建筑電氣節(jié)能技術(shù)4

1、智能建筑及自動化研究所建筑電氣節(jié)能技術(shù)第二章第二章. .第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的經(jīng)濟(jì)運行變壓器的經(jīng)濟(jì)運行一一. .變壓器損耗變壓器損耗1.1.有功功率損耗有功功率損耗2.2.無功功率損耗無功功率損耗3.3.負(fù)荷率負(fù)荷率4.4.變壓器效率變壓器效率5.5.變壓器接線變壓器接線6.6.變壓器運行溫度變壓器運行溫度7.7.功率因數(shù)功率因數(shù)二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式1.1.運行于高效率點運行于高效率點2.2.變壓器并聯(lián)運行變壓器并聯(lián)運行3.3.降壓運行降壓運行4.4.均衡變壓器負(fù)荷均衡變壓器負(fù)荷5.5.防止變壓器過載防止變壓器過載6.6.保持三相平衡保持三相平衡智能建筑及自動化研究所 目前變壓器

2、的效率大于目前變壓器的效率大于96%96%，但變壓器自身損耗占全國發(fā)電量的，但變壓器自身損耗占全國發(fā)電量的5%5%。 （因為電壓需要多次升降），故變壓器節(jié)能運行意義重大。（因為電壓需要多次升降），故變壓器節(jié)能運行意義重大。1.1.有功功率損耗：為鐵損與銅損之和。有功功率損耗：為鐵損與銅損之和。其中：其中： -變壓器的有功損耗，變壓器的有功損耗，Kw Kw 20KPPP第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗P0PKP - -變壓器的鐵損，變壓器的鐵損，Kw Kw - -變壓器的負(fù)荷率，變壓器的負(fù)荷率，% % - -變壓器的額定銅損，變壓器的額定銅損，Kw Kw 鐵損鐵損由變壓器的渦

3、流和漏磁損耗組成。是固定不變的。由變壓器的渦流和漏磁損耗組成。是固定不變的。與變壓器的硅鋼片性能、鐵心制造工藝有關(guān)。與變壓器的硅鋼片性能、鐵心制造工藝有關(guān)。銅損銅損是繞組電阻的損耗。是繞組電阻的損耗。負(fù)荷率負(fù)荷率直接與電流相關(guān)，電流大小直接影響銅損。直接與電流相關(guān)，電流大小直接影響銅損。 節(jié)能方法：節(jié)能方法：1.1.選用優(yōu)質(zhì)硅鋼選用優(yōu)質(zhì)硅鋼片與采用科學(xué)的片與采用科學(xué)的鐵心制作工藝降鐵心制作工藝降低鐵損。低鐵損。2.2.采用無氧銅制采用無氧銅制作繞組，降低電作繞組，降低電阻損耗。阻損耗。智能建筑及自動化研究所2.2.無功功率損耗無功功率損耗20KQQQ第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變

4、壓器損耗Q0QKQ其中：其中： -變壓器無功損耗，變壓器無功損耗，KvarKvar - -變壓器空載變壓器空載( (勵磁勵磁) )無功損耗，無功損耗，KvarKvar - -變壓器負(fù)載變壓器負(fù)載( (漏磁漏磁) )無功損耗，無功損耗，KvarKvar空載損耗與勵磁電流成正比空載損耗與勵磁電流成正比, ,中小中小型變壓器的空載電流為額定值的型變壓器的空載電流為額定值的2%-8%,2%-8%,大型變壓器勵磁電流小于大型變壓器勵磁電流小于額定值的額定值的1%1%1.1.節(jié)能方法節(jié)能方法: :選用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)選用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn) 工藝工藝, ,會降低勵磁電流會降低勵磁電流, ,從而達(dá)從而達(dá) 到節(jié)能目的

5、到節(jié)能目的. .2.2.無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗。經(jīng)無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗。經(jīng) 濟(jì)運行時，無功電量節(jié)約大于濟(jì)運行時，無功電量節(jié)約大于 有功電量節(jié)約。有功電量節(jié)約。智能建筑及自動化研究所3.3.負(fù)荷率負(fù)荷率: :NSS第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗SNS-變壓器運行中實際容量變壓器運行中實際容量,KVA;,KVA;-變壓器額定容量變壓器額定容量,KVA,KVA。 正常運行時負(fù)荷率是個變量，應(yīng)該取其平均值。正常運行時負(fù)荷率是個變量，應(yīng)該取其平均值。傳統(tǒng)的設(shè)計方法：按負(fù)荷率為傳統(tǒng)的設(shè)計方法：按負(fù)荷率為50%50%來選取變壓器容量，認(rèn)來選取變壓器容量，認(rèn) 為此時變壓器效率高，還有容

6、量裕量。為此時變壓器效率高，還有容量裕量。 是錯誤的！是錯誤的！經(jīng)濟(jì)運行設(shè)計：按負(fù)荷率為經(jīng)濟(jì)運行設(shè)計：按負(fù)荷率為75%-85%75%-85%來選取變壓器容量。來選取變壓器容量。 因為變壓器的鐵損及變壓器空載因為變壓器的鐵損及變壓器空載( (勵磁勵磁) ) 無功損耗與負(fù)載無關(guān)。無功損耗與負(fù)載無關(guān)。智能建筑及自動化研究所4.4.變壓器效率變壓器效率)(1)(21112PPPPPPPP第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗2P1PP22222coscos3NNNSIUP22222222coscoscosNNNSIUIUPNUU22CuFePPPFePCuP其中：其中：- - 二次繞組輸

7、出有功功率，二次繞組輸出有功功率，Kw Kw ；- - 一次繞組輸出有功功率，一次繞組輸出有功功率，Kw Kw ；- - 變壓器總耗能，變壓器總耗能， Kw Kw 。單相變壓器：單相變壓器：三相變壓器：三相變壓器：以上二次電壓近似為：以上二次電壓近似為：總損耗總損耗 包括鐵損包括鐵損 和銅損和銅損P即：即：智能建筑及自動化研究所 變壓器空、負(fù)載時主磁通基本不變，稱為不變損耗。變壓器空、負(fù)載時主磁通基本不變，稱為不變損耗。額定電壓下的鐵損近似等于空載有功功率：額定電壓下的鐵損近似等于空載有功功率：KNPCuP0PPFe0IKNCuPP2KNmPP0銅損銅損是一、二繞組的電阻總損耗，是可變損耗，與

8、電流平方成正比是一、二繞組的電阻總損耗，是可變損耗，與電流平方成正比第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗，隨負(fù)載而變化。實驗測得的方法：，隨負(fù)載而變化。實驗測得的方法： 將二次側(cè)短路，在一次側(cè)逐漸輸入電壓，直到電流為額定值為止。將二次側(cè)短路，在一次側(cè)逐漸輸入電壓，直到電流為額定值為止。此時在一次側(cè)測得的有功功此時在一次側(cè)測得的有功功 率率 。忽略空載電流忽略空載電流 在一次側(cè)的損耗，則銅損與負(fù)荷率的平方成正比：在一次側(cè)的損耗，則銅損與負(fù)荷率的平方成正比：最高效率時負(fù)荷率最高效率時負(fù)荷率 ，亦即亦即 時，時， 可以證明可以證明m以上說明：變壓器效率最高時，鐵損與銅損相等。以上說明

9、：變壓器效率最高時，鐵損與銅損相等。按負(fù)荷率按負(fù)荷率來選變壓器來選變壓器容量容量節(jié)能節(jié)能m智能建筑及自動化研究所5.5.變壓器接線：三相電力變壓器原邊與副邊的接線方式變壓器接線：三相電力變壓器原邊與副邊的接線方式第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗零序諧波的概念：三相四線制供電系統(tǒng)零線中的諧波。零序諧波的概念：三相四線制供電系統(tǒng)零線中的諧波。（1 1）Y-YY-Y0 0接線接線-電源質(zhì)量差，嚴(yán)格禁止使用電源質(zhì)量差，嚴(yán)格禁止使用 A.A.三相負(fù)載不對稱時，中線上有電流流過，中性點偏移，波形畸變。三相負(fù)載不對稱時，中線上有電流流過，中性點偏移，波形畸變。 B.B.當(dāng)三相負(fù)載存在諧波

10、時，則零序諧波非常嚴(yán)重，鐵心渦流熱損耗當(dāng)三相負(fù)載存在諧波時，則零序諧波非常嚴(yán)重，鐵心渦流熱損耗加重。加重。（2 2） 接線接線-電源質(zhì)量優(yōu)越電源質(zhì)量優(yōu)越當(dāng)三相負(fù)載非線性，次級回路產(chǎn)生諧波，及存在當(dāng)三相負(fù)載非線性，次級回路產(chǎn)生諧波，及存在零序諧波零序諧波時，三角形連時，三角形連接的原邊繞組感應(yīng)出電動勢，產(chǎn)生等量反向磁通與之相抵消。減小接的原邊繞組感應(yīng)出電動勢，產(chǎn)生等量反向磁通與之相抵消。減小 了鐵心渦流熱損耗。了鐵心渦流熱損耗。測試結(jié)果表明：該種接線在次級回路產(chǎn)生諧波嚴(yán)重時，原邊諧波畸變測試結(jié)果表明：該種接線在次級回路產(chǎn)生諧波嚴(yán)重時，原邊諧波畸變率小于率小于2%2%；當(dāng)次級負(fù)載不對稱時，原邊相電

11、壓最大偏移度為；當(dāng)次級負(fù)載不對稱時，原邊相電壓最大偏移度為0.6%0.6%。Y-YY-Y0 0接線：考慮到中性點偏移及諧波，不允許變壓器滿負(fù)荷運行。接線：考慮到中性點偏移及諧波，不允許變壓器滿負(fù)荷運行。 接線：變壓器可以滿負(fù)荷運行。接線：變壓器可以滿負(fù)荷運行。0Y0Y0Y智能建筑及自動化研究所6.6.變壓器運行溫度變壓器運行溫度第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗 變壓器的名牌參數(shù)：額定損耗變壓器的名牌參數(shù)：額定損耗 是指在額定負(fù)載下是指在額定負(fù)載下75 75 時的時的功率損耗。當(dāng)功率損耗。當(dāng) 時的功率損耗時的功率損耗 的換算公式為：的換算公式為：KPKKPP)31076. 0

12、(上式可見，變壓器每降低上式可見，變壓器每降低1 1 時，功率損耗下降時，功率損耗下降0.32%0.32%，所以降低變壓所以降低變壓器運行溫度，是一個好的節(jié)能運行方案。器運行溫度，是一個好的節(jié)能運行方案。KP節(jié)能方法：節(jié)能方法：在油冷基礎(chǔ)上，加變頻風(fēng)機，根據(jù)變壓器負(fù)荷大小在油冷基礎(chǔ)上，加變頻風(fēng)機，根據(jù)變壓器負(fù)荷大小進(jìn)行變頻調(diào)速，來降低變壓器運行溫度。進(jìn)行變頻調(diào)速，來降低變壓器運行溫度。智能建筑及自動化研究所7.7.功率因數(shù)功率因數(shù)（1 1）變壓器的功率因數(shù)引起損耗情況）變壓器的功率因數(shù)引起損耗情況當(dāng)負(fù)載有功功率不變時，負(fù)載的功率因數(shù)不同，變壓器損耗也當(dāng)負(fù)載有功功率不變時，負(fù)載的功率因數(shù)不同，變

13、壓器損耗也不同。其有功損耗為：不同。其有功損耗為：KNTPSPKP)cos1cos1 ()(221222第三節(jié)第三節(jié). . 一一. . 變壓器損耗變壓器損耗1cos2cosKNTQSPKQ)cos1cos1 ()(221222式中式中 、 -提高功率因數(shù)前、后的數(shù)值。提高功率因數(shù)前、后的數(shù)值。 -有功功率有功功率同理，無功損耗降低值：同理，無功損耗降低值：（2 2）傳輸線路）傳輸線路 減少傳輸線路上的無功損耗，可節(jié)能減少傳輸線路上的無功損耗，可節(jié)能 - -無功功率無功功率 - -線電壓線電壓PQLU智能建筑及自動化研究所，上式中：上式中：22LURP22LURQ第三節(jié)第三節(jié). . 一一. .

14、變壓器損耗變壓器損耗分別為線路上傳輸有功功率、無功分別為線路上傳輸有功功率、無功功功率所引起的損耗。前者不能改變，后者可通過提高功率因數(shù)補償。率所引起的損耗。前者不能改變，后者可通過提高功率因數(shù)補償。節(jié)能辦法：節(jié)能辦法： （1 1）提高設(shè)備的功率因數(shù)；）提高設(shè)備的功率因數(shù)； （2 2）加補償裝置。）加補償裝置。 （3 3）具體的規(guī)定：）具體的規(guī)定：10KW10KW設(shè)備就地補償，小于設(shè)備就地補償，小于10KW10KW 集中補償，但超過集中補償，但超過20M20M時，需就地補償。時，需就地補償。智能建筑及自動化研究所1.1.運行于高效率點：負(fù)載率為運行于高效率點：負(fù)載率為75%75%。同時采取如下

15、措施。同時采取如下措施（1 1）采用低損耗變壓器）采用低損耗變壓器第三節(jié)第三節(jié). . 二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式智能建筑及自動化研究所（2）.調(diào)整負(fù)荷曲線調(diào)整負(fù)荷曲線第三節(jié)第三節(jié). . 二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式降低一次側(cè)電壓，減少損耗降低一次側(cè)電壓，減少損耗 A.線路損耗，設(shè)備損耗線路損耗，設(shè)備損耗 B.減少變壓器鐵損，見表減少變壓器鐵損，見表1-9智能建筑及自動化研究所調(diào)整負(fù)荷曲線調(diào)整負(fù)荷曲線曲線形狀系數(shù)：曲線形狀系數(shù)：KK=1銅損為銅損為100%，K=1.05時增加時增加10%，.K=1.1時增加時增加21%，K=1.2時增時增加加44%。 調(diào)整用電峰谷負(fù)荷，能有效降低銅

16、損。調(diào)整用電峰谷負(fù)荷，能有效降低銅損。 峰谷電價是節(jié)能的好辦法。峰谷電價是節(jié)能的好辦法。第三節(jié)第三節(jié). . 二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式智能建筑及自動化研究所2.2.變壓器并聯(lián)運行變壓器并聯(lián)運行第三節(jié)第三節(jié). . 二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式（1 1）. .變壓器并聯(lián)運行變壓器并聯(lián)運行 目的：調(diào)整負(fù)荷（節(jié)能），檢修方便。目的：調(diào)整負(fù)荷（節(jié)能），檢修方便。 臺數(shù)不宜過多，過多時容量變小，效率低。臺數(shù)不宜過多，過多時容量變小，效率低。（2 2）并聯(lián)運行的條件）并聯(lián)運行的條件A.A.空載時，各變壓器二次電壓、相位相同，無環(huán)流！空載時，各變壓器二次電壓、相位相同，無環(huán)流！B.B.負(fù)載時，各

17、自分擔(dān)的電流與各自容量成正比，各個變壓器負(fù)載電流負(fù)載時，各自分擔(dān)的電流與各自容量成正比，各個變壓器負(fù)載電流同相位。同相位。C.C.接線方式相同接線方式相同智能建筑及自動化研究所3.3.使用分接開關(guān)，降壓運行使用分接開關(guān)，降壓運行第三節(jié)第三節(jié). . 二二. .經(jīng)濟(jì)運行方式經(jīng)濟(jì)運行方式 變壓器過壓變壓器過壓5%5%，鐵損增加，鐵損增加15%15%，過壓，過壓10%10%鐵損增加鐵損增加50%50%。對于冷扎硅鋼片過壓對于冷扎硅鋼片過壓5%5%，空載電流增加一倍。，空載電流增加一倍。 有些配電變壓器負(fù)載率低：有些配電變壓器負(fù)載率低：0.1-0.30.1-0.3，可以降低，可以降低5%5%運行。運行。節(jié)電率相當(dāng)客觀。節(jié)電率相當(dāng)客觀。 0.950.95額定電壓電動機運行最經(jīng)濟(jì)。額定電壓電動機運行最經(jīng)濟(jì)。4.4.均衡變壓器負(fù)荷均衡變壓器負(fù)荷 多個變壓器負(fù)載均衡時，損耗最小。多個變壓器負(fù)載均衡時，損耗最小。5.5.防止變壓器過載防止變壓器過載 過載：加大銅損，溫升減低絕緣壽命。過載：加大銅損，溫升減低絕緣壽命。 運行溫度每升高運行溫度每升高8 8 ，壽命降低，壽命降低50%50% 變壓器正常壽命變壓器正常壽命2525年，很多變壓器年，很多變壓器1010年就報廢了。年就報廢了。智能建筑及自動化研究所6.6.保持三相平衡保持三相平衡 不平衡