南京師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)周記

南京師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）周記姓名：劉事成 指導(dǎo)教師：唐小波電動汽車充電站電變壓器容量經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析一、 引言隨著工業(yè)的發(fā)展和機(jī)動車保有量的數(shù)量增加，煤炭和石油等不可再生資源被大量消耗，能源危機(jī)的現(xiàn)實(shí)擺在人們面前；與此同時，汽車尾氣中的大量污染物也給人類環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等一系列問題。能源是人類社會發(fā)展和生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，節(jié)能減排問題引起了當(dāng)今世界各國的廣泛關(guān)注。充電站作為電動能源汽車的基礎(chǔ)設(shè)施，伴隨著電動汽車的發(fā)展而被廣泛建設(shè)。但是通過對已有的充電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)，充電器的變壓器容量選擇一般存在著容量選擇偏大，導(dǎo)致電能損耗過大的問題。這不僅導(dǎo)致了能源的浪費(fèi)，而且增加了充電站的運(yùn)行和維護(hù)成本，不利于電動汽車充電站的推廣建設(shè)。影響變壓器容量經(jīng)濟(jì)性問題的因素有很多，其中包括：負(fù)荷狀態(tài)、負(fù)荷性質(zhì)、年最大負(fù)載損耗時間、變壓器的過載能力、最佳經(jīng)濟(jì)負(fù)載率、現(xiàn)行電價和變壓器的類型和造價等。充電站要達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，就要要求變壓器的容量不要選的太大，以免造成增加過多的投資；還要要求變壓器的運(yùn)行效率盡量高，損耗得電能小，以免增加運(yùn)行成本。二、 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析變壓器在運(yùn)行過程中，存在著有功和無功電能損耗。有功功率損耗公式為AP=P+P2PK有功功率損耗率公式為AP%=P0邛2pP+P+P2PK式中 AP——變壓器有功功率損失，kW；P00 空載損耗，kW；P------短路損耗，kW；AP%------變壓器損耗率；P——變壓器二次負(fù)載，kW；2.一一」P、P——負(fù)何系數(shù)P=——2一；（Scos甲JHSH------變壓器額定容量，kVA；cos中cos中負(fù)載功率因數(shù)。因?yàn)樽儔浩魇且粋€感性負(fù)載，所以不僅要考慮有功功率的損耗要最小，也要考慮到無功功率的損耗為最小。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的無功功率的基本運(yùn)算公式為式中 AQ------變壓器的無功功率損耗，kvar；Q0------空載勵磁功率，kvar,Q0=I%七（10%為變壓器空載電流）；Qk------額定勵磁功率，kvar,Q^=匕%七（匕％為變壓器短路電壓）；AQ%------無功消耗率，即變壓器在傳輸單位有功功率時變壓器本身所消耗的無功功率值。由公式（1）?（4）可以看出：變壓器的有功功率損耗AP、損耗率AP%是變壓器技術(shù)參數(shù)P0與p的函數(shù);變壓器無功功率損耗AQ、無功功率損耗率AQ%是變壓器技術(shù)參數(shù)10%及匕％的函數(shù)；而AP、AP%、AQ和AQ%又都是變壓器的負(fù)荷系數(shù)P的函數(shù)。三、變壓器的綜合功率損耗將有功功率和無功功率綜合考慮的衡量變壓器損耗的一個重要指標(biāo)為變壓器的綜合功率損耗。變壓器的綜合功率損耗是指變壓器在運(yùn)行中的有功功率損耗和因其消耗無功功率使受電端增加用功功率損耗之和，其表達(dá)式為竺=Pqz+。2PKZ （5）變壓器綜合功率損耗率為AP%= 「OZ+。2「KZc——X100% （6）ZpScos甲+P+P2P式中 S——變壓器負(fù)載容量，kVA；S廠-—變壓器額定容量，kVA；P^------空載綜合功率損耗，kW，P^=P+KQo；Pz------額定負(fù)載綜合功率損耗，kW，Pkz=P+KQk；P--變壓器空載損耗，kW；P-變壓器負(fù)載損耗，kW；

Qo------變壓器空載無功損耗，kvar,Q。=I。%七x10-2；Qk------變壓器短路無功損耗，kvar,Q^=氣％%x10-2；I。------空載電流，常用百分?jǐn)?shù)表示；Uk------短路阻抗，常用百分?jǐn)?shù)表示；Kq——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，KFQQ，其物理意義為每當(dāng)變壓器減小lkvar無功功率損耗時，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值，其值的大小與變壓器在系統(tǒng)中的位置相關(guān)（在有關(guān)書上可查到比值，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB12497《三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中的規(guī)定：KQ為無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，當(dāng)電動機(jī)直連發(fā)電機(jī)母線取KQ=0.02?0.04；二次變壓取KQ=0.05?0.07；三次變壓取KQ=0.08?0.10。）由公式（5）和公式（6）可得變壓器綜合功率損耗和變壓器綜合損耗率的大致曲線如圖1所示。圖1圖1變壓器綜合功率損耗和綜合功率損耗率的負(fù)載特性曲線四、變壓器總費(fèi)用變壓器的總費(fèi)用是指變壓器的成本費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用之和，成本費(fèi)用是指采購變壓器的初始費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用是指變壓器在使用年限中運(yùn)行產(chǎn)生的費(fèi)用，考慮這期間的利率，可得變壓器的總費(fèi)用為L=CI+kEW （7）式中 CI------變壓器的初始費(fèi)用；E 單位電價，元/kWh；k——年貼現(xiàn)率為i，使用年限為n年的現(xiàn)值系數(shù)（1\nk=1-1PV[_11+I）W年綜合電能損耗，kWh。通過采樣得到變壓器的負(fù)荷功率，若采用時間為AT，采樣點(diǎn)數(shù)為N,第i點(diǎn)的功率為P，由公式(5)可以計(jì)算出綜合功率損耗A弓.，綜合電能損耗的計(jì)算式為W=研APAT (8)i=1參考文獻(xiàn)葛文捷，黃梅，張維戈.電動汽車充電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[J].電工技術(shù)學(xué)報,2013,28(2):15-21.胡景生.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1