馬小輝, 周和平

(華立儀表集團股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

居民住宅小區(qū)供電的實施方案

馬小輝, 周和平

(華立儀表集團股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

居民住宅小區(qū)的用電負荷變化很大,用電高峰時,變壓器近乎處在滿載下運行,低谷時,又處在近乎空載下運行,變壓器的有功和無功的功率損耗很大。為降低這部分功率損耗,介紹一種根據(jù)實際用電負荷來自動調(diào)整變壓器的運行臺數(shù)改變運行容量的方法,以滿足用電負荷變化的需求,使變壓器基本處在負荷經(jīng)濟點上運行。

住宅小區(qū); 供電方式; 功率損耗; 自動投切

0 引 言

居民住宅小區(qū)的變壓器容量是根據(jù)用電最大負荷并留有一定裕量來選擇的。用電負荷測試表明,在用電高峰時,變壓器基本上處在滿負荷狀態(tài)下運行,有功銅損耗與負荷電流的平方成正比地增加;低谷時,變壓器基本上處在空載狀態(tài)下運行,有功鐵損和勵磁無功被浪費掉。無論如何選擇變壓器的容量都無法滿足實際負荷變化的需要,其根本原因是配電變壓器本身容量無法調(diào)整。目前,這種現(xiàn)象普遍存在。

本文結(jié)合具體實例,應用優(yōu)化節(jié)能供電方式來解決目前現(xiàn)狀所存在的問題,以滿足用負荷變化的需求。

1 問題提出

某居民住宅小區(qū)采用兩臺500 kVA變壓器各自單獨供電方式。500 kVA變壓器的二次側(cè)額定電流為721 A,變壓器經(jīng)濟運行點是鐵損等于銅損,所帶的負荷為變壓器容量的45%～55%,考慮到變壓器的利用率和設備折舊,實際經(jīng)濟運行點確定在容量的60%,即500 kVA變壓器的負荷電流應運行在400 A左右。

分別對這兩臺變壓器的二次側(cè)負荷電流進行在線測試。500 kVA變壓器二次側(cè)負荷電流如表1所示。 從表1可見,高峰負荷出現(xiàn)在17:00～21:00,電流為522～705 A;低谷負荷出現(xiàn)在23:00～5:00,電流為72～150 A。變壓器運行在這種負荷變化的情況下是很不經(jīng)濟的。

表1 500 kVA變壓器二次側(cè)負荷電流

2 供電方案調(diào)整

為減少運行變壓器的有功和無功損耗,設想采用一臺小容量變壓器作為備用容量,在高峰段負荷時與500 kVA變壓器并列運行;在平時段負荷時500 kVA變壓器單獨運行;在低谷負荷時500 kVA變壓器停運,小容量變壓器獨立運行,在滿足負荷變化需要的同時,變壓器基本上達到經(jīng)濟運行狀態(tài)。

待并變壓器容量選擇,除應滿足并列運行條件外,同時兼顧并列或獨立運行時,變壓器容量應基本上運行在經(jīng)濟負荷點。為保證兩臺容量不等的變壓器并列運行時,各自電流應與額定電流成正比例分配,因此要求短路阻抗必須相等。從表1可看出,在19:00時最大負荷電流為705 A。根據(jù)變壓器經(jīng)濟運行點選擇的要求,變壓器的二次側(cè)電流為

I2e=705/60%=1 175 A

待并變壓器計算容量為

故待并變壓器實際選擇容量為315kVA。變壓器參數(shù)如表2所示。

表2 變壓器參數(shù)

500 kVA變壓器一、二次側(cè)繞組的等值阻抗折合到0.4 kV側(cè),即

式中:ZL——變壓器等值阻抗;

RL——繞組電阻;

XL——繞組感抗;

Ud——短路電壓;

I2e——二次側(cè)額定電流;

K——一、二次側(cè)電壓變比。

315 kVA變壓器一、二次側(cè)繞組的等值阻抗折合到0.4 kV側(cè),即

因為變壓器繞組感抗遠大于電阻,為簡化計算,可以近似認為阻抗角為90°,這樣兩臺變壓器并列運行,就是兩個阻抗角相同的等值阻抗并列運行。負荷電流分配如圖1所示。

圖1 負荷電流分配

當最大負荷電流Imax=705 A時,500、315 kVA變壓器各自分配到的負荷電流分別為

當兩臺并列運行變壓器的短路電壓百分數(shù)相等時,負荷電流與其容量成比例進行分配,同時驗證了在高峰負荷時,500kVA與315kVA變壓器并列運行處在經(jīng)濟運行負荷點上。

3 運行方案制定

為保證變壓器基本上運行在經(jīng)濟負荷點上,在負荷高峰時段,315 kVA與500 kVA變壓器并列運行;平時段,500 kVA變壓器單獨運行;負荷低谷時,315 kVA變壓器單獨運行。

這樣,在高峰負荷時,降低了變壓器的銅損有功損耗;低谷時,降低了變壓器的勵磁無功損耗。供電運行方式如圖2所示。

圖2 供電運行方式

根據(jù)最大負荷電流,選擇采樣電流互感器變比KL=800/5;負荷調(diào)整器在兩臺變壓器投入運行的電流整定值為

當Idz1>3.3 A時,兩臺變壓器投入運行。500 kVA變壓器投入運行的電流整定值為

當Idz2>2.0 A且Idz2=3.3 A時,500 kVA變壓器投入運行。

315 kVA變壓器投入運行的電流整定值Idz3為0～2.0 A時,315 kVA變壓器投入運行。

按事先制定的運行方案,通過編程寫入到CPU中的只讀存儲器ROM中。負荷調(diào)整器動作過程如下:

(1) 變壓器投入運行,為防止過負荷,最好將500 kVA變壓器投入或兩臺變壓器都投入運行,負荷調(diào)整器進入自檢狀態(tài)正常后開始工作。

(2) 如果采樣到的負荷電流為3.3 A,負荷調(diào)整器首先檢測斷路器QF1、QF2的連動接點Jd1、Jd2的狀態(tài)。如果是斷開的,立即發(fā)出合閘指令,將斷路器QF1、QF2合上,并檢測其連動接點Jd1、Jd2是否在閉合狀態(tài),之后檢測斷路器QF3、QF4連動接點Jd3、Jd4的狀態(tài);如果是接通的,下發(fā)切閘指令將斷路器QF3、QF4斷開,并檢測連動接點Jd3、Jd4是否在斷開位置。這樣500 kVA變壓器投入運行,315 kVA變壓器停運。

(2) 當采集到的負荷電流為0～2.0 A時,負荷調(diào)整器同樣重復上述操作,首先檢測斷路器QF3、QF4的連動接點Jd3、Jd4的狀態(tài)。如果是斷開的,立即發(fā)出合閘指令,將斷路器QF3、QF4合上,并檢測其連動接點Jd3、Jd4是否在閉合狀態(tài),之后檢測斷路器QF1、QF2連動接點Jd1、Jd2的狀態(tài);如果是接通的,下發(fā)切閘指令將斷路器QF1、QF2斷開,并檢測連動接點Jd1、Jd2是否在斷開位置。這樣315 kVA變壓器投入運行,500 kVA變壓器停運。

(3) 當采集到的負荷電流>3.3 A時,負荷調(diào)整器檢測開關(guān)連動接點Jd1、Jd2和Jd3、Jd4狀態(tài),如果在斷開位置,即發(fā)出合閘指令,將其合上并檢查連動接點在閉合狀態(tài)。315 kVA和500 kVA兩臺變壓器均投入運行,整個程序就這樣周而復始循環(huán)進行。在整個操作過程中,如有異?，F(xiàn)象,負荷調(diào)整器會立即啟動GPRS系統(tǒng),向主站或工作人員發(fā)出提示警報。

4 結(jié) 語

變壓器是按照住戶數(shù)量來選擇容量的,目前很多住宅小區(qū)長期沒有入住,變壓器幾乎空載運行,造成大量電能浪費。通過調(diào)整變壓器運行臺數(shù),起到了帶載調(diào)容量的作用,使變壓器基本上處在負荷經(jīng)濟點上運行。該辦法也可以運用到企事業(yè)單位中,根據(jù)工作時間、休息時間、節(jié)假日時間的用電容量來調(diào)整變壓器的運行臺數(shù),起到積極降損節(jié)能的作用。

[1] 楊小琴.民用建筑變電所供電主接線方式[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(10):1-6.

[2] 陳眾勵,陳杰甫.城市終端電網(wǎng)諧波狀況分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(3):1-5.

[3] 王騰.別墅排污泵的配電設計[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(5):38-40.

MA Xiaohui, ZHOU Heping

(Holley Metering Co., Ltd., Hangzhou 310023, China)

The residential quarters,of the electricity load changes greatly.The high demand for electricity is almost at full load running of transformer,while trough is in almost no load transformer operation,active power and reactive power loss are very big.In order to reduce the power loss of this part,this paper introduced the method of changing the transformer operating capacity.According to actual electrical load,the operation quantity of transformer is adjusted automatically to meet the variational demand of electricity load,which makes the transformer operate at an economic point.

residential district; power supply mode; power loss; automatic switching

馬小輝(1973—),男,博士研究生,從事電能計量自動化主站和采集終端項目的研究。

TU 852

B

1674-8417(2015)03-0030-03

2014-10-27Implementation Scheme of Power Supply in Residential District

周和平(1954—),男,高級工程師,從事電能計量及電器設備自動化保護方面的研究。