寺河矿石柱南风井主变压器阻抗电压的合理选择-卫胜波

寺河矿石柱南风井35/6kV主变压器阻抗电压的合理选择

卫胜波  

山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司  山西晋城  048006

【摘  要】：晋城煤业集团寺河矿石柱南风井双回路供电电源分别引自寺河矿110kV变电站35kV东、西母线出线柜，选择两台容量为25000kVA，变比为35/6kV变压器作为该风井主变压器，由于订货时变压器的阻抗电压选择存在意见分歧，现就对该变压器的8%阻抗电压和13%阻抗电压的选定做出以下技术-节能经济比较。

【关键词】：35/6kV主变压器；阻抗电压；短路电流；节能降费；

    晋城煤业集团寺河矿石柱南风井双回路供电电源分别引自寺河矿110kV变电站35kV东、西母线出线柜，选择两台容量为25000kVA变压器作为该风井主变，由于订货时变压器的阻抗电压选择存在意见分歧，现就对该变压器的8%阻抗电压和13%阻抗电压的选定做出以下比较方案。

一、短路电流比较

计算依据：

    本设计以供电公司提供的寺河110kV变电站35kV东母线最大运行方式下短路阻抗0.3011，最小运行方式下短路阻抗0.38，西母线最大运行方式下短路阻抗0.3803，最小运行方式下短路阻抗0.4459，为依据进行短路电流计算，基准容量为100MVA，基准电压为各级的平均电压。

    因为高压系统中的电抗远大于电阻，所以在采用标么值计算高压系统短路电流时一般只计算电抗。

    短路电流计算系统简图，见图1。

    主变阻抗为8%时短路电流计算等值阻抗图，见图2。

    主变阻抗为13%时短路电流计算等值阻抗图，见图3。

计算结果：

    主变阻抗为8%最大运行方式下短路电流计算结果见表1。

    主变阻抗为8%最小运行方式下短路电流计算结果见表2。

    主变阻抗为13%最大运行方式下短路电流计算结果见表3。

    主变阻抗为13%最小运行方式下短路电流计算结果见表4。

 

 

 

 

 

 

 

图1

 

 

 

 

 

 

图2

 

 

 

 

 

 

图3

表1         主变阻抗为8%最大运行方式下短路电流计算结果

表2         主变阻抗为8%最小运行方式下短路电流计算结果

表3         主变阻抗为13%最大运行方式下短路电流计算结果

 

表4         主变阻抗为13%最小运行方式下短路电流计算结果   

由以上表格数据可以比较出当变压器阻抗电压为13%时，在大、小运行方式下短路电流、短路容量均小于变压器阻抗电压为8%时的短路电流和短路容量。但对于当今的国内的先进设备额定开断电流、热稳定、动稳定都大于二者的短路电流、全电流最大有效值和冲击电流瞬时值。故变压器阻抗电压为8%和13%时对一次设备影响不大。

二、经济分析

根据变压器厂家提供数据：

阻抗电压为13%和8%时变压器的空载损耗都为20kW。

变压器的综合有功功率损耗：

ΔPz=ΔP +KqΔQ

式中ΔPz——变压器综合有功功率损耗，kW；

    Kq ——无功经济适量，查表得（取Kq=0.1）；

    ΔQ——变压器无功功率损耗；（ΔQ=Qo+β²（UkSn×10^-2））

ΔP——变压器有功功率损耗（ΔP=Po+β²Pk）。

得满负载时阻抗电压为13%比阻抗电压为8%多损耗的功率为：

ΔPz(13%) —ΔPz(8%)=（ΔP +KqΔQ）_13%—（ΔP +KqΔQ）_8%

                    =Kq（ΔQ_13%—ΔQ_8%）

                    =0.1×（13×25000×10^-2—8×25000×10^-2）

                    =125kW

由此得阻抗电压为13%比阻抗电压为8%的变压器全年多损耗的电量为：

125kW×24h×365=1095000kWh

假设当地的电费为0.55元/ kWh，得每台阻抗电压为13%比阻抗电压为8%变压器多缴纳的电费为60.225万元。

石柱南两台变压器多缴纳电费为120.45万元。

三、二次侧电流比较

由第一节计算短路电流数据做取大方式下K3的短路电流做参考。

阻抗电压为8%时K3的短路电流为：14.41kA

阻抗电压为13%时K3的短路电流为：10.96kA

1、①假定6kV最大出线回路CT变比为1000/5即倍数为200倍

阻抗电压为8%时二次侧的短路电流为：72.05A

阻抗电压为13%时二次侧的短路电流为：54.8A

由于二次电缆一般最大为4mm²铜芯导线，最大载流量为41A，所以阻抗电压为8%和13%时短路电流都大于二次电缆最大载流量，但电缆过载能力阻抗电压13%的变压器优于阻抗电压8%的变压器。

②假定6kV最大出线回路CT变比变为1000/1时即倍数为1000倍

阻抗电压为8%时二次侧的短路电流为：14.41A

阻抗电压为13%时二次侧的短路电流为：10.96A

此时变压器阻抗电压为8%和13%对二次电缆无任何影响。

但二次电缆选型依据为额定载流量，并不按短路电流进行校验，此校验证明二次电缆都已满足短路电流的冲击值。

2、①假定6kV进线及母联回路CT变比为3000/5即倍数为600倍

阻抗电压为8%时二次侧的短路电流为：24.02A

阻抗电压为13%时二次侧的短路电流为：18.27A

此时变压器阻抗电压为8%和13%对二次电缆无任何影响。

②假定6kV最大出线回路CT变比变为3000/1时即倍数为3000倍

阻抗电压为8%时二次侧的短路电流为：4.8A

阻抗电压为13%时二次侧的短路电流为：3.65A

此时变压器阻抗电压为8%和13%对二次电缆无任何影响。

3、关于CT耐受能力校验

查阅相关资料及集团公司当前运行的设备情况，得目前在用CT铭牌上的的动稳定电流为80kA，热稳定电流为31.5kA。结合第一节短路电流计算值得出CT的动稳定电流和热稳定电流分别都大于冲击电流瞬时值和全电流最大有效值。变压器阻抗电压为8%和13%时的短路电流对CT耐受能力无任何影响。

四、结论和建议

经过上述经济和技术计算，比较后，阻抗电压为8%的变压器较为经济，每台节能约1095000kWh，每台降费约60.225万元，技术上二者短路电流对一、二次设备影响不是很大，为此，建议选择阻抗电压为8%的变压器较为合理。

 

参考文献：

［1］中华人民共和国建设部.民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008) ［R］.北京:中国建筑工业出版社出版,2008.

［2］中国机械工业联合会. 供配电系统设计规范(GB50052-2009)［R］.北京: 中国计划出版社出版,2009.

［3］中国航空规划设计研究总院. 工业与民用供配电设计手册［R］.北京: 中国电力出版社,2016.

 

作者简介：

卫胜波（1986-），男，工程师，2009年毕业于中国矿业大学电气工程与自动化专业，现在山西晋城煤业集团设计院从事机电设计工作。