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节能节电方案范文1
关键词:油田 电气 节能方案
随着我国社会经济的大力发展,当前我国大部分油田企业的采油厂已经进入到了开发后期,而且绝大部分含水率已经达到80%以上。随着含水率的不断上升,紧接着采出总液量不断的高涨,导致电气能耗迅速的增加。由于现今我国的油田电网采用的也多是干线式或是放射式的接线方式,这种接线方式的特点虽然在于它的结构构成简单并且易于操作,而且其设备的损耗费用非常低,但是,另一方面它也存在着比较多的弊端,比如说在连接设备需要线路长一些的时候,线路的末尾会出现电压供给不足的情况,这样就导致抽油机无法在充足的电压下运行,因此就无法获得工作的最佳效率,这样也会起到在一定程度上影响到电动机寿命的作用。因此,在诸多因素的促使下,油田的电气节能方案也被日益反复提及。
一、适当选择使用变压器
目前,油田的变压器数量远远超过限度,这种现象存在的非常普遍。其中,大部分配电站都存在着多台变压器同时工作的情形,这样就导致了运行效率比较低,不能有效利用变压器。因此,想要对此进行适当有效调整,必须减少变压器,提高整体运行效率。
(一)以改变电力系统的运行这种方式,使多台运行的变压器改为只使用一台,其它作为备用,提高这一台变压器的使用效率。
(二)将不用的变压器进行有效回收,不再让无用的变压器继续耗电,继而达到优化电网布局的效果。
(三)为了解决变压器低效率的情况,应该将负荷率比较低得变压器统一换成功率适当的机器,这样可以有效的提升变压器的效率。
二、提高功率因数
虽然一直以来我国油田节能采用的是提高自然功率因数的方法,但是当自然功率因数无法跟上现今我国经济发展的脚步时,就需要增加配设无功补偿装置。根据各个电网的不同要求进行配置,一般补偿装置都是选择静电电容器,那么补偿的方式可以采用多种方式,比如说集中补偿或是个别补偿,或是将两者相结合的方式。
适当采取异步电动机的使用也是提高功率因数的一个好方法,这样可以减少无功功率在线路传输中的容量,也可以在检验功率的时候,找到轻负荷的电动机,用合适的方法确定其容量,之后利用小容量电动机取代轻负荷的电动机。
三、解决负荷不均衡状态
电能具有其不可存储的特性。因为这个特性,导致电网在运行的过程中会使电负荷随着时间的变化而产生变化,不能保持平衡的状态:用电高峰期的时候,电力会出现短缺的情况,而用电低峰期的时候,又会导致电容量的浪费。研究表明,当电负荷出现不均衡状态的时候,造成的损耗会非常严重,电负荷越呈均衡的状态,损耗就会越小。因此,线路的损耗程度与电容量的均衡有着直接的正比关系。
在这种情况下,我们可以这样来做一个假设,如果在系统的运行中,抽油机呈现这样一种运行的状态:首先,三种功率(即有功功率P、无功功率Q、视在功率S)呈平衡的状态,之后电流之间的波动也显示正常,电冲击流较小,最后功率因数恒定不变。在这样一种美好的假设下,抽油机就能起到很大的节能效果。因此,依据这些设想,人们发明了平衡符合调节器,这种设备的应用从很大程度上改善了抽油机的不足,而且起到了节能的目的。
四、无功补偿与谐波的调节
在油田的电网使用中,有一部分的无功功率消耗在电网的传输等环节中,另一部分则被电力用户所消耗。因此,将其进行优化,在保证各个节点之间的电压达标的情况下,以达到最小损耗为目的,对无功补偿设备进行调节,达到电网中无功分层的平衡,有效提高电压的质量,将损耗降低到最小,因而节电的效果。
为了将无功功率的损耗减少到最低,就必须减少其在电网里面的流动。但是,在油田的电网中,往往含有比例很高的整套设备,这就导致了谐波的含量会非常高,这样也会在一定程度上导致无功补偿设备不能正常的使用,严重的也会直接被损坏。这就需要对谐波进行调节,进行对系统的保护。
五、采取技术支持调整电压
当电压在系统的运行中时,虽然仅仅是一些微小的偏差时,但也会对用电的设备运行产生非常严重的影响。因为用电设备是按照既定的电压进行设计的,如果在电压的运行中,实际电压较大限度的偏离了额定电压,就会导致用电设备被损坏的情况。因此在对油田电网的控制中,必须要增加对超出电压的调整。
负荷在很大程度上对无功功率的要求进行了限制,因为无功功率的任何变化都会相应的引起电压的变化,这就会对各个节点或用户产生非常大的影响,因此为了防止这种事件的发生,一般都会要求电压在指定的范围内小幅度的变化。在一些特殊的场合,如果会导致大幅度的负荷变化时,这个要求的范围会更小。因此,当电力系统无法提供充足的电源时,就必须要依靠无功补偿装置来进行调节,它可以在一定程度上减少传输的无功功率,因而减小损耗程度,大大提高可负荷的电压量。
六、变频调速技术的应用及改革
对于在很大程度上需要进行调速的电动机来说,运用变频调速技术是必不可缺的,也会达到提高节能效益的目的。因而对于油田产业来说,可以大范围的使用变频调速技术,一方面既可以增加电动机的使用效率,提高电动机的运行,另一方面又可以有效的降低电动机带来的损耗程度。如果在此基础上,针对在油田中的应用性能再将变频调速技术进行大力度的改革,使之可以解决谐波带来的大量问题的同时,又可以使电动机的使用寿命得以延长,为油田电气的节能提供了很大的保证。
七、结语
总而言之,在油田电气节能方案的设计上,应该多学习其他企业成功的方案经验,并且与自身的实际相结合,再有计划性的采取一系列的有效措施,可以为油田在电气能源损耗方面带来真正的解决方案,减少电能在油田中的种种损耗程度,因此提高油田中电能的利用率,在实践中摸索,在摸索中前行,从而做到在节能环保的基础上,大力发展油田经济的成功结果。
参考文献
[1]张选正.国内外油田抽油机各种节能方案的分析[J].电机与控制应用,2012(4).
[2]尹忠东,朱永强等.油田的电气综合节能方案[J].电气时代,2007(4).
节能节电方案范文2
关键词 :电气照明 节能设计 导线截面 光源灯具照明装置
我国是个能源大国,同时也是能源消耗的大国,而在诸多能源中,电能是维持我们正常生产生活的关键因素。在建筑领域的电能消耗中,照明部分的用电量占15%至25%。而实际上,用于照明体系的电能并不是完全的消耗在照明本身,有一部分则消耗在了照明系统运行的其它环节,我们称这种现象为电能逸损。照明能耗在建筑能耗中占有相当大的比例,因此建筑照明体统中蕴含着大量的节能潜力,在这种前提下,如何将节能环保的功能融入到建筑照明电气设计中来,是我们电气设计工作人员必须解决的问题。
1、电气照明设计中的节能设计原则
1.1 尽量减少能源损失
建筑物的用途不同,对照明的需求也不相同,一味地强调节能节电显然是不正确的。如何满足用户需求,保证照明系统的安全可靠,是我们设计人员首先应考虑的问题。照明节能的基本原则是在保证视觉要求、照明质量的前提下,力求减少照明系统中的光能损失,提高照明用电的利用率。
1.2 充分考虑经济效益
节能设计应充分考虑经济效益,衡量投资与收益的关系,不能片面地过分强调节能。在设计期间,应对各设计方案的经济效益进行反复对比。在照明效果相同或相近的情况下,从年照明费用、年维护费及年电费三个方面进行综合比较,挑选出经济效益最好的设计方案。
2、电气照明设计中的节能理念概论
2.1 合理选择导线截面和材料
通常情况下,电力负荷计算中比较重视动力荷载,照明负荷则是粗略估算。实际上对于照明线路设计,照明负荷要较为准确地算出,以便于合理地选购导线,如果导线截面过大,则浪费材料;如果截面偏小,负荷过大,引起照明线路受损,会产生导线漏电。现在照明线路一般采用暗敷,不容易查找更换,造成不能正常使用和电能损失,同时线路电阻大,线路损耗高,所以要准确地选择导线截面,并采用阻燃性PVC管作导线保护套管,而且钢度要高,防止导线因破损而漏电。
2.2 设计多回路控制和多地(联)控制线路
现在一些住宅的会客厅、娱乐厅,会场、报告厅,从灯光艺术效果和造型设计高度出发,采用多灯组合,或某一区域内较大面积上“星星点灯”式的组合,设计时往往考虑线路上简易,采用单路控制多只灯,甚至数十只灯,使用时不管是否需要,一律全部开启。有些会场上,只有少数人员开会,主席台上也只有个别人员,可是灯火通明,这很多都是由于线路设计存在问题,没实行多回路分开控制灯的通断,造成很大的电能浪费。在过道、门厅、楼梯口等走动大场合,要设计多地(联)控制线路,人走到哪儿都可以控制灯,以免无人亮灯,无法关闭,造成电能的浪费。照明支路和插座支路分开,插座支路上临时性负荷较多,移动照明动力和热电负载较多,照明支路负荷较为固定,为了避开影响,采用二支路分开,保证照明支路工作的可靠性。照明支路要设置带有一定保护功能的高分断力空气开关,控制漏电现象的产生,节约电能,保证线路的正常运行。
3、电气照明设计中的节能设计方案
3.1 合理选择光源
高效光源是照明节能的首要因素,必须重视推广应用高效光源。电光源的选用,根据应用场所不同,至少有两类高效光源应予推广使用。
3.1.1 荧光灯
荧光灯具有光效高、寿命长、显色性好等优点。直管荧光灯适用于高度较低的房间,如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产场所,紧凑型荧光灯适用于家庭住宅、旅馆、餐厅、门厅、走廊等场所。T5荧光灯管作为新兴灯管,与传统的26mm荧光灯管相比较,直径为16mm,减小了40%,既节省了材料,又节省了仓储和运输成本。过去在使用荧光灯的场所,普遍都是采用40 W的灯管,光通量一般只有2200lm,而现在选用只有28W的T5荧光灯,光通量却达到2600lm。从40W减少为28W,约节约30%的电能,光通量却提高20%。
3.1.2 高强度气体放电灯(HID)
以钠灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯,具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不锈蚀等优点,广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。
3.2 合理选择灯具
光源必须配备各种灯具,才能真正体现其实用价值。灯具选择不当,将使能量损失高达30%至40%,反之灯具效率高,可使单位面积耗电量下降,降低投资和运行费用。在进行照明设计时,应针对不同面积和高度的房间,计算确定选用宽或中窄光束的照明灯具,再由天花板、墙面以及地面的反射系数,求出灯具的利用系数,这是较为科学的设计方式。一般不宜采用效率低于70%的灯具,采用非对称光分布灯具,它具有减弱工作区反射眩光的特点,能大大改善视觉条件。
3.3 合理选择照明装置配件
镇流器也是照明耗能的一部分,而品质优良、可靠性好、效率高、能耗低于传统电感型镇流器的电子镇流器已成为首选产品。在采用电子镇流器时,应重视高次谐波对供配电系统的影响,并应采取相应的措施。电子镇流器的使用使电网中高次谐波的含量大量增加,对供配电系统造成危害。因此,我们要采取相应的措施来防范和抑制高次谐波。具体措施有:选用符合国家电磁兼容标准的产品;采用带有接线变压器,减少三次及其倍数的谐波对电源的干扰;对谐波源设置隔离变压器;采用无源和有源电力滤波器;适当增加导体截面等措施。
3.4 合理选择控制方案
现有的照明控制方式很多,有单灯控制、多灯控制、双控开关控制、楼宇自控系统控制、智能控制及其它控制方式。一是每个照明开关所控光源数不宜太多;房间或场所装设有两列或多列灯具时,宜按有关规范要求分组控制。二是建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明,宜采用集中控制。三是体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制。四是旅馆的每间(套)客房应设置节能控制型总开关。五是建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明,宜采用节能自熄开关。六是对于建筑物的夜景照明,要设计平时、节假日、庆典等多种模式的控制方式。七是在建设标准较高、规模较大、功能较复杂的工程中,电气设计人员要建议建设方采用智能照明控制系统。
3.5 提高系统功率因数
建筑照明系统中的部分用电设备,如变压器、气体放电光源中的镇流器等因具有电感元件,会产生无功功率,影响电能的有效利用。无功功率可以采取提高设备功率因数的方法降低, 荧光灯应采用电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯宜单灯安装补偿电容器;变压器低压侧采用集中电容器补偿。目前的电气设计中,许多设计仅采用变压器低压侧集中补偿的方式,这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输,提高了用户处的功率因数。
综上所述,节能已不再只是个口号,我国建筑领域的节能工作还刚刚起步,但有关的政策法律法规正在相继出台,足以说明其重要性。电气照明的节能设计潜力很大,电气照明节能设计中,相关工作人员应反复比较研究多个方案,从设计源头上熟悉理解照明节能的多方应用,采取积极有效的措施,以达到真正节能的效果,创建一个适合节能的人居环境,实现人类与环境的可持续发展。
参考文献:
节能节电方案范文3
关键词:电源;节能;转换器;整流控制器
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.003
部组件和简化电路板布局。 它还提供各种针对异常状况的保护功能。 对负载变化采用错误因果时序保护、栅极扩展限制保护和 RES 瞬降保护。 提供LPC 和 RES 引脚开路/短路保护,防止连接到 LPC 或 RES 引脚的电阻损坏时,控制器出现错误操作。 另外还提供内部过温保护和 Vdd 过压保护。 它还采用 mWSaverTM 技术。这种技术可以在节能模式时停止控制器的开关动作,以改进空载或轻载效率。 在这种情况下,可以将功耗水平降至最低。以使用更多的掺杂质,从而降低漂移电阻。 与上一代产品相比,MOSFET的漂移阻抗得到了显著改进。 这个非常低的 RDS(ON) 直接降低了同步整流 MOSFET 的导通损耗。 在轻载条件下,导通损耗极小,而驱动损耗则更为重要。 对于功率 MOSFET,栅极电荷参数是驱动损耗的最重要因素。 这种 MOSFET 的栅极电荷比传统沟道 MOSFET 低一半以上,在轻载条件下可以显著降低驱动损耗。 除了 RDS(ON) 和栅极电荷之外,其他参数,例如体二极管反向恢复电荷(Qrr)、内部栅极电阻以及 MOSFET(QOSS) 的输出电荷现在在同步整流中也逐渐变得更为相关。 这些损耗器件的重要性随着开关频率的提高而提高。 同步整流 MOSFET 的开关损耗由下列公式确定。
Psw= (Qrr-Qoss)*Vds*fsw
节能节电方案范文4
关键词:电能监控;软硬件级解决方案;智能化
中图分类号:TP391 文献标识码: A 文章编号:1009-3044(2013)13-3166-04
1 电能使用和监控的基本现状
1.1 国内外电能使用现状
电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力,现代人们的生产生活对电能的依赖越来却强。因此,无论是家庭用户或者是公司工厂的用电量都在不断上升,以中国为例,据国家能源局的统计,2012年,全社会用电量累计达49591亿千瓦时,同比增长5.5%。由于电力资源供应的紧张,北京地区曾几度限制电能的供应,节能环保已经成为全球企业商家以至于普通民众的共识。与此同时,电能的使用却存在严重的浪费现象。家庭用户主要靠人为操纵电器开关来控制电能的使用,不单存在很大程度上不必要的电能消耗而造成的浪费,还存在一定的安全隐患。更大的浪费是由公司企业和公共用电造成的,生产过程中缺乏节能措施、企业照明及空调长期处在开启状态、偏僻路面或者隧道的公共照明等很多方面都存在着惊人的浪费。因此,如何更加高效的利用现有的电能资源就成为一个国家、企业乃至个人共同关心的课题。
1.2 关于电能监控的现况和研究方向
2 智能化软硬件协同解决方案
监控器可以通过串口与普通的家用计算机相连接,这就使得数据的监控和命令的传输可以通过计算机来分析和处理。图4展示了智能化电能监控系统的整体结构,系统由两部分组成:监控系统和用户查询控制系统。其中监控系统服务器通过有线或无线的方式与监控器相连接,读取各个用电设备的信息,保存到后台数据库,供智能化计算和统计功能;也可以根据用户的请求,发送指令通过控制器去控制智能开关的状态,从而达到自动断电或启动开关的目的。用户查询控制系统提供用户对电能使用状态的查询及智能控制。用户通过不同的终端都可以通过互联网访问到监控系统的服务器,以查看各个用电设备的能耗信息,制定电器的使用规则并控制其开关状态。
3 软件系统的总体设计
能耗控制模块用于显示和控制智能开关。通过这个模块可以管理每一个与系统相连的智能开关的状态。通信方式采用串口通信,自定义通信协议。软件通过向控制器传送开关命令,由控制器通过低功耗无线互联网络控制每一个智能开关。控制模块的演示效果如图7所示。其中红色代表开关处于打开状态,灰色代表开关处于关闭状态。
这套软件系统的设计是以普通家庭用户作为目标群体的。一个家庭的范围比较小,通常一个监控器就可以满足用户的需要,一个普通的监控器可以管理12-16个智能开关。而软件的设计和实施就针对一个监控器来进行电能的管理的监控。用户通过在自己的家用电脑中安装这个服务器软件来进行电能的监控和管理。如果要在更大范围内使用智能化电能监控系统,就需要在原有的系统结构基础上进行进一步的设计和完善。
4 企业级应用策划方案
目前,笔者的开发团队正在致力于把智能化电能监控系统应用于更大的范围内,以满足企业级客户的需求。下面提出一个企业级应用的策划方案,方案目前正处于设计和初步开发阶段。
-案例:办公大楼电能监控系统。
经过改进的智能化电能监控系统不仅可以应用于办公大楼电能监控,更可以广泛推广到工厂、学校等大规模用电单位的电能监控上,为企业和地方政府节约宝贵的电能资源,节约运营成本。
5 结论
目前国内外对电能资源的使用存在惊人的浪费现象,如何节约能源保护我们所居住的地球环境,减少碳排放量成为国际性关注的话题。该文从技术角度提出了一套完整的智能化软硬件协同电能监控解决方案。该方案不但可以适用于普通家庭用户,也可以通过改进推广到企业、工厂、学校等大规模用电单位的电能监控当中。该方案在实际应用中能达到的节能效果仍需要在大规模的应用中进行检验和进一步完善。
参考文献:
[1] 方亮.中国电能浪费惊人[J].河北国土资源,2005(1).
节能节电方案范文5
【关键词】反激式变换器;待机能耗;降频技术
一、引言
随着全球气候日益变暖,节能减排已成为各国政府工作的重中之重,特别是和日常生活息息相关的电子行业。“高效率,低待机功耗”已成为电子产品开发工作者在产品开发中必须考虑的重要因素,在欧美市场,低待机功耗已经和安规、EMI一起成为电子产品销往市场的通行证。作为电子产品的心脏,电源电路部分在这场高效低损的革命中担负着关键使命。当电子产品进入待机状态后,其他部分电路都进入关闭或者休眠状态,此时电源电路工作时产生的损耗在整个系统损耗中占据很大的份额。
根据国际经济合作组织的调查,各国因待机而消耗的能量约占总能耗数的3%-13%。目前我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10%左右,相当于每个家庭使用着一盏15-30W的“长明灯”,在浪费能源的同时形成了巨大的环保压力。国际能源署(IEA)于2000年向全球电器产品生产销售厂商发起节能倡议“1瓦计划”,现已得到欧盟、美国的积极响应。到2010年所有出口到这些地区的电器产品其待机功耗必须降低到1瓦,这将成为所有已经进入和试图进入欧美市场的电子产品厂商们新的非关税壁垒。2008年11月,美国环保署(EPA)和能源部发起了“能源之星”(第二版)执行工程,规定电源适配器的待机能耗必须小于0.3W或0.5W。“能源之星”计划已经成为国际标准之一,全球每年销售的能源之星产品超过10亿件,有28000种不同型号的终端耗能产品获得了能源之星节能认证。我国作为电子电器产品出口大国,必须熟悉和了解这些法规和协议,降低产品的待机能耗,跨越待机能耗的技术壁垒[1]。
本文探讨了降低电源电路待机能耗的方法。首先以数学描述估算了主要的传导损耗、开关损耗以及控制电路的损耗,进而确立了降低开关频率为降低待机能耗的主要方法,接着介绍了各项已提出的降频技术。此外,还介绍了降低启动电流和其他损失的技术。最后依据本文所提出的设计概念,制作了一个实验性的适配器,其输出电压电流规格为12V/5A,在240V交流输入且无负载时,输入功率只有0.1W。
二、开关电源的待机功耗机理分析
目前,大多数100W以下的电子设备,如电源适配器、充电器、无绳电话、ADSL路由器、LCD显示器和DVD等,都是采用反激式开关电路将电网提供的85V~275V交流电转换为电子设备所需要的直流电压。由于反激式开关电路具有价位低和输入范围宽的特性,在实际应用中很受欢迎。对于反激式开关电源,主要的损耗包括传导损耗和控制电路的损耗。
表一 主要的传导损耗
造成损失的元件 表达式 解决方法 元件描述
功率晶体管 降低;
降低 :变压器一次侧电流
:晶体管Q1导通电阻
:每个周期的导通时间
:开关频率
感应电阻 降低;
降低 :一次侧变压器内部电阻
输出整流器 降低;
降低 :二极管D1电流
:二极管D1正向导通压降
:二次侧的放电时间
输入整流器 降低 :平均输入电流
:二极管BD正向导通压降
变压器
的绕制 降低;
降低、 、:一次侧和二次侧电流
、:一次侧和二次侧变压器内部电阻
电磁干扰
滤波器 降低 :电磁干扰滤波器的等效电阻
表二 控制电路的主要损耗
造成损失的元件 表达式 解决方法 元件描述
起动电阻 降低;
降低 :流经起动电阻的电流
:起动电阻
输出电阻 增加; :输出电压
:输出电阻
光耦合器 降低;
降低 :二极管D1电流
:二极管D1正向导通压降
:二次侧的放电时间
表一、二分别对这些主要损耗列出了计算方法和常用的解决对策。可以明显的发现无论是传导损耗还是控制电路的损耗,都和开关频率有着密切的关系,降低开关频率可以有效的降低电源损失(特别是在轻载时)。
三、低功耗待机电源解决方案
由于降低开关频率可以有效的降低电源的待机损耗,最近提出了许多实际降低频率的方法[2-7],SGS-Thompson[2]及National Semiconductor[3]提出脉冲省略(pulse skipping)的技术,根据负载的轻重程度,来决定是否省略切换脉冲。脉冲省略模式的概念是用等效降低开关脉冲数目来满足在轻载时的低损耗要求,同时此项技术的主要缺点是有可能会因为动态负载的改变而造成输出电压突降和突升的情形。
Philips提出的突冲模式(burst mode)技术,当负载突然间下降,控制回路要求缩短导通时间,在某一负载程度下,脉冲模式的控制电路开始防止导通时间减少,然后同时也开始周期性的遮蔽波宽调变的脉冲。电源可以通过降低脉冲宽度,或增加遮蔽周期长度,在不同的负载下,达到节省能量的目的。此技术有两个明显的缺点,就是低频干扰会和遮蔽周期一起出现,而且负载的突然改变,也会造成输出电压突降的情形。
System General提出了非导通时间调变(off time modulation)[5-7],当输出电压掉到临界位置以下时,非导通时间随着负载下降而线性增加,切换频率因而线性下降,因此在轻载和无载时可以降低功率损失。
由于非导通时间是一个周期接一个周期调整,它的动态响应结果比脉冲省略模式要好。
节能节电方案范文6
关键词:配电变压器;住宅小区;损耗;节能
在配电系统中,配电变压器数量大,是产生电能损耗的重要环节,配电变压器的节能降损问题已成为众人关注的问题。
在节能型变压器应用方面,S11型低损耗变压器、非晶合金铁芯变压器和调容变压器得到推广应用,取得了比较好的节能效果。从配电变压器运行方案入手,也能取得比较好的节能效果,
本文提出两台配电变压器按照日负荷曲线运行方案,并对该方案的节能效果和投资效益进行分析。
1 住宅小区现行配变运行方案
住宅小区的负荷特点是峰谷差比较大,负荷率比较低(30%~40%),最大负荷出现时间一般为17时至22时,最小负荷一般出现在0时至5时。现行的住宅小区供电方案大多是一个供电区域配置一台变压器,变压器的额定容量按满足区域最大负荷选定,变压器容量不能调整。由于变压器容量越大,其空载损耗越高,所以,在负荷较小时使用大容量变压器会出现“大马拉小车”现象,不是经济运行方案;一台变压器长期运行,出现故障时没有备用变压器,不符合“N-1”原则,影响供电可靠性。
2 两台容量相同的变压器运行方案
为了降低变压器的损耗,将一个供电区域按照总容量要求配置2台容量相等的变压器,使2台配变容量之和等于总容量。
换言之,如果一供电区域需要配置1台SN1 = 630 kVA的变压器,则按照本文所述的方案,该供电区域可以配置2台SN2 = 315 kVA变压器。
SN1 = 2SN2
运行方案:平时一台配变运行,负荷高峰时,再投运另一台变压器。如每天17时至22时两台变压器并列运行,满足峰值负荷要求,其余时段一台变压器供电。变压器退出运行时,高压和低压侧开关断开。两台变压器互为后备,当一台变压器故障或检修时,另一台变压器可以供电,不会发生因变压器故障造成供电区域全部停电的现象。运行原理如图1所示。
3 节能效果分析
3.1 变压器损耗计算公式
有功损耗 : P = P0 + KTβ2PK
无功损耗 :Q = Q0 + KTβ2QK
综合功率损耗:PZ = P + KQQ
年电能损耗:WZ = 8760×PZRS3
式中 Q0——空载无功损耗(kvar),Q0≈I0%SN;
P0——空载损耗(kW);
PK——额定负载损耗(kW);
SN——变压器额定容量(kVA);
I0%——变压器空载电流百分比;
b——负荷率,城镇住宅小区估取30%~40%;
KT——负载波动损耗系数,取KT=1.05;
QK——额定负载漏磁功率(kvar), QK≈UK%SN;
KQ——无功经济当量(kW/kvar),对城市电网和工业企业电网的6~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ = 0.1 kW/kvar;
RS3——供电可靠率,此处取99.9%;
3.2 两台变压器日最大并列运行时间
用2台小容量变压器代替1台大容量变压器,2台小变压器并列运行时其综合功率损耗大于1台大变压器综合功率损耗。因此,2台小变压器日并列运行时间不能大于T,否则,电能损耗高于1台大容量变压器电能损耗,该方案不能使用。
经过推导得出2台变压器日最大并列运行时间
T < 24(PZ1/PZ2 - 1)
式中PZ1、PZ2——大变压器和小变压器的综合功率损耗,由上式求出。
3.3 损耗计算
应用上式,分别计算出S11-R-315/10 与S11-R-630/10 配电变压器的有功损耗、无功损耗、综合功率损耗和年电能损耗,负荷率取40%,供电可靠率取99.9%。负荷率与有功损耗和无功损耗成平方关系,负荷率是变压器经济运行的重要参数。表1为部分配电变压器损耗参数表。
表1 配电变压器损耗参数表