所用变压器负荷计算及容量选择
2014-04-29 00:00:00彭青伟
基层建设 2014年23期
摘要：分析了所用变压器负荷的计算方法及容量的确定原则，根据技术规定，举例分析了负荷计算时需注意的相关问题。
关键词：所用电;变压器容量;负荷计算
根据技术规程，所用电负荷的计算是选择变压器容量的依据，统一和明确变电所的建设标准，使变压器的选择符合安全可靠的设计要求，并应体现经济适用、符合国情的原则。
1、所用电负荷计算方法
各类用电负荷运行情况必须按规程规定的原则，对主要所用电负荷特性（见表1）进行确认，以保证计算的合理性、统一性及准确性。其负荷计算原则如下：
a）连续运行及经常短时运行的设备应予计算;
b）不经常短时及不经常而断续运行的设备不予计算;
c）经常断续及不经常连续运行的设备也应予计算。
表1：变电站主要所用电负荷特性表
序号
名""" 称
负荷类别
运行方式
是否计算
1
充电装置
Ⅱ
不经常、连续
是
2
浮充电装置
Ⅱ
经常、连续
是
3
变压器强油风（水）冷却装置
Ⅰ
经常、连续
是
4
变压器有载调压装置
Ⅱ
经常、断续
是
5
有载调压装置的带电滤油装置
Ⅱ
经常、连续
是
6
断路器、隔离开关操作电源
Ⅱ
经常、断续
是
7
断路器、隔离开关、端子箱加热
Ⅱ
经常、连续
是
8
通风机
Ⅲ
经常、连续
是
9
事故通风机
Ⅱ
不经常、连续
是
10
空调机、电热锅炉
Ⅲ
经常、连续
是
11
载波、微波通信电源
Ⅰ
经常、连续
是
12
远动装置
Ⅰ
经常、连续
是
13
微机监控系统
Ⅰ
经常、连续
是
14
微机保护、检测装置电源
Ⅰ
经常、连续
是
15
空压机
Ⅱ
经常、短时
是
16
深井水泵或给水泵
Ⅱ
经常、短时
是
17
生活水泵
Ⅱ
经常、短时
是
18
雨水泵
Ⅱ
不经常、短时
否
19
消防水泵、变压器水喷雾装置
Ⅰ
不经常、短时
否
20
配电装置检修电源
Ⅲ
不经常、短时
否
21
电气检修间（行车、电动门等）
Ⅲ
不经常、短时
否
22
所区生活用电
Ⅲ
经常、连续
是
说明：
（1）负荷特性系指一般情况，工程设计中由逆变器或不停电电源装置供电的通信、远动、微机监控系统、交流事故照明负荷也可计入相应的充电负荷中。
（2）负荷分类
Ⅰ类负荷：短时停电可能影响人身或设备安全、使生产运行停顿或主变压器减载的负荷。
Ⅱ类负荷：允许短时停电、但停电时间过长，有可能影响正常生产运行的负荷。
Ⅲ类负荷：长时间停电不会直接影响生产运行的负荷。
（3）运行方式栏中“经常”与“不经常”系区别该类负荷的使用机会。“连续”“短时”“断续”系区别每次使用时间的长短。即：
连续——每次连续带负荷运转2h以上的。
短时——每次连续带负荷运转2h以内的，10min以上的。
断续——每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期地工作，每个工作周期不超过10min的。
经常——系指与正常生产过程有关的，一般每天都要使用的负荷。
不经常——系指正常不用，只在检修、事故或者特定情况下使用的负荷。
2、所用变压器容量
2.1主变压器
变电所最大负荷按下式计算：
PM" ≥ K0 ∙ ΣP … …（1）
式中：
PM——变电所最大负荷;
K0——同时率;
ΣP— — 按负荷等级统计的综合用电负荷。
变电所主变压器容量的选择要充分考虑利用变压器的正常和事故情况下的过负荷能力。对于装设两台及以上主变压器的变电所，规定主变压器容量按照5～10年电力系统发展规划进行选择，并当停用一台主变压器时，需保证全部负荷的60%，同时应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷，以免对设备、人身和生产造成重大损失。变电所一般安装 2 台主变压器，通常按SH= 0.6PM选择每台主变压器的容量。
从近年运行情况看，我国大多数单位认为，为提高供电的可靠性，应适当增大备用容量，而把保证负荷值由60%提高到70%，这样，再考虑变压器事故停用时的过负荷能力（见表2），大致可以满足全部负荷的需要。
表2：油浸变压器在事故情况下允许过负荷倍数及时间
过负荷倍数
1.3
1.45
1.6
1.75
2.0
2.4
3.0
允许时间（分）
户内
60
/
15
8
4
2
0.8
户外
120
80
45
20
10
3
1.5
2.2工作变压器
当负荷计算采用换算系数法时，所用变压器容量按下式计算（当有备用所用变压器时，其容量应与工作变压器相同）：
S ≥ K 1 ∙ P 1+ P 2+ P 3 ……（2）
式中 S——所用变压器容量，kVA
K 1 ——所用动力负荷换算系数，一般取K 1 = 0.85;
P 1 ——所用动力负荷之和（kW）
P 2 ——所用电热负荷之和（kW）
P 3 ——所用照明负荷之和（kW）
3、计算实例
某220kV变电站所用电有两台220/10kV主变，两台10/0.4kV工作变，单母线分段接线，容量为630kVA，计算负荷为560 kVA。现计划扩建：综合楼空调（仅夏天用）所有相加的额定容量为80kW，照明负荷为40 kW，深水井水泵为22 kW（功率因数为0.85），冬天取暖所用电炉一台，接在2号变压器的母线上，容量为150kW。
3.1新增用电计算负荷至少应为下列哪项数值？
（A）288.7kVA（B）208.7kVA（C）292kVA（D）212kVA
解：根据公式（2）
S ≥" K 1 ∙ P 1+ P 2+ P 3 = 0.85 × 22 + max（150，80）+ 40 = 208.7kVA
注：深水井水泵为经常短时负荷，应计入（见表 1）。
空调与取暖设备为季节性负荷，按较大者计入。
所以正确答案为：（B）208.7kVA
3.2若新增用电计算负荷为200 kVA，则所用变压器的额定容量为下列哪项数值？
（A）1号工作变630kVA，2号工作变800 kVA
（B）1号工作变630kVA，2号工作变1000 kVA
（C）1号工作变800kVA，2号工作变800 kVA
（D）1号工作变1000kVA，2号工作变1000 kVA
解：依据《220kV～500kV变电站所用电设计技术规程》DL/T5155-2002第4.1.1条：220kV变电所宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同，可互为备用，分列运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。
总计算负荷：∑S = S 1 + S 2 = 560 + 200 = 760kVA
所以正确答案为：（C）1、2号工作变均为800kVA
3.3若综合用电负荷为1100 kVA，同时率K 0 = 0.88，则主变压器的额定容量至少为下列哪项数值？
（A）665.6kVA（B）632.6kVA（C）698.6kVA（D）677.6kVA
解：根据公式（1）
P M ≥ K 0 ∙ ΣP=0.88 × 1100=968kVA
又因为SH ≥ 0.7PM =0.7 × 968=677.6kVA
所以正确答案为：（D）677.6kVA
4、结束语
负荷计算是选择变压器设备及其规格的关键一步，变电站所用电负荷计算及容量选择对电气设计人员来说是一项基本功;因此，掌握其计算原则及计算方法对电气技术人员来说是十分必要的。
参考文献：
[1]《220kV～500kV变电站所用电设计技术规程》DL/T5155-2002
[2]《发电厂变电所电气接线和布置》（第一版）（上册）西北电力设计院编P121
[3]《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）P268" 第7-1节
[4]《电力系统设计手册》（第一版）电力工业部电力规划设计总院编P23
