配電變壓器的節(jié)能測(cè)算-建筑電氣2009.9
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配電變壓器的節(jié)能測(cè)算-建筑電氣2009.9
【摘要】根據(jù)實(shí)測(cè)的負(fù)荷分布數(shù)據(jù)和利用Microsoft Excel繪制的變壓器的日負(fù)荷曲線，計(jì)算了負(fù)荷的動(dòng)態(tài)功率損耗。在此基礎(chǔ)上對(duì)配電
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配 電 變 壓 器 的 節(jié) 能 測(cè) 算
林樹梭 (中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)能源資源綜合利用專業(yè)委員會(huì) ，北京市 100053)
Energy-saving Calculation of Distribution Transformers
Lin Shuyan (Energy—saving Cooperation Alliance，China Association of Resource Comprehensive Utilization，
Beijing 100053，China)
Abstract Based on the measured data of load 器”以及 “耗 能變壓器更換成 同容量或容量大一級(jí)
distribution and the daily load CHIVe of transformer drawn 的節(jié)能變壓器”等方案進(jìn)行 了詳細(xì)的計(jì)算，最后給
by Microsoft Excel，the dynamic power loss of the loads
出新 變壓 器投 資的簡(jiǎn)單回收期限和二 氧化碳 的減
are calculated． On this basis， the energy—saving
排量。
schemes，such as of“peak loads shifting”，“during low
關(guān)鍵詞 配電變壓 器 節(jié)能方案 簡(jiǎn)單回收期
loads period，the large transformers will be replaced by
動(dòng)態(tài)功率損耗 二氧化碳減排 負(fù)荷曲線
small transform ers”， and “l(fā)arge energy consumption
transformer is changed into that of same capacity or
replaced with an energy—saving large capacity 當(dāng)前 ．全球變暖和溫室氣體減排 已成為全世界
transforlTler” on distribution transforn3er series are
極為關(guān)注的話題 ，節(jié)能和減排對(duì)大至國(guó)家發(fā)展模式、
calculated in detail；and finally a simple investment
具體至我們所從事的電氣工作的理念和方法都將產(chǎn)
payback period and carbon dioxide emission reductions
生深刻的影響。國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì) ／世界銀行 ／全
for the new transformer are also given．
球環(huán) 境基金 中國(guó)節(jié)能促進(jìn)項(xiàng) 目辦公室將歷年 的
Key words Distribution transformer Energy—
saving scheme Simple payback period Dynamic 節(jié)能 、節(jié) 電實(shí)施項(xiàng) 目匯集成 《中國(guó)合同能源管理節(jié)
power loss Carbon dioxide emission reduction Load 能項(xiàng) 目案例》Ⅲ 一書。本文將遵循該書中：為了環(huán)
rlIrV 境效果而節(jié)能 一 創(chuàng)造節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益 一 達(dá)到節(jié)能
投資的限期回收的思路 ，進(jìn)行配 電變壓器節(jié)能方案
摘 要 根 據(jù) 實(shí) 測(cè) 的 負(fù)荷 分 布 數(shù) 據(jù) 和 利 用 的選擇和計(jì)算。
Microsoft Excel繪制的變壓器的 日負(fù)荷曲線．計(jì)算 了
1 節(jié)能的環(huán)境效果和經(jīng)濟(jì)效益
負(fù)荷的動(dòng)態(tài)功率損耗。在此基礎(chǔ)上對(duì)配電變壓 器系
列的 “移峰填谷”、 “低谷 時(shí)小變壓 器替代 大變壓 電能為二次能源，大部分是由煤、油、天然氣等
支接線箱上。 南北主塔配電回路名稱 、數(shù)量 、用途 、供電對(duì)
3。4 懸索橋南北塔配電 象基本相同，但采用的設(shè)備組合形式、安裝位置都
南塔下橫梁平臺(tái)上空是鋼箱梁和混凝土箱梁對(duì)接 不相 同．這給監(jiān)控 、燈具開閉的一致性帶來一定 的
的地方 ，有一個(gè)較大的伸縮縫，在下橫梁平臺(tái)上亦有 困難 。也給今后的維護(hù)帶來不便。為求統(tǒng)一 、同步、
一 個(gè)較大的空間。目前基本所有的懸索橋 (鵝公巖大 一 致性 ，南北塔配電系統(tǒng)和設(shè)備組合應(yīng)統(tǒng)一 ，均采
橋 、宜昌大橋 、陽(yáng)邏大橋等)均采用埋地變 、環(huán) 網(wǎng) 用環(huán) 網(wǎng)柜 、埋地變 、標(biāo)準(zhǔn)高低壓柜體組合。南塔配
柜 、配電柜組合安裝在下橫梁平臺(tái)上，原設(shè)計(jì)圖采用 電設(shè)備安裝在下橫梁平臺(tái)上，所有組合設(shè)備需加裝
于式變壓器 、環(huán)網(wǎng)柜、配電柜安裝在下橫梁內(nèi) (目前 外殼。其防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到 IP4X。
也有個(gè)別橋梁是這樣做的)。北塔沒有下橫梁，采用 2009—01—23來稿
埋地變、配電柜組合安裝在鋼箱梁內(nèi)。 2009—08一】9修回
21
配電變壓器的節(jié)能測(cè)算(棘樹植建箍電乞。
——_I—I—-_．|_ BUILDING
2口口9年第9期I ELECTRICITY
礦物能源燃燒發(fā)電產(chǎn)生的，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w 2 變壓器負(fù)荷曲線的測(cè)繪
排人大氣，當(dāng)今世界主流意見認(rèn)為：二氧化碳的排放
變壓器節(jié)能方案實(shí)施后經(jīng)濟(jì)效益的測(cè)算有很多方
和積累導(dǎo)致全球變暖。
法，其中最簡(jiǎn)便的方法 ，就是用電度表測(cè)量節(jié)能方案
產(chǎn)生電能的一次能源除上述碳?xì)浠衔锿?，還包
實(shí)施前后同等時(shí)段內(nèi)有功電能損耗的差值。這種方法
括核裂變物質(zhì)、水力、太陽(yáng)能和風(fēng)力等，可以把其它
實(shí)質(zhì)上是測(cè)算穩(wěn)態(tài)損耗的差值。
一 次能源按發(fā)熱量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤 (標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量為
下面將介紹一種更準(zhǔn)確更接近于實(shí)際動(dòng)態(tài)損耗的
29 307 kJ／kg)，然后按上述一次能源在我國(guó)發(fā)電量中
節(jié)能測(cè)算方法，該方法首先要測(cè)量與繪制日負(fù)荷分布
所占的比重，綜合給出：
曲線，需要時(shí)在日負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上再測(cè)繪月負(fù)荷曲
a． 標(biāo)準(zhǔn)煤 ／電的折合系數(shù) =0．399 t標(biāo)準(zhǔn)煤 ／
線。然后利用 日負(fù)荷曲線或月負(fù)荷曲線進(jìn)行損耗的動(dòng)
MW·h：
態(tài)計(jì)算和節(jié)能計(jì)算。
b． 二氧化碳 ／電的排放系數(shù) =0．226 8 t碳 ／
2．1 日負(fù)荷曲線
MW·h，計(jì)算結(jié)果為二氧化碳中的碳含量，故通常也
即有功負(fù)荷 的 日分布曲線 ，反映一 日 24 h內(nèi)
稱為碳排放系數(shù)：
有 功 負(fù)荷 的動(dòng)態(tài) 變化 ，即 負(fù)荷 的波 動(dòng)或 峰谷分
c． 二氧化硫 ／標(biāo)準(zhǔn)煤的排放 系數(shù) =0．018 t／
時(shí) 狀況的變化 。曲線的橫 坐標(biāo)為測(cè)量時(shí)段 ，單位
t標(biāo)準(zhǔn)煤：
為 h，縱坐標(biāo)為該時(shí)段內(nèi)有功功率的平均值 ，單
d． 總懸浮顆粒物 ／標(biāo)準(zhǔn)煤的排放系數(shù) =0．014t／
位為 kW。
t標(biāo)準(zhǔn)煤。
采用有功電能表 (電度表)每隔 1 h記錄一次電
通過以上各式的計(jì)算，可以定量地獲得節(jié)電的環(huán)
能的增量． 因?yàn)闇y(cè)量 的時(shí)間間隔為 1 h，故電能增
境效果。
量的 kW．h數(shù)．正好等于有功功率 1 h內(nèi)平均值的
近年來節(jié)能減排的要求 日趨突出和嚴(yán)格 ，因此。
kW數(shù)。
在進(jìn)行配電變壓器的節(jié)能方案選擇時(shí)，要綜合考慮設(shè)
日負(fù)荷曲線把 1 h內(nèi)的負(fù)荷作為穩(wěn)態(tài)負(fù)荷，而把
備運(yùn)行的能耗和一次性投資的大小，不能用犧牲環(huán)境
的代價(jià)去換取一次性投資的節(jié)省。為了環(huán)境與投資的 一 天內(nèi)各個(gè)時(shí)段的變化負(fù)荷作為動(dòng)態(tài)負(fù)荷處理 ，這
樣．一方面可以簡(jiǎn)化損耗計(jì)算．另一方面也比較符合
和諧 ，進(jìn)行節(jié)能改造的投資應(yīng)在一個(gè)合理的回收期
變壓器繞組和鐵芯發(fā)熱損耗的實(shí)際狀況。因?yàn)閷?duì)于變
內(nèi)，用運(yùn)行中的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益加以補(bǔ)償 ll_。數(shù)學(xué)公式
壓器來說短時(shí)間的尖峰負(fù)荷并不是造成繞組和鐵芯
表示為：
最高溫度的原因，只有持續(xù) 0．5 h以及 0．5 h以上的
林樹梭 (中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)能源資源綜合利用專業(yè)委員會(huì) ，北京市 100053)
Energy-saving Calculation of Distribution Transformers
Lin Shuyan (Energy—saving Cooperation Alliance，China Association of Resource Comprehensive Utilization，
Beijing 100053，China)
Abstract Based on the measured data of load 器”以及 “耗 能變壓器更換成 同容量或容量大一級(jí)
distribution and the daily load CHIVe of transformer drawn 的節(jié)能變壓器”等方案進(jìn)行 了詳細(xì)的計(jì)算，最后給
by Microsoft Excel，the dynamic power loss of the loads
出新 變壓 器投 資的簡(jiǎn)單回收期限和二 氧化碳 的減
are calculated． On this basis， the energy—saving
排量。
schemes，such as of“peak loads shifting”，“during low
關(guān)鍵詞 配電變壓 器 節(jié)能方案 簡(jiǎn)單回收期
loads period，the large transformers will be replaced by
動(dòng)態(tài)功率損耗 二氧化碳減排 負(fù)荷曲線
small transform ers”， and “l(fā)arge energy consumption
transformer is changed into that of same capacity or
replaced with an energy—saving large capacity 當(dāng)前 ．全球變暖和溫室氣體減排 已成為全世界
transforlTler” on distribution transforn3er series are
極為關(guān)注的話題 ，節(jié)能和減排對(duì)大至國(guó)家發(fā)展模式、
calculated in detail；and finally a simple investment
具體至我們所從事的電氣工作的理念和方法都將產(chǎn)
payback period and carbon dioxide emission reductions
生深刻的影響。國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì) ／世界銀行 ／全
for the new transformer are also given．
球環(huán) 境基金 中國(guó)節(jié)能促進(jìn)項(xiàng) 目辦公室將歷年 的
Key words Distribution transformer Energy—
saving scheme Simple payback period Dynamic 節(jié)能 、節(jié) 電實(shí)施項(xiàng) 目匯集成 《中國(guó)合同能源管理節(jié)
power loss Carbon dioxide emission reduction Load 能項(xiàng) 目案例》Ⅲ 一書。本文將遵循該書中：為了環(huán)
rlIrV 境效果而節(jié)能 一 創(chuàng)造節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益 一 達(dá)到節(jié)能
投資的限期回收的思路 ，進(jìn)行配 電變壓器節(jié)能方案
摘 要 根 據(jù) 實(shí) 測(cè) 的 負(fù)荷 分 布 數(shù) 據(jù) 和 利 用 的選擇和計(jì)算。
Microsoft Excel繪制的變壓器的 日負(fù)荷曲線．計(jì)算 了
1 節(jié)能的環(huán)境效果和經(jīng)濟(jì)效益
負(fù)荷的動(dòng)態(tài)功率損耗。在此基礎(chǔ)上對(duì)配電變壓 器系
列的 “移峰填谷”、 “低谷 時(shí)小變壓 器替代 大變壓 電能為二次能源，大部分是由煤、油、天然氣等
支接線箱上。 南北主塔配電回路名稱 、數(shù)量 、用途 、供電對(duì)
3。4 懸索橋南北塔配電 象基本相同，但采用的設(shè)備組合形式、安裝位置都
南塔下橫梁平臺(tái)上空是鋼箱梁和混凝土箱梁對(duì)接 不相 同．這給監(jiān)控 、燈具開閉的一致性帶來一定 的
的地方 ，有一個(gè)較大的伸縮縫，在下橫梁平臺(tái)上亦有 困難 。也給今后的維護(hù)帶來不便。為求統(tǒng)一 、同步、
一 個(gè)較大的空間。目前基本所有的懸索橋 (鵝公巖大 一 致性 ，南北塔配電系統(tǒng)和設(shè)備組合應(yīng)統(tǒng)一 ，均采
橋 、宜昌大橋 、陽(yáng)邏大橋等)均采用埋地變 、環(huán) 網(wǎng) 用環(huán) 網(wǎng)柜 、埋地變 、標(biāo)準(zhǔn)高低壓柜體組合。南塔配
柜 、配電柜組合安裝在下橫梁平臺(tái)上，原設(shè)計(jì)圖采用 電設(shè)備安裝在下橫梁平臺(tái)上，所有組合設(shè)備需加裝
于式變壓器 、環(huán)網(wǎng)柜、配電柜安裝在下橫梁內(nèi) (目前 外殼。其防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到 IP4X。
也有個(gè)別橋梁是這樣做的)。北塔沒有下橫梁，采用 2009—01—23來稿
埋地變、配電柜組合安裝在鋼箱梁內(nèi)。 2009—08一】9修回
21
配電變壓器的節(jié)能測(cè)算(棘樹植建箍電乞。
——_I—I—-_．|_ BUILDING
2口口9年第9期I ELECTRICITY
礦物能源燃燒發(fā)電產(chǎn)生的，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w 2 變壓器負(fù)荷曲線的測(cè)繪
排人大氣，當(dāng)今世界主流意見認(rèn)為：二氧化碳的排放
變壓器節(jié)能方案實(shí)施后經(jīng)濟(jì)效益的測(cè)算有很多方
和積累導(dǎo)致全球變暖。
法，其中最簡(jiǎn)便的方法 ，就是用電度表測(cè)量節(jié)能方案
產(chǎn)生電能的一次能源除上述碳?xì)浠衔锿?，還包
實(shí)施前后同等時(shí)段內(nèi)有功電能損耗的差值。這種方法
括核裂變物質(zhì)、水力、太陽(yáng)能和風(fēng)力等，可以把其它
實(shí)質(zhì)上是測(cè)算穩(wěn)態(tài)損耗的差值。
一 次能源按發(fā)熱量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤 (標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量為
下面將介紹一種更準(zhǔn)確更接近于實(shí)際動(dòng)態(tài)損耗的
29 307 kJ／kg)，然后按上述一次能源在我國(guó)發(fā)電量中
節(jié)能測(cè)算方法，該方法首先要測(cè)量與繪制日負(fù)荷分布
所占的比重，綜合給出：
曲線，需要時(shí)在日負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上再測(cè)繪月負(fù)荷曲
a． 標(biāo)準(zhǔn)煤 ／電的折合系數(shù) =0．399 t標(biāo)準(zhǔn)煤 ／
線。然后利用 日負(fù)荷曲線或月負(fù)荷曲線進(jìn)行損耗的動(dòng)
MW·h：
態(tài)計(jì)算和節(jié)能計(jì)算。
b． 二氧化碳 ／電的排放系數(shù) =0．226 8 t碳 ／
2．1 日負(fù)荷曲線
MW·h，計(jì)算結(jié)果為二氧化碳中的碳含量，故通常也
即有功負(fù)荷 的 日分布曲線 ，反映一 日 24 h內(nèi)
稱為碳排放系數(shù)：
有 功 負(fù)荷 的動(dòng)態(tài) 變化 ，即 負(fù)荷 的波 動(dòng)或 峰谷分
c． 二氧化硫 ／標(biāo)準(zhǔn)煤的排放 系數(shù) =0．018 t／
時(shí) 狀況的變化 。曲線的橫 坐標(biāo)為測(cè)量時(shí)段 ，單位
t標(biāo)準(zhǔn)煤：
為 h，縱坐標(biāo)為該時(shí)段內(nèi)有功功率的平均值 ，單
d． 總懸浮顆粒物 ／標(biāo)準(zhǔn)煤的排放系數(shù) =0．014t／
位為 kW。
t標(biāo)準(zhǔn)煤。
采用有功電能表 (電度表)每隔 1 h記錄一次電
通過以上各式的計(jì)算，可以定量地獲得節(jié)電的環(huán)
能的增量． 因?yàn)闇y(cè)量 的時(shí)間間隔為 1 h，故電能增
境效果。
量的 kW．h數(shù)．正好等于有功功率 1 h內(nèi)平均值的
近年來節(jié)能減排的要求 日趨突出和嚴(yán)格 ，因此。
kW數(shù)。
在進(jìn)行配電變壓器的節(jié)能方案選擇時(shí)，要綜合考慮設(shè)
日負(fù)荷曲線把 1 h內(nèi)的負(fù)荷作為穩(wěn)態(tài)負(fù)荷，而把
備運(yùn)行的能耗和一次性投資的大小，不能用犧牲環(huán)境
的代價(jià)去換取一次性投資的節(jié)省。為了環(huán)境與投資的 一 天內(nèi)各個(gè)時(shí)段的變化負(fù)荷作為動(dòng)態(tài)負(fù)荷處理 ，這
樣．一方面可以簡(jiǎn)化損耗計(jì)算．另一方面也比較符合
和諧 ，進(jìn)行節(jié)能改造的投資應(yīng)在一個(gè)合理的回收期
變壓器繞組和鐵芯發(fā)熱損耗的實(shí)際狀況。因?yàn)閷?duì)于變
內(nèi)，用運(yùn)行中的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益加以補(bǔ)償 ll_。數(shù)學(xué)公式
壓器來說短時(shí)間的尖峰負(fù)荷并不是造成繞組和鐵芯
表示為：
最高溫度的原因，只有持續(xù) 0．5 h以及 0．5 h以上的
AIGC內(nèi)容描述：
在2009年9月發(fā)行的《建筑電氣》期刊中，有一篇專題文章詳細(xì)探討了配電變壓器的節(jié)能測(cè)算。該篇文章針對(duì)建筑物電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——配電變壓器，著重分析了如何通過科學(xué)的方法和技術(shù)手段來評(píng)估和計(jì)算其能源效率。文章可能會(huì)介紹變壓器在運(yùn)行過程中的能效指標(biāo)，如輸入功率、輸出功率、損耗（如銅損、鐵損等）、負(fù)載率以及采用高效節(jié)能型變壓器與傳統(tǒng)變壓器之間的性能對(duì)比。
文章可能涵蓋了變壓器選型時(shí)應(yīng)考慮的節(jié)能因素，比如變壓器的冷卻方式對(duì)能耗的影響，非線性負(fù)載對(duì)變壓器效率的影響以及通過實(shí)施無功補(bǔ)償、合理配置負(fù)荷分布等方式來降低變壓器的空載和輕載損耗。此外，還可能討論了當(dāng)時(shí)的政策、標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以推動(dòng)配電變壓器向著更加節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。總之，《配電變壓器的節(jié)能測(cè)算》這篇文章為讀者提供了一種實(shí)用且前瞻性的建筑電氣設(shè)計(jì)與管理中節(jié)能降耗的技術(shù)參考。
