計(jì)內(nèi)容最終成果、確定提供依據(jù)進(jìn)行的技術(shù)分析、論證和定量 計(jì)算，如。（3）計(jì)算書要求：計(jì)算無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計(jì)內(nèi)容列表匯總。. 2圖紙（1）繪制分析所需的必要圖紙（2）圖紙要求：用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)繪制，布置均勻，設(shè)備符號(hào)大小合適，清晰美觀。3.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排階段論文（設(shè)計(jì)）各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)背景資料5月316月4日2查閱有關(guān)

8、資料6月56月7日3閱讀設(shè)計(jì)要求必讀的參考資料6月86月10日4書寫設(shè)計(jì)說明書6月11日L0上交設(shè)計(jì)成果6月19日4.需收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn)（指導(dǎo)教師指定）1：陳衍,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）北京，中國電力出版社，20072：何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析第三版M,武漢，華中科技大學(xué)出版社,20023：陳悅.電氣工程畢業(yè)設(shè)計(jì)指南電力系統(tǒng)分冊(cè)M,北京，中國水利水電出版社,2008 ：教 研 室 意 見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日學(xué) 院 意 見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日電力變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最佳方案設(shè)計(jì)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

9、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。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。一、基礎(chǔ)資料一般變壓器臺(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S 2 Sg變壓器所帶的總計(jì)算負(fù)荷考慮（或

10、滿 足一、二級(jí)負(fù)荷的要求）。（1）電力系統(tǒng)簡圖如圖所示。兩路電源進(jìn)線、變壓器選兩臺(tái)。 電力系統(tǒng)簡圖（2）選總用電負(fù)載5“+5口=6+）4出公,則。$0 = 0.832。變壓器一、二次側(cè)電壓 為 35kv 10.5kvo（3）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。（4）年最大負(fù)載小時(shí)數(shù)為= 5500h ,最大損耗所需利用小時(shí)r=4150h。（5）電價(jià)為L0元/kwh（6）初選每臺(tái)變壓器容量按70%的總負(fù)載容量選擇，即S* =5.05MK4 .因?yàn)橐?、二?jí)負(fù)教占總負(fù)教的70%o變壓器允許過負(fù)載的倍數(shù)為1. 10。（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

11、時(shí)間設(shè)L 5s。（8）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28.9C,極端最高溫度40.6C,極端最低為-12. 5C,雷暴日數(shù)為44 日/年文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.8word版本可編輯.歡迎下載支持.文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯,歡迎下載支持.4word版本可編輯.歡迎下載支持.二、主接線方案的選擇（1）電氣主接線必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。（2）采用雙母線接線停電的機(jī)會(huì)減少了，必須的停電時(shí)間縮短了，運(yùn)行的可 靠性和靈活性有了顯著的提高。另外，在擴(kuò)建時(shí)也可比較方便，

12、施工時(shí)可以不必 停電。采用外橋接線的優(yōu)點(diǎn)是高壓電氣設(shè)備少、布置簡單、造價(jià)低，但其可靠性不 是太高，切換操作比較麻煩，乂因?yàn)橄到y(tǒng)的一、二類負(fù)載占總負(fù)載的70%,故采 用全橋式接線可滿足一、二類負(fù)載的要求。（3）采用全橋式雙母線（圖2-1）與采用外橋式雙母線（圖2-2）相比，第 一種方案明顯比第二種方案運(yùn)行更可靠，切換操作更靈活，但相對(duì)投資多一些， 故采用第一種方案。2-1全橋雙母線接2-2外橋雙母線接（4）（4）主接線的投資全橋式雙母線（圖2T）與采用外橋式雙母線（圖 2-2）相比 多兩組高壓斷路器，故主接線的經(jīng)濟(jì)性比較差。但設(shè)備選擇原 則，是正常運(yùn)行的條件下選擇，短路情況下校驗(yàn)。下面主要分析變

13、壓器臺(tái)數(shù) 和容量的選擇方法。3UUUKVA,力/1UQ,陽力兒電小口力效力/%, YNdll段戲，至我才貝托 6 AUkW , 短路損耗為36.7kW,空載電流白分?jǐn)?shù)為2%,參考價(jià)格為59.4萬元（每臺(tái)參考 價(jià)）。以上數(shù)據(jù)由表查得。初選方案二：選用SLZ-5OOO/35 （油浸自冷式或風(fēng)冷式的三相有教調(diào)壓變壓 器），額定容量為5000kVA, YNdll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58萬元（每臺(tái)參考 價(jià)）。以上數(shù)據(jù)由參考文獻(xiàn)查得。2、電力變壓器臺(tái)數(shù)的選擇用電負(fù)載為51+52=6+/4加n人時(shí)，每種方案均選擇兩臺(tái)變壓

14、器，每臺(tái)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載容量為3.61 MV-A,正常變壓器負(fù)教率為夕=5口/55=3,61/5 = 0.722。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4=3=半=1.。1,小于允 3和 5許過載倍數(shù)1.1。因此，每臺(tái)變壓器承擔(dān)的最大負(fù)載為5.05MHA。四、方案中變壓器容量的經(jīng)濟(jì)比較經(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)方案中不同的部分。1、變壓器的經(jīng)濟(jì)比較（I）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)

15、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。變木器的算合投資不僅包括變壓器本身價(jià)格，還包括運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝、架構(gòu)、 基礎(chǔ)、鐵軌、電纜等附加費(fèi)用可用總Z。計(jì)算，Z。是變壓器本身價(jià)格，35kV網(wǎng) 絡(luò)取。=50100。變壓器綜合投資為Z,。選擇SL7-5000/35的變壓器方案一的綜合投資Z。=| 1 + 六 |Z（）1 =59.4（1 + 50/100）=89.1 （萬元）式中Z01一一方案一中變壓器本身的價(jià)格。選擇SLZ-5OOO/35的變壓器方案二的綜合投資Zn = 1 + yy Z）2 =58（1 + 50/100） = 87 （萬元）式中Zo

16、2-一方案二中變壓器本身價(jià)格。（2）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 考慮變壓器年運(yùn)行費(fèi)用。1）變壓器的折舊費(fèi)。方案一變壓器SL7-5OOO/35的折舊費(fèi)按綜合投資的5.8%計(jì)算UTl=5.S%xZn =0.05x89.1=5.1678 （萬元）方案二變壓器SLZ-5OOO/35的折舊費(fèi)按綜合投資的5.8%計(jì)算= 5.8%xZr7 =0.058 X 87 =5.046 （萬元）2）變壓器的維護(hù)費(fèi)用方案一變壓器SL7-5OOO/35的維護(hù)費(fèi)按綜合投資的3%計(jì)算q =（2.2%4.2%）xZq =

17、3%x89.1 = 2.673 （萬元）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。工=（2.2% 4.2%卜2門=3%x87 = 2.61 （萬元）3）電能損耗費(fèi)AA=（M + K，xAo）xT +仞+K,xAQk停）xr （kWh）式中 Kr無功當(dāng)量，取O.lkWh/kvar：T-年運(yùn)行小時(shí)數(shù)8760h；變壓器的最大負(fù)教損耗小時(shí)40005000h,取4150ho26.75 + 0. lx x5000100 x8760 +方案一中變壓器SL7-5000/35的電能損耗由式（4-7）得 36.7 + O.lx x5000 | j x4150100 人 5 J=14730+1

18、55110.66 = 30184Q66 （kWh）由式（4-7）中知方案一變壓器SL7-5OOO/35的電能損耗費(fèi)%.“ 二臺(tái)數(shù)x損耗x電價(jià)=lxMx電價(jià)= 30.184x1.0 =30.184 （萬元）方案二變壓器SLZ-5OOO/35的電能損耗費(fèi)A4?為=183960+178474.61 = 362434.61 （kWh）方案二變壓器SLZ-5OOO/35的電能損耗費(fèi)U.=臺(tái)數(shù)x損耗x 電價(jià)=lxx電價(jià)=36.244 x 1.0 = 36.244 （萬元）.綜合費(fèi)用（總費(fèi)用）比較方案一總費(fèi)用S=計(jì)算綜合投資Z+計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U,有=89.1+2.673+5.1678+30.184文檔從網(wǎng)效

19、卡心住 口壬共蚣加琲跖vOrd版本可編輯.歡迎下載支持7word版本可編輯,歡迎下載支持.文檔從網(wǎng)絡(luò)中收集，已重新整理排版.word版本可編輯.歡迎下載支持.8word版本可編輯.歡迎下載支持.= 127.125 (萬元)方案一總費(fèi)用S,二計(jì)算綜合投資Z+計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U,有 一=87+5.046+2.61+36.244= 130.9 (萬元).動(dòng)態(tài)分析比較第一次投入運(yùn)行的投資費(fèi)用，方案一 SL7-5000/35比方案二SLZ-5OOO/35 多投入4.5696萬元(96.940894.656)x2。年折舊維護(hù)費(fèi)用方案一 SL7-5000/3比 方案二 SLZ-5OOO/35 多投入 0.36

20、96 萬元(7.8404 7.656)x2。選用 SL7-5000/35 的年電能損耗費(fèi)用比SLZ-5OOO/35的年電能損耗費(fèi)用每年少12.12萬元(30.184 -36.244)x2o由此看來，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，這里均沒有考慮。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96.9408萬元, 而選用SLZ-5000/35的綜合投資費(fèi)用是94.656萬元；選川SL7-5000/35的年電能 損耗費(fèi)用比SL乙5000/35的損耗電費(fèi)用每年少12.12萬元。

21、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。為此SL7.5000/35 系列的變壓器更具有經(jīng)濟(jì)性。綜上所述，無論從技術(shù)要求或經(jīng)濟(jì)費(fèi)用比較，選川 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(jì)結(jié)果見表4-6o表4-6變壓器選擇的經(jīng)濟(jì)比較(單位：萬元/臺(tái))變壓器型號(hào)變壓器的 初投資變壓器的綜合 投資變壓器的折 舊維護(hù)費(fèi)變壓器電能 損耗費(fèi)綜合費(fèi)用SL7-5OOO/3559.489.17.840830.184127.125SLZ-5OOO/3558877.65636.244130.9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不同。經(jīng)過技術(shù)比較 和經(jīng)濟(jì)比較最后選擇全橋雙母