所用變壓器負荷計算及容量選擇
2014-04-29 00:00:00彭青偉
基層建設 2014年23期
摘要：分析了所用變壓器負荷的計算方法及容量的確定原則，根據技術規定，舉例分析了負荷計算時需注意的相關問題。
關鍵詞：所用電;變壓器容量;負荷計算
根據技術規程，所用電負荷的計算是選擇變壓器容量的依據，統一和明確變電所的建設標準，使變壓器的選擇符合安全可靠的設計要求，并應體現經濟適用、符合國情的原則。
1、所用電負荷計算方法
各類用電負荷運行情況必須按規程規定的原則，對主要所用電負荷特性（見表1）進行確認，以保證計算的合理性、統一性及準確性。其負荷計算原則如下：
a）連續運行及經常短時運行的設備應予計算;
b）不經常短時及不經常而斷續運行的設備不予計算;
c）經常斷續及不經常連續運行的設備也應予計算。
表1：變電站主要所用電負荷特性表
序號
名""" 稱
負荷類別
運行方式
是否計算
1
充電裝置
Ⅱ
不經常、連續
是
2
浮充電裝置
Ⅱ
經常、連續
是
3
變壓器強油風（水）冷卻裝置
Ⅰ
經常、連續
是
4
變壓器有載調壓裝置
Ⅱ
經常、斷續
是
5
有載調壓裝置的帶電濾油裝置
Ⅱ
經常、連續
是
6
斷路器、隔離開關操作電源
Ⅱ
經常、斷續
是
7
斷路器、隔離開關、端子箱加熱
Ⅱ
經常、連續
是
8
通風機
Ⅲ
經常、連續
是
9
事故通風機
Ⅱ
不經常、連續
是
10
空調機、電熱鍋爐
Ⅲ
經常、連續
是
11
載波、微波通信電源
Ⅰ
經常、連續
是
12
遠動裝置
Ⅰ
經常、連續
是
13
微機監控系統
Ⅰ
經常、連續
是
14
微機保護、檢測裝置電源
Ⅰ
經常、連續
是
15
空壓機
Ⅱ
經常、短時
是
16
深井水泵或給水泵
Ⅱ
經常、短時
是
17
生活水泵
Ⅱ
經常、短時
是
18
雨水泵
Ⅱ
不經常、短時
否
19
消防水泵、變壓器水噴霧裝置
Ⅰ
不經常、短時
否
20
配電裝置檢修電源
Ⅲ
不經常、短時
否
21
電氣檢修間（行車、電動門等）
Ⅲ
不經常、短時
否
22
所區生活用電
Ⅲ
經常、連續
是
說明：
（1）負荷特性系指一般情況，工程設計中由逆變器或不停電電源裝置供電的通信、遠動、微機監控系統、交流事故照明負荷也可計入相應的充電負荷中。
（2）負荷分類
Ⅰ類負荷：短時停電可能影響人身或設備安全、使生產運行停頓或主變壓器減載的負荷。
Ⅱ類負荷：允許短時停電、但停電時間過長，有可能影響正常生產運行的負荷。
Ⅲ類負荷：長時間停電不會直接影響生產運行的負荷。
（3）運行方式欄中“經常”與“不經常”系區別該類負荷的使用機會。“連續”“短時”“斷續”系區別每次使用時間的長短。即：
連續——每次連續帶負荷運轉2h以上的。
短時——每次連續帶負荷運轉2h以內的，10min以上的。
斷續——每次使用從帶負荷到空載或停止，反復周期地工作，每個工作周期不超過10min的。
經常——系指與正常生產過程有關的，一般每天都要使用的負荷。
不經常——系指正常不用，只在檢修、事故或者特定情況下使用的負荷。
2、所用變壓器容量
2.1主變壓器
變電所最大負荷按下式計算：
PM" ≥ K0 ? ΣP … …（1）
式中：
PM——變電所最大負荷;
K0——同時率;
ΣP— — 按負荷等級統計的綜合用電負荷。
變電所主變壓器容量的選擇要充分考慮利用變壓器的正常和事故情況下的過負荷能力。對于裝設兩臺及以上主變壓器的變電所，規定主變壓器容量按照5～10年電力系統發展規劃進行選擇，并當停用一臺主變壓器時，需保證全部負荷的60%，同時應保證用戶的一級負荷和大部分二級負荷，以免對設備、人身和生產造成重大損失。變電所一般安裝 2 臺主變壓器，通常按SH= 0.6PM選擇每臺主變壓器的容量。
從近年運行情況看，我國大多數單位認為，為提高供電的可靠性，應適當增大備用容量，而把保證負荷值由60%提高到70%，這樣，再考慮變壓器事故停用時的過負荷能力（見表2），大致可以滿足全部負荷的需要。
表2：油浸變壓器在事故情況下允許過負荷倍數及時間
過負荷倍數
1.3
1.45
1.6
1.75
2.0
2.4
3.0
允許時間（分）
戶內
60
/
15
8
4
2
0.8
戶外
120
80
45
20
10
3
1.5
2.2工作變壓器
當負荷計算采用換算系數法時，所用變壓器容量按下式計算（當有備用所用變壓器時，其容量應與工作變壓器相同）：
S ≥ K 1 ? P 1+ P 2+ P 3 ……（2）
式中 S——所用變壓器容量，kVA
K 1 ——所用動力負荷換算系數，一般取K 1 = 0.85;
P 1 ——所用動力負荷之和（kW）
P 2 ——所用電熱負荷之和（kW）
P 3 ——所用照明負荷之和（kW）
3、計算實例
某220kV變電站所用電有兩臺220/10kV主變，兩臺10/0.4kV工作變，單母線分段接線，容量為630kVA，計算負荷為560 kVA。現計劃擴建：綜合樓空調（僅夏天用）所有相加的額定容量為80kW，照明負荷為40 kW，深水井水泵為22 kW（功率因數為0.85），冬天取暖所用電爐一臺，接在2號變壓器的母線上，容量為150kW。
3.1新增用電計算負荷至少應為下列哪項數值？
（A）288.7kVA（B）208.7kVA（C）292kVA（D）212kVA
解：根據公式（2）
S ≥" K 1 ? P 1+ P 2+ P 3 = 0.85 × 22 + max（150，80）+ 40 = 208.7kVA
注：深水井水泵為經常短時負荷，應計入（見表 1）。
空調與取暖設備為季節性負荷，按較大者計入。
所以正確答案為：（B）208.7kVA
3.2若新增用電計算負荷為200 kVA，則所用變壓器的額定容量為下列哪項數值？
（A）1號工作變630kVA，2號工作變800 kVA
（B）1號工作變630kVA，2號工作變1000 kVA
（C）1號工作變800kVA，2號工作變800 kVA
（D）1號工作變1000kVA，2號工作變1000 kVA
解：依據《220kV～500kV變電站所用電設計技術規程》DL/T5155-2002第4.1.1條：220kV變電所宜從主變壓器低壓側分別引接兩臺容量相同，可互為備用，分列運行的所用工作變壓器，每臺工作變壓器按全所計算負荷選擇。
總計算負荷：∑S = S 1 + S 2 = 560 + 200 = 760kVA
所以正確答案為：（C）1、2號工作變均為800kVA
3.3若綜合用電負荷為1100 kVA，同時率K 0 = 0.88，則主變壓器的額定容量至少為下列哪項數值？
（A）665.6kVA（B）632.6kVA（C）698.6kVA（D）677.6kVA
解：根據公式（1）
P M ≥ K 0 ? ΣP=0.88 × 1100=968kVA
又因為SH ≥ 0.7PM =0.7 × 968=677.6kVA
所以正確答案為：（D）677.6kVA
4、結束語
負荷計算是選擇變壓器設備及其規格的關鍵一步，變電站所用電負荷計算及容量選擇對電氣設計人員來說是一項基本功;因此，掌握其計算原則及計算方法對電氣技術人員來說是十分必要的。
參考文獻：
[1]《220kV～500kV變電站所用電設計技術規程》DL/T5155-2002
[2]《發電廠變電所電氣接線和布置》（第一版）（上冊）西北電力設計院編P121
[3]《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）P268" 第7-1節
[4]《電力系統設計手冊》（第一版）電力工業部電力規劃設計總院編P23
