居民住宅小区供电的实施方案

2015-03-22马小辉周和平

现代建筑电气 2015年3期

关键词：接点住宅小区断路器

马小辉, 周和平

(华立仪表集团股份有限公司, 浙江杭州 310023)

居民住宅小区供电的实施方案

马小辉, 周和平

(华立仪表集团股份有限公司, 浙江杭州 310023)

居民住宅小区的用电负荷变化很大,用电高峰时,变压器近乎处在满载下运行,低谷时,又处在近乎空载下运行,变压器的有功和无功的功率损耗很大。为降低这部分功率损耗,介绍一种根据实际用电负荷来自动调整变压器的运行台数改变运行容量的方法,以满足用电负荷变化的需求,使变压器基本处在负荷经济点上运行。

住宅小区; 供电方式; 功率损耗; 自动投切

0 引言

居民住宅小区的变压器容量是根据用电最大负荷并留有一定裕量来选择的。用电负荷测试表明,在用电高峰时,变压器基本上处在满负荷状态下运行,有功铜损耗与负荷电流的平方成正比地增加;低谷时,变压器基本上处在空载状态下运行,有功铁损和励磁无功被浪费掉。无论如何选择变压器的容量都无法满足实际负荷变化的需要,其根本原因是配电变压器本身容量无法调整。目前,这种现象普遍存在。

本文结合具体实例,应用优化节能供电方式来解决目前现状所存在的问题,以满足用负荷变化的需求。

1 问题提出

某居民住宅小区采用两台500 kVA变压器各自单独供电方式。500 kVA变压器的二次侧额定电流为721 A,变压器经济运行点是铁损等于铜损,所带的负荷为变压器容量的45%～55%,考虑到变压器的利用率和设备折旧,实际经济运行点确定在容量的60%,即500 kVA变压器的负荷电流应运行在400 A左右。

分别对这两台变压器的二次侧负荷电流进行在线测试。500 kVA变压器二次侧负荷电流如表1所示。从表1可见,高峰负荷出现在17:00～21:00,电流为522～705 A;低谷负荷出现在23:00～5:00,电流为72～150 A。变压器运行在这种负荷变化的情况下是很不经济的。

表1 500 kVA变压器二次侧负荷电流

2 供电方案调整

为减少运行变压器的有功和无功损耗,设想采用一台小容量变压器作为备用容量,在高峰段负荷时与500 kVA变压器并列运行;在平时段负荷时500 kVA变压器单独运行;在低谷负荷时500 kVA变压器停运,小容量变压器独立运行,在满足负荷变化需要的同时,变压器基本上达到经济运行状态。

待并变压器容量选择,除应满足并列运行条件外,同时兼顾并列或独立运行时,变压器容量应基本上运行在经济负荷点。为保证两台容量不等的变压器并列运行时,各自电流应与额定电流成正比例分配,因此要求短路阻抗必须相等。从表1可看出,在19:00时最大负荷电流为705 A。根据变压器经济运行点选择的要求,变压器的二次侧电流为

I2e=705/60%=1 175 A

待并变压器计算容量为

故待并变压器实际选择容量为315kVA。变压器参数如表2所示。

表2 变压器参数

500 kVA变压器一、二次侧绕组的等值阻抗折合到0.4 kV侧,即

式中:ZL——变压器等值阻抗;

RL——绕组电阻;

XL——绕组感抗;

Ud——短路电压;

I2e——二次侧额定电流;

K——一、二次侧电压变比。

315 kVA变压器一、二次侧绕组的等值阻抗折合到0.4 kV侧,即

因为变压器绕组感抗远大于电阻,为简化计算,可以近似认为阻抗角为90°,这样两台变压器并列运行,就是两个阻抗角相同的等值阻抗并列运行。负荷电流分配如图1所示。

图1 负荷电流分配

当最大负荷电流Imax=705 A时,500、315 kVA变压器各自分配到的负荷电流分别为

当两台并列运行变压器的短路电压百分数相等时,负荷电流与其容量成比例进行分配,同时验证了在高峰负荷时,500kVA与315kVA变压器并列运行处在经济运行负荷点上。

3 运行方案制定

为保证变压器基本上运行在经济负荷点上,在负荷高峰时段,315 kVA与500 kVA变压器并列运行;平时段,500 kVA变压器单独运行;负荷低谷时,315 kVA变压器单独运行。

这样,在高峰负荷时,降低了变压器的铜损有功损耗;低谷时,降低了变压器的励磁无功损耗。供电运行方式如图2所示。

图2 供电运行方式

根据最大负荷电流,选择采样电流互感器变比KL=800/5;负荷调整器在两台变压器投入运行的电流整定值为

当Idz1>3.3 A时,两台变压器投入运行。500 kVA变压器投入运行的电流整定值为

当Idz2>2.0 A且Idz2=3.3 A时,500 kVA变压器投入运行。

315 kVA变压器投入运行的电流整定值Idz3为0～2.0 A时,315 kVA变压器投入运行。

按事先制定的运行方案,通过编程写入到CPU中的只读存储器ROM中。负荷调整器动作过程如下:

(1) 变压器投入运行,为防止过负荷,最好将500 kVA变压器投入或两台变压器都投入运行,负荷调整器进入自检状态正常后开始工作。

(2) 如果采样到的负荷电流为3.3 A,负荷调整器首先检测断路器QF1、QF2的连动接点Jd1、Jd2的状态。如果是断开的,立即发出合闸指令,将断路器QF1、QF2合上,并检测其连动接点Jd1、Jd2是否在闭合状态,之后检测断路器QF3、QF4连动接点Jd3、Jd4的状态;如果是接通的,下发切闸指令将断路器QF3、QF4断开,并检测连动接点Jd3、Jd4是否在断开位置。这样500 kVA变压器投入运行,315 kVA变压器停运。

(2) 当采集到的负荷电流为0～2.0 A时,负荷调整器同样重复上述操作,首先检测断路器QF3、QF4的连动接点Jd3、Jd4的状态。如果是断开的,立即发出合闸指令,将断路器QF3、QF4合上,并检测其连动接点Jd3、Jd4是否在闭合状态,之后检测断路器QF1、QF2连动接点Jd1、Jd2的状态;如果是接通的,下发切闸指令将断路器QF1、QF2断开,并检测连动接点Jd1、Jd2是否在断开位置。这样315 kVA变压器投入运行,500 kVA变压器停运。

(3) 当采集到的负荷电流>3.3 A时,负荷调整器检测开关连动接点Jd1、Jd2和Jd3、Jd4状态,如果在断开位置,即发出合闸指令,将其合上并检查连动接点在闭合状态。315 kVA和500 kVA两台变压器均投入运行,整个程序就这样周而复始循环进行。在整个操作过程中,如有异常现象,负荷调整器会立即启动GPRS系统,向主站或工作人员发出提示警报。

4 结语

变压器是按照住户数量来选择容量的,目前很多住宅小区长期没有入住,变压器几乎空载运行,造成大量电能浪费。通过调整变压器运行台数,起到了带载调容量的作用,使变压器基本上处在负荷经济点上运行。该办法也可以运用到企事业单位中,根据工作时间、休息时间、节假日时间的用电容量来调整变压器的运行台数,起到积极降损节能的作用。

[1] 杨小琴.民用建筑变电所供电主接线方式[J].现代建筑电气,2014,5(10):1-6.

[2] 陈众励,陈杰甫.城市终端电网谐波状况分析[J].现代建筑电气,2014,5(3):1-5.

[3] 王腾.别墅排污泵的配电设计[J].现代建筑电气,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