Seleção de transformador de distribuição de um edifício de escritórios

Este é um projeto de construção elétrica para um prédio governamental. Como os indicadores de avaliação-de economia de energia do comprador são rigorosos e o projeto também precisa considerar os custos de operação e manutenção do edifício após a conclusão do edifício, a dealim conduziu uma análise abrangente da carga de energia de seu sistema de baixa-tensão da subestação e passou no método abrangente de custo de eficiência energética (método TOC) ) Calculou e comparou o comumente usadoTransformador trifásico tipo-resina seca-de resina epóxieTransformador de liga amorfa selada série S(B)H15-Mindicadores de avaliação econômica como base para posterior seleção de transformadores.

 

Situação da fonte de alimentação e fiação principal-de baixa tensão

Este projeto conta com uma subestação independente de 22/0,4kV. A obra é responsável pela introdução de duas linhas externas independentes de média tensão de 22kV enterradas na sala de distribuição de média tensão.

 

Dois transformadores-do tipo seco são instalados na subestação para operar em série, cada um com 50% de carga durante a operação normal, e quando uma fonte de alimentação falha, a outra com carga total.

 

De acordo com a estabilidade do sistema de energia local e os requisitos de partes estrangeiras, dois geradores a diesel com uma potência comum de 1 000kVA são configurados em paralelo como fonte de energia de backup para fornecer proteção de energia de carga total para o projeto no caso de uma falha na rede elétrica.

 

Todos os-equipamentos de combate a incêndio, sistemas de transmissão e conferência, equipamentos de segurança, iluminação de evacuação de emergência, eletricidade da área de escritórios, elevadores, salas de computadores com sistema de corrente fraca, fontes de alimentação de relé, bombas salva-vidas e bombas de esgoto são as cargas principais deste projeto. Entre eles, iluminação do auditório e sala de recepção, eletricidade O consumo de energia para sistemas de som, vídeo e computadores é uma carga particularmente importante entre as cargas de primeiro-nível; o consumo de energia para ar-condicionado é uma carga de-segundo nível; e fontes de água e iluminação paisagística são cargas de terceiro-nível. O diagrama esquemático do esquema de fiação principal-de baixa tensão deste projeto é mostrado na Figura 1.

 

Esquema de fiação principal-de baixa tensão

Estatísticas de carga elétrica e tabela de cálculo

A capacidade de carga total deste projeto é Pe =2607kW, dos quais a carga do primeiro-nível é Pe=1422kW, a carga do segundo-estágio é Pe=1110kW, a carga do terceiro-estágio é Pe=75kW e a carga de-combate a incêndio é Pe=238.5kW.

 

A tabela de cálculo de carga é mostrada na Tabela 1, Tabela 2 e Tabela 3.

 

Pode-se observar na Tabela 1, Tabela 2 e Tabela 3 que este projeto planeja selecionar dois transformadores de 1600kVA, a taxa de carga operacional normal do transformador 1# é de 45,6%, a taxa de carga operacional normal do transformador 2# é de 43,5%, e quando um transformador falha, a parte estrangeira requer outro transformador para transportar todas as cargas do primeiro, segundo e terceiro estágios do projeto para cálculo, e a taxa de carga é de 94,6%.

 

Com relação à escolha da capacidade do transformador, se ela é razoável ou não, e qual escolher para o transformador trifásico do tipo-resina seca-epóxi trifásico atualmente comumente usado e o transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M.

 

De acordo com a situação real do projeto, Daelim considerará de forma abrangente fatores técnicos e econômicos, como taxa de carga do transformador, preço, perda, características de carga e preço da eletricidade para realizar uma avaliação de eficiência energética como base para o próximo projeto.

 

1# Tabela de cálculo de carga durante operação normal do transformador

2# Tabela de cálculo de carga durante operação normal do transformador

Seleção de transformadores de distribuição e avaliação técnica e econômica

Conceitos básicos e fórmulas

A eficiência do transformador η

A eficiência do transformador η

Onde P2 é a potência da carga; ΔP é a perda ativa (incluindo perda de ferro e perda de cobre); cosφ é o fator de potência da carga; é o fator de carga; SN é a capacidade nominal do transformador; Po é a perda-sem carga do transformador; PK é a perda por curto-circuito do transformador.

Como calcular as perdas de potência do transformador, o método de cálculo das perdas de ferro do transformador e das perdas de cobre

Para encontrar o melhor fator de carga do transformador, use matemática avançada para encontrar a primeira derivada da fórmula acima e torná-la igual a zero. Quando dη /d=0, obtemos:

 

Calcule o fator de carga econômico ativo mp quando a eficiência operacional do transformador for máxima sem considerar a perda de potência reativa do transformador,

 

Fórmula mp da taxa de carga econômica de potência ativa

Não é difícil ver pela equação acima que quando a perda constante (perda de ferro) do transformador é igual à perda variável (perda de cobre), a eficiência operacional do transformador é maior.

 

O fator de carga crítico Lp quando o transformador está operando no limite inferior da zona de operação econômica (ou seja, o grande carrinho puxado por cavalos) é:

Fórmula Lp do fator de carga crítica

Método abrangente de custo de eficiência energética (método TOC)

Para a avaliação econômica da eficiência energética do transformador de distribuição, pode-se adotar o método abrangente de custo de eficiência energética (método TOC) que considera de forma abrangente seu investimento inicial e o custo de perda de energia a ser pago durante seu período de utilização econômica.

A expressão de cálculo do custo abrangente de eficiência energética do transformador de distribuição é:

Cálculo da Expressão para Custo Abrangente de Eficiência Energética do Transformador de Distribuição

Na fórmula, CI é o custo inicial do transformador de distribuição, A (Po + KqQo) é o custo equivalente da perda sem{1}}carga do transformador e B (Pk + KqQr) é o custo equivalente da perda de carga do transformador.

 

O valor A não está apenas relacionado à vida útil do transformador e à taxa de juros nesse período, mas também ao preço da energia elétrica.

 

O valor B não está apenas relacionado aos fatores relacionados ao valor A mencionados acima, mas também às características de carga da carga transportada pelo transformador. A fórmula de cálculo é a seguinte:

Na fórmula, CI é o custo inicial do transformador de distribuição, e o novo projeto é o preço do equipamento (RMB); Poefc é o custo equivalente da perda sem{0}}carga do transformador (RMB);

 

Pkefc é o custo equivalente da perda de carga do transformador (RMB); A é o custo de capital da perda unitária-sem carga durante a vida útil do transformador, (RMB/kW);

 

B é o custo de capital da perda de carga unitária durante a vida útil do transformador, (RMB/kW);

 

Po é a perda de potência ativa sem carga (perda de ferro) do transformador, (kW);

 

Kq é o equivalente econômico da potência reativa, geralmente 0,1kW/kVar, (kW/kVar);

 

Qo é a perda de potência reativa quando o transformador está sem-carga, (kVar);

 

Io% é a porcentagem da corrente sem carga do transformador em relação à corrente nominal (%);

 

Sr é a capacidade nominal do transformador, (kVA);

 

Pk é a perda de potência ativa da carga do transformador, (kW);

 

Qr é o incremento da perda de potência reativa à carga nominal do transformador, (kVar);

 

Uk% é a porcentagem da tensão de impedância do transformador em relação à tensão nominal, (%).

 

kpv é o coeficiente limite com taxa de desconto i e vida útil de n anos; Ee é o custo da eletricidade por unidade de eletricidade, (yuan/kWh); o projeto está localizado em uma cidade no sudeste da Ásia e seu custo operacional de eletricidade é de zero . 118 4USD/h, aproximadamente igual a 0. 75 yuans/h. Ec é o custo de eletricidade por unidade de capacidade, (yuan/kW·mês);

 

Hpy são as horas de operação anuais do transformador, geralmente 8 760h; 0 é a taxa de carga inicial do transformador. A taxa de carga inicial deste projeto é baseada nos dados da tabela de cálculo de carga e é considerada como 46%; τ é selecionado de acordo com o “Manual de Projeto de Distribuição de Energia Industrial e Civil”, e o valor calculado para a vida urbana é 1 250h.

 

Veja mais:10 kV fundido-em transformador tipo seco e lista seus pontos de instalação, operação e manutenção

 

Comparação da taxa de carga econômica ativa

De acordo com a análise dos parâmetros técnicos do transformador da Daelim, a taxa de carga econômica ativa e a taxa de carga crítica do transformador trifásico de resina epóxi-seca-e do transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M são mostradas na Tabela 4 e na Tabela 5.

Parâmetros técnicos do transformador tipo-seco-de resina epóxi trifásica e taxa de carga econômica

Parâmetros técnicos do transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M e taxa de carga econômica

A partir dos resultados do cálculo acima, pode-se observar que o transformador trifásico do tipo-seco-fundido em resina epóxi SCB10 com capacidade de 1 600kVA tem a maior eficiência operacional quando a taxa de carga econômica ativa é de 46%, e a taxa de carga crítica é de 21% quando está no limite inferior da zona de operação econômica.

 

O transformador de liga amorfa de baixas-perdas SCBH15 com capacidade de 1 600kVA tem a maior eficiência operacional quando a taxa de carga econômica ativa é de 25%, e sua taxa de carga crítica é de 6% quando está no limite inferior da zona de operação econômica.

 

Nos últimos anos, várias séries de transformadores de potência de baixas{0}}perdas têm sido amplamente utilizadas e efeitos econômicos significativos foram alcançados em termos de economia de energia e custos operacionais.

 

Atualmente, a eficiência nominal do próprio transformador já é muito elevada. Geralmente, a eficiência nominal de transformadores-de pequeno e médio porte é superior a 96%.

 

No entanto, em muitas ocasiões, a eficiência operacional real do transformador não é alta devido à configuração e operação irracionais do transformador.

 

Quando o fator de carga do transformador é muito baixo ou muito alto, a proporção do consumo total do próprio transformador na energia total de entrada do transformador aumenta, resultando em uma diminuição na eficiência operacional real.

 

Afetados pelos hábitos tradicionais do passado, muitos projetistas e revisores de desenhos ainda apresentam alguns mal-entendidos na seleção e operação dos transformadores, o que leva a muito desperdício de energia na aplicação prática dos transformadores.

 

Por exemplo, a maior eficiência do transformador aparece em cerca de 75% da taxa de carga, e a taxa de carga do transformador é inferior a 30%. Não há base para cálculo. Pode-se observar pelo exposto que a taxa de carga econômica ativa e a criticidade de transformadores de diferentes séries e diferentes parâmetros. Os valores do fator de carga também são diferentes.

 

Portanto, para os dois transformadores 1 600kVA instalados neste projeto, a taxa de carga é de 43% a 46% durante a operação normal e a taxa de carga é de 94% durante a operação de falta. 6%, a escolha é razoável.

 

Comparação do método abrangente de custo de eficiência energética

De acordo com o método abrangente de custo de eficiência energética (método TOC) apresentado acima, Daelim utilizou a vida útil do transformador de 10 anos e 20 anos para calcular os custos de perda de energia que o transformador pagará durante seu período de uso econômico e considerar seu investimento inicial. Do ponto de vista econômico, entenda e avalie os benefícios-de economia de energia dos transformadores de forma mais científica.

 

Embora preste atenção ao efeito-de economia de energia, este projeto também dá grande atenção à viabilidade e à conveniência do compromisso de longo-prazo com a manutenção diária e a revisão regular de equipamentos grandes.

 

Pode-se observar na Tabela 6 que de acordo com a taxa de carga deste projeto durante a operação normal, a taxa de carga é de 46%. Análise abrangente de eficiência energética: o transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M tem um custo abrangente de eficiência energética de 1 159 274 durante o período de uso econômico de 10-anos. RMB, 14% maior do que o transformador trifásico de resina epóxi tipo seco comumente usado.

 

O custo abrangente de eficiência energética durante o período de uso econômico de 20-anos é de 1 251 557 RMB, o que é mais alto do que o transformador trifásico de resina epóxi-do tipo seco. 2．. 4%.

 

O transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M tem baixa perda e efeito significativo-de economia de energia. A perda nominal sem{5}}carga é de apenas cerca de 30% do transformador do tipo seco de resina epóxi trifásica-.

 

Tabela de comparação de custos abrangentes de eficiência energética de transformadores

A perda nominal sem{0}}carga é de apenas cerca de 30% do transformador trifásico do tipo-resina seca-de resina epóxi.

 

Se o investimento inicial for ignorado, o custo operacional do transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M durante o período de uso econômico de 10-anos é 7% menor do que o transformador trifásico do tipo seco-de resina epóxi-comumente usado, e dentro do período de uso econômico de 20 anos o custo operacional é 17% menor do que o transformador trifásico do tipo seco de resina epóxi comumente usado.

 

Como o projeto está localizado no Sudeste Asiático, os produtos de distribuição de energia em grande-escala dos países beneficiários são adquiridos principalmente dos países desenvolvidos vizinhos e da China. A manutenção de rotina geralmente pode ser realizada por conta própria, mas as revisões regulares devem ser enviadas por profissionais e técnicos dos locais de manutenção nacionais-mencionados acima.

 

Portanto, não há diferença na conveniência de manutenção ao selecionar equipamentos de grande porte, e não há barreira regional ao escolher o transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M.

 

Então, finalmente, a Daelim recomenda o uso do transformador de liga amorfa selada série S(B)H15-M para os clientes.

Quando você precisar encontrar mais do que apenas transformadores existentes, o Centro de Serviços de Transformadores da Daelim pode ajudá-lo a projetar e produzir transformadores de distribuição que atendam às suas necessidades exclusivas.

Parâmetro técnico para 6kV, 10kV e 30kVA-2500kVA com transformador tipo seco fora de circuito

(KVA)Capacidade nominal	Combinação de tensão			Símbolo do grupo de conexão	Sem-perda de carga(W)	Perda de Carga (W)			Sem-carga atual (%)	Impedância-de curto-circuito (%)
	Alta Tensão (KV)	Faixas de derivação de alta tensão	Baixa Tensão (KV)			130 graus (B) (100 graus)	155 graus (F) (120 graus)	180 graus (H) (145 graus)
30	6 6.3 6.6 10 10.5 11	±2.5% ±5%	0.4	Dyn11 Yyn0	190	670	710	760	2	4
50					270	940	1000	1070	2
80					370	1290	1380	1480	1.5
100					400	1480	1570	1690	1.5
125					470	1740	1850	1980	1.3
160					540	2000	2130	2280	1.3
200		±2X2.5% ±5%			620	2370	2530	2710	1.1
250					720	2590	2760	2960	1.1
315					880	3270	3470	3730	1
400					980	3750	3990	4280	1
500					1150	4590	4880	5230	1
630					1340	5530	5880	6290	0.85
630					1300	5610	5960	6400	0.85	6
800					1520	6550	6960	7460	0.85
1000					1770	7650	8130	8760	0.85
1250					2090	9100	9690	10300	0.85
1600					2450	11000	11700	12500	0.85
2000					3050	13600	14400	15500	0.7
2500					3600	16100	17100	18400	0.7
1600					2450	1220	12900	13900	0.85	8
2000					3050	15000	15900	17100	0.7
2500					3600	17700	18800	20200	0.7

 

Parâmetro técnico para 20kV 50kVA-2500kVA com transformador tipo seco fora de circuito

(KVA)Capacidade nominal	Combinação de tensão			Símbolo do grupo de conexão	Sem-perda de carga(W)	Perda de Carga (W)			Sem-carga atual (%)	Impedância-de curto-circuito (%)
	Alta Tensão (KV)	Faixas de derivação de alta tensão	Baixa Tensão (KV)			130 graus (B) (100 graus)	155 graus (F) (120 graus)	180 graus (H) (145 graus)
50	20 22 24	±2.5% ±5%	0.4	Dyn11 Yyn0	340	1160	1230	1310	2	5.0
100					540	1870	1990	2130	1.8
160					670	2350	2470	3460	1.8
200		±2X2.5% ±5%			730	2770	2940	3140	1.8
250					840	3220	3420	3660	1.8
315					970	3850	4080	4360	1.8
400					1150	4650	4840	5180	1.1
500					1350	5460	5790	6190	1.1
630					1530	6450	6840	7320	1
800					1750	7790	8260	8840	1
1000					2070	9220	9780	10400	0.85
1250					2380	10800	11500	12300	0.85
1600					2790	13000	13800	14800	0.85
2000					3240	15400	16300	17500	0.7	8.0
2500					3870	18200	19300	20700	0.7
2000					3240	16800	17800	19100	0.7
2500					3870	20000	21200	22700	0.7

 

Parâmetro técnico para 35kV 50kVA-2500kVA com transformador tipo seco fora do circuito

(KVA)Capacidade nominal	Combinação de tensão			Símbolo do grupo de conexão	Sem-perda de carga(W)	Perda de Carga (W)			Sem-carga atual (%)	Impedância-de curto-circuito (%)
	Alta Tensão (KV)	Faixas de derivação de alta tensão	Baixa Tensão (KV)			130 graus (B) (100 graus)	155 graus (F) (120 graus)	180 graus (H) (145 graus)
50	35 36 37 38.5	±2.5% ±5%	0.4	Dyn11 Yyn0	450	1340	1420	1520	2.3	6
100					630	1970	2090	2230	2
160					0.79	2650	2810	3000	1.5
200		±2X2.5% ±5%			0.88	3130	3320	3550	1.5
250					0.99	3580	3800	4060	1.3
315					1170	4250	4510	4820	1.3
400					1370	5100	5410	5790	1.1
500					1520	6270	6650	7110	1.1
630					1860	7250	7690	8230	1
800					2160	8600	9120	9760	1
1000					2430	9860	10400	11100	0.75
1250					2830	12000	12700	13600	0.75
1600					3240	14600	15400	16500	0.75
2000					3820	17200	18200	19500	0.75
2500					4450	20600	21800	23300	0.75

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