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如何選擇乾式變壓器的合理容量?
答:一般的電力變壓器內部都充有一定容積的變壓器油,用於變壓器的內部線圈繞組絕緣和內部的散熱。而乾式變壓器則是不充油的。它以自然冷卻或強制風冷為主。
根據國家標準《乾式變壓器》GB6450-1986規定,對於10KV/0.4KV變壓器,功率在250KVA的乾式變壓器,都必須配置自動控制溫度的強制風冷裝置。見下圖所示。
中國產乾式變壓器有SCL1系列、SC(B)系列、SG系列和SCZ系列。基本上都是為環氧樹脂澆注,B級絕緣的高、低壓繞組線圈各自用環氧樹脂澆注。各繞組連線線也是用環氧樹脂澆注,因此帶電部分是不外露的。所以乾式變壓器具有防火防爆防潮的功能,並且它相對油浸式變壓器來說,短時過載能力大,體積小,損壞低,噪聲小而執行可靠等優點,它基本上都是室內設計安裝的。
乾式變壓器與油浸式變壓器在30min內,過載能力強於油浸式變壓器;在0.5~8h內,過載能力比油浸式變壓器弱;在長期執行中與油浸式變壓器沒有什麼差別。常用的乾式變壓器SC(B)10型10KV系列變壓器主要效能引數見下圖表所示。
在選擇變壓器容量時,則需要根據負載特性來選擇,因為變壓器所標註的為視在功率(KVA),而普通負載都是標註的有功功率(KW),本身它們之間就有一個功率因數cosφ,選擇容量過大則是大馬拉小車,選擇容量過小則容易造成變壓器長期工作執行時處於過載狀態,而容易損壞變壓器。簡單地說,100kvA的乾式變壓器,長期帶載在70KW比較理想。因為負載的動態範圍比較大,感性負載的功率因數基本上都是在0.75~0.85之間變化。還要考慮臨時負載和不確定因素而增加的負載,所以要留有餘量。選擇變壓器容量需要考慮實際負荷容量來計算;因為變壓器是一種靜止的電氣裝置,沒有機械損耗,所以效率一般都在95%以上。當負載功率因數cosφ,效率隨負載電流變化的曲線如下圖所示。
從上圖可以看出,效率η(效率指變壓器輸入功率P1和輸出功率P2的百分比,η=P/P1×100%,輸入功率P1包括輸出功率P2、鐵損Pc和銅損Pt,即P1=P2+Pc+Pt,而輸出功率與負載功率因數cosφ和負載係數β有關係;即β=S2/Se;式中S2為變壓器的實際容量,Se為變壓器的額定容量)。隨著負載的增加從零增加到最大值後,開始逐步降低。只是因為負載變大後的低壓側電流也變大,此時的鐵損和銅損也隨著增大的原因。
當鐵損和銅損處於相等時變壓器的效率可以在額定負載時達到最大值,用ηmax表示,此時β=1,因此最大效率條件下可以用公式表示為Po=β²Pd,β=√Po/Pd,Pd為變壓器的短路損耗;Po為變壓器的空載損耗。
當Po、Pd和β三者的關係滿足上式公式時,變壓器即可獲取最大效率。當β=1,即變壓器滿載時,Po=Pd此時變壓器獲取效率最大。但是變壓器設計時的工作點並不是在鐵損和銅損相等點,而是將變壓器設計成Po/Pd=1/3左右,即β=√Po/Pd=√1/3=0.6左右;也就是說希望最大效率出現在負載為額定容量的60%左右。這是因為考慮到變壓器所帶的負載的動態範圍較大,不可能長年累月都是滿載執行,所以使β=0.6左右達到最大效率更為經濟一些,這樣也同時可以減小變壓器的體積而節約原材料。
其實關於變壓器容量的選擇的學問比較大,這個問題的實質上包括了一系列需要考慮的綜合因素。
以上為個人觀點,僅供提問者參考。
知足常樂2019.6.11日於上海
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乾式電力變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等,是電路中最常見的部分。要想讓電路達到穩定就要選擇合適的乾式電力變壓器。
一、如何選擇變壓器
那麼如何準確的選擇變壓器容量,保障電力傳輸的可靠執行呢?變壓器容量選擇過大,就會形成“大馬拉小車”的現象,不僅增加了裝置投資,而且還會使變壓器長期處於空載狀態,使無功損失增加;變壓器容量選擇過小,將會使變壓器長期處與過負荷狀態,易燒燬變壓器。變壓器的負載率在0.5~0.6之間效率最高,此時變壓器的容量稱為經濟容量。如果負載比較穩定,連續生產的情況可按經濟容量選擇變壓器容量;對於僅向排灌等動力負載供電的專用變壓器,一般可按非同步電動機銘牌功率的1.2倍選用變壓器的容量;一般電動機的啟動電流是額定電流的4~7倍,變壓器應能承受住這種衝擊,直接啟動的電動機中最大的一臺的容量,一般不應超過變壓器容量的30%左右。應當指出的是:排灌專用變壓器一般不應接入其他負荷,以便在非排灌期及時停運,減少電能損失。
對於供電照明、農副業產品加工等綜合用電變壓器容量的選擇,要考慮用電裝置的同時功率,可按實際可能出現的最大負荷的1.25倍選用變壓器的容量。根據農村電網使用者分散、負荷密度小、負荷季節性和間隙性強等特點,可採用調容量變壓器。調容量變壓器是一種可以根據負荷大小進行無負荷調整容量的變壓器,它適宜於負荷季節性變化明顯的地點使用。
對於變電所或用電負荷較大的工礦企業,一般採用母子變壓器供電方式,其中一臺(母變壓器)按最大負荷配置,另一臺(子變壓器)按低負荷狀態選擇,就可以大大提高配電變壓器利用率,降低配電變壓器的空載損耗。
針對農村中某些配變一年中除了少量高峰用電負荷外,長時間處於低負荷執行狀態實際情況,對有條件的使用者,也可採用母子變或變壓器並列執行的供電方式。在負荷變化較大時,根據電能損耗最低的原則,投入不同容量的變壓器。
二、變壓器容量選擇計算
1、變壓器銘牌容量標示
變壓器的容量是個功率單位(視在功率),用VA(伏安)或KVA(千伏安)表示。它是交流電壓和交流電流有效值的乘積,計算公式S=UI。變壓器額定容量的大小會在其的銘牌上標明。
選擇變壓器需要清楚使用多大容量的變壓器,這個通常根據實際用電系統的負荷大小來考慮。一個供電系統,經過計算後,按計算負荷S選擇變壓器的容量。對於臨時用電(建築工地上)且平穩負荷供電的單臺變壓器,負荷率一般取85%左右。變壓器容量為計算負荷量的1.15倍左右。對於永久性供電系統,變壓器的負荷率一般取60%~70%為宜。但變壓器的額定容量按一定等級製造的,因此選用時,選容量相近,大於計算的等級規格。
同時,應當注意單臺變壓器的容量不宜大於1000kVA。負荷較大時,可選用幾臺變壓器並聯供電。而並聯執行應滿足變壓比相等,連線組別相同,短路電壓相同等條件;其次注意負載分配的問題,一般最大容量與最小容量之比不超過3:1。
2、壓器負載的每相最大功率
將A相、B相、C相每相負載功率獨立相加,如A相負載總功率10kW,B相負載總功率9kW,C相負載總功率11kW,取最大值11kW。單相每臺裝置的功率按照銘牌上面的最大值計算,三相裝置功率除以3,等於這臺裝置的每相功率。
例如:C相負載總功率=(電腦300W X 10臺)+(空調2kW X 4臺)=11kW
3、變壓器三相總功率
變壓器的三相總功率為11kW X 3相=33kW。三相總功率/0.8,這是最重要的步驟,目前市場上銷售的變壓器90%以上功率因數只有0.8,所以需要除以0.8的功率因素。
變壓器的總功率為33kW/0.8=41.25kW。變壓器總功率/0.85,根據《電力工程設計手冊》,變壓器容量應根據計算負荷選擇,對平穩負荷供電的單臺變壓器,負荷率一般取85%左右。
需要配置的變壓器功率等級為41.25kW/0.85=48.529kW,那麼在購買時選擇50KVA的變壓器就可以了。