根据变压器的容量选择变压器的数量。
如果变压器的额定容量为SN,如何确定变压器的数量以使变压器的运行效率更高。例如,当负载功率为S时,N台和n-1台变压器的负载系数分别为:
βn = S / nSN
βn-1 = S/(n-1)SN(17)
如图2所示,N台和n-1台变压器的负载分别位于变压器最佳负载点的两侧。因此,只需比较两者的运行效率,最大的一个是最佳选择。
将n和n-1个变压器的负载系数公式带入公式(15),并假设n个变压器的效率很高,如下式所示:
将公式(17)带入公式(18)并简化:
式中:SC R-经济运行的临界负荷,kVA。
上述公式表明,如果负载功率大于临界负载,则选择n台变压器更经济,运行效率更高;相反,n-1变压器更经济,运行效率更高。如果将公式(19)中的统一变量T0和TK替换为综合功率变量,则公式(19)Sc r中的经济运行临界负荷变为:
2根据变压器数量选择容量
当变压器数量为n时,变压器额定容量SN1和sn2(SN1》sn2)的负载系数分别为:
N1南部= N1南部
N2南部= N2南部(21)
将上述公式中的负载系数带入公式(15),并假设SN-1容量的变压器具有高效率,如下式所示:
简化上述公式,得到:
上述公式与公式(19)的分析结果相似,即只要负荷功率大于经济运行的临界负荷,则选择S N1容量较大的变压器运行效率较高;相反,SN2容量较小的变压器效率更高。将表1中的变量代入上述公式中的T0和TK,即可获得相应的经济运行临界负荷。
变压器变负荷经济运行
以上对变压器经济运行的分析是基于变压器负载为恒功率的结论。然而,在现实中,变压器的负荷随时变化,不同行业的用电量变化规律也不同,例如不同的工作制度和不同类型的用电负荷。因此,如何选择变压器在可变负载下的容量,使电能能够高效地传输和利用,对工农业生产和生活具有显著的经济效益。
当变压器在一段时间内,例如一年内的输出功率为W1时,变压器的总损耗δW越小,变压器的传输效率越高。为了简化分析,使用变压器的统一传输效率公式(15)进行分析。将公式(15)中的功率与设定时间段内的时间乘积相加,得到变压器输出电能与输入电能之比形式的传输效率公式如下:
其中:
ti-时间周期,1h;;
βI-时间段ti内的载荷系数;
H ——一年中的小时数,H = 8760H;;
w1-变压器输入功率,w;
w2-变压器输出功率,w。
上述公式中的负载系数转换如下:
βI =βmax ki(25)
式中:βmax ——运行中变压器的最高负载系数;
Ki ——相应时间段ti内负荷与最大负荷的比值。
值:0 ≤ ki ≤ 1。
将上述公式代入公式(24)并简化:
推导上述公式,并使其导数等于零,得到以下公式:
上述公式表明,为了使变压器运行最经济,变压器的最大负载率应等于βmax jT。在现实中,负荷是不断变化的,变压器的最佳经济运行与负荷的变化分布和变压器本身的特性参数有关。
当最大运行负荷已知时,选择变压器经济运行容量的计算公式为:
式中:ax-最大负载功率,kVA。
根据上述公式计算的变压器容量可以使变压器以最大效率传输电能。但是变压器的容量选择是分等级的,例如10千伏变压器的容量等级分为315千伏安、400千伏安、500千伏安等。此外,变压器的数量是整数变化。因此,上述公式计算的容量可能介于变压器容量水平之间。
当变压器数量n确定时,变压器选择容量SN 1或SN 2(SN 1》SN 2);或者在变压器容量SN确定后是选择n还是n-1。使用本文第3节中的分析方法,从公式(26)的推导中可以得出以下两个结论:
A.根据容量选择变压器数量时,经济运行的临界负荷(最大负荷)计算公式为:
当最大负载满足s max》SCR max时,选择n台变压器进行优化运行;反之,选择n-1个变压器。
b .按变压器数量选择容量时,经济运行的临界负荷(最大负荷)计算公式为:
当最大负载满足ax》Scrmax时,选择容量为SN 1(SN 1》SN 2)的变压器进行最佳运行。反之,选择SN 2容量的变压器。
为了得到更通用的计算经济运行临界负荷的公式,根据概率论的结论进行如下推导:
式中:s——可变负荷的平均值,kVA;
σs-可变负载的标准方差,kVA。
如果将上述公式带入公式(28),则可以获得如下恒等式变换:
当负荷的平均值和标准方差已知时,可根据上述公式计算变压器的总经济运行容量(等于变压器数量与单台变压器容量的乘积)。同样,公式(29)和公式(30)的负荷平均值和方差形式的恒等式变换在此不再详细推导,结论形式直接给出如下:
A.当按容量选择变压器数量时,经济运行的临界负荷(平均负荷)计算公式为:
当…的时候
当,选择n个变压器;反之,选择n-1个变压器。
b .按变压器数量选择容量时,经济运行的临界负荷(平均负荷)计算公式为:
当…的时候
选择容量为sn 1(sn 1》sn 2)的变压器;反之,选择SN 2容量的变压器。
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