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厂用变压器的选择和保护定值的计算 胡春宝1程鲲2 1 .燕山大学2 .渤海铝业有限公司 摘要变压器的选择和保护值的计算直接影响到变压器的正常使用及安全经济性。文章主要介绍变压器如 何选择,变压器容量的校核、经济校核和变压器的保护定值计算。 关键词变压器选择定值计算 变压器是供配电的主要设备之一,在工矿企 业的能源损耗和投资中,常占很大的比例,一些中 小企业在选择配电变压器和计算保护定值时存在 不少问题。合理选择变压器容量是降损、节能的基 础,正确计算变压器的过流、速断保护的定值,则 是变压器安全运行的可靠保证。 选择变压器和计算保护定值是个比较复杂的 问题,涉及因素很多,以下是作者在工作中的一些 经验和体会,供同行参考。 1 变压器的选择 1 . 1 电力负荷的计算 电力负荷的计算方法较多,而且各行业根据 行业的特点,分别采用不同的计算方法,如单位产 品耗电量法、计算系数法、利用系数法、二项式法、 需要系数法等。因一般企业用电设备较多,且各设 备的电动机功率级差不大,所以主要介绍一下用 需要系数法,计算电力负荷。公式计算如下 Pj sKxPs 1 Qj sPj st g φ 2 Sj sP 2 j sQ 2 jへs 3 式中 P j s为单台设备的有功功率, k W; Kx为单台 设备的需要系数参见表1 ; P s为单台设备的额 定功率, k W; Q j s为单台设备的无功功率, k W; t a n φ 为单台设备功率因数角的正切值参见表1 ; S j s 为单台设备的视在计算功率, k VA。 待每台设备的视在计算功率S j s计算出来之 后,将其 相加,即 为 本 企 业 总 的 视 在 计 算 负 荷 Σ Sj s。它是选择配电变压器容量的基础数据。 1 . 2 变压器容量初选 变压器容量是指在一定环境温度条件下,变 压器可以连续输出的能量。可按下式计算 Se b≥Σ Sj s/ Ki 4 式中 S e b为初选变压器容量, k VA; Ki为环境温度 系数见表2 。 表1用电设备的需要系数和功率因数 用电设备名称 Kxc o s φt a n φ 普通机床 0 . 5 ～0 . 70 . 8 00 . 7 5 一般工业硅整流装置 0 . 50 . 71 . 0 2 通风机、水泵、空气压缩机 及电动发电机组 0 . 7 ～0 . 80 . 8 00 . 7 5 液压机 0 . 30 . 61 . 3 3 电焊机 0 . 40 . 5 01 . 7 3 锅炉房用电设备 0 . 7 5 ～0 . 8 50 . 8 50 . 6 2 锻锤、压床、剪床 及其它锻工设备 0 . 2 50 . 6 01 . 3 3 高频感应炉 0 . 80 . 6 01 . 3 3 机修车间 0 . 40 . 8 00 . 7 5 办公楼照明 0 . 7 ～0 . 81 . 0 00 生产厂房照明 有天然采光 0 . 8 ～0 . 91 . 0 00 表2环境温度系数 年平均气温 ℃ Ki 年平均气温 ℃ Ki 3 . 6 ～81 . 0 51 6 . 5 ～1 7 . 50 . 9 8 9 ～1 21 . 0 31 7 . 6 ～1 90 . 9 7 1 3 ～1 41 . 0 02 0 ～2 20 . 9 6 1 5 ～1 60 . 9 92 1 ～2 30 . 9 3 1 . 3 用尖峰电流校核变压器容量 经初选的变压器容量还必须用线路可能出现 的尖峰电流对变压器热稳定电流进行校核。 1 线路的尖峰电流 Ij fIj sKi qIe d ma x 5 式中 I j s为线路上已用设备的计算电流, A; Ki q为 电动机起动电流倍数轻载降压起动可取4倍或 查电 机 手 册 ; I e d ma x为 起 动 最 大 负 荷 的 额 定 电 流, A。 36 电气传动 2 0 0 4年 第2 期 2 变压器的热稳定电流 Iq b4 Se bへ/3Up 6 式中 Up为变压器二次侧标称电压, k V。 变压器正常运行时,线路尖峰电流必须小于 变压器的热稳定电流,否则将破坏变压器。 1 . 4 校核变压器容量的经济运行效果 1 . 4 . 1 变压器负荷率 变压器负荷率用下式计算 βj s Σ Sj s/ Se b 1 0 0 7 从降低变压器损耗的观点出发, β j s的值选择 在4 0 ～5 0 之间,对节能最有利,但是,此时变 压器处于半负荷状态,容量偏大,一次性投资增 大,很不合算。 1 . 4 . 2 经济校核 按供电部门的有关规定,对于由供电部门直 接供电的工业用电大户,采用两部电价计费,即基 本电价和电度电价,而基本电价又分为按变压器 容量计算和按最大需要计算两种办法。如按容量 计价,则变压器容量越大,由此而引起的电贴费和 按月收取的投运费等,也相应增大,使企业费用增 加。因此从企业角度考虑β j s的值越高越好, 但此 时变压器的铜损增加,依然不合算。综合以上因 素,变压器的 βj s应选在7 0 ～9 0 之间, 以使变 压器发挥最大的经济效益。 变压器的选择除应考虑上述内容外,还应考 虑企业的发展规划、生产能力等因素,经多方面综 合比较,才能作出比较理想的选择。 1 . 5 选用高效节能型配电变压器 企业变压器一经投运,常年运行,因此应尽量 选用低损耗变压器,对企业节能降耗十分有利,目 前广泛生产的S 7、 S9等配电变压器就是低损耗变 压器,与老变压器对比,其损耗平均降低三分之一 左右,因此,应优先选用。 2 保护定值的计算 2 . 1 过流保护动作电流的整定 变压器过流保护动作电流按躲过变压器的最 大负荷电流I T ma x来整定, 整定计算公式为 Io p KwKr e l/ Kr eKi IT ma x 8 式中 Kw为保护装置的接线系数,两相2继电器 接线系数为1 ,两相1继电器接线系数为へ3; Kr e l为保护装置的可靠系数 一般取1 . 2 ～1 . 2 5 ; Kr e为继电器返回系数 一般取0 . 8 5 ; Ki为电流 互感器变比; I T ma x为变压器最大负荷电流。 2 . 2 过流保护动作时间 对于工厂供电系统中的车间变电所,因它属 于电力系统的终端变电所,变压器的过流保护动 作时间可整定为最小值0 . 5s ,如果保护装置分前 后两级,则其动作时间应保证动作的选择性,可按 “阶梯原则“整定。 2 . 3 速断保护动作电流的整定 变压器电流速断保护的动作电流按躲过低压 四线三相短路电流同期分量有效值换算到变压器 一次侧的电流值I Kma x来整定, 公式如下 Iq pKr e lKwIKma x/ Ki 9 在选择继电器时应注意,不要使保护定值正 好处于继电器定值的最大或最小区域内,这样会 影响动作精度,继电器定值要定期校验,校验完毕 后还应与开关柜一起做整体联动实验,以保证其 可靠动作。 收稿日期 2 0 0 3 - 0 2 - 1 7 修改稿日期 2 0 0 3 - 1 2 - 1 8 西门子自动化与驱动产品--天津普辰销售中心开业 天津普辰公司在2 0 0 2 / 2 0 0 3财年,创出s i e me n s L D产品国内库存最大,销量最佳的业绩。被西门子公司评为 最佳合作伙伴。 在西门子公司的大力支持下,普辰公司于2 0 0 4年2月1 6日成立了西门子自动化与驱动产品--普辰销售 中心。西门子A变频调速 6 S E 7 0 ,标准传 动MM4 2 0 - 4 3 0 - 4 4 0 ; P L C L O G O, S 7 - 2 0 0 - 3 0 0 - 4 0 0 ;低压电器等全系列产品。及中心开辟的西门子产品培训室,购 置了德国原装进口的交、直流学习机及P L C各系列模拟电路,触摸屏等。用于每月组织技术培训班,让用户更直 观了解和掌握西门子产品的技术。典礼及参观过后,在天津水晶宫饭店举行了盛大的答谢酒会。 天津市普辰电子工程有限公司 供稿 46 电气传动 2 0 0 4年 第2 期