浅淡电力变压器的合理选择

浅淡电力变压器的合理选择
前言
2001年，我曾在柳州工程机械厂的一个机加工车间的电气改造工程，负责电气设备安装技术管理工作。

工程的开始，业主给我们的任务是对该车间电气线路的局部改造（包括机床内的电气控制线路），后来，业主还发现该机加工车间生产的产品一直都供不应求，要求把冷加工机床的数量由原来的40台增加到70台（机床电机用电总容量达到来60kw）,其他的用电设备没有增加。

之后，业主的负责人韦工想到这样一个问题：随着冷工机床的增加，用电容量的增大，到底该车间变电所内的变压器是否还能够承受？业主希望，不是迫不得已，最好不要更换变压器。

带着问题，业主随之也把我带进了该车间的变电所了解情况。

1.机加工车间变电所情况
1.1该车间变电所采用单台变压器供电方式，变压器的有关数据如下：型号：SL7-125/10 额定容量：125KVA 额定电压：①高压6KV,6.3KV,10KV②低压0.4KV
连接组:Y/YO-12 空载损耗:370W 短路损耗:2450W 重量:780Kg外型尺寸（mm）1360(长)×890(宽)×1500(高)
1.2电容的补偿情况
电容的补偿方式采用低压侧集中补偿，且要求高压侧的功率因数达到此为止0.9。

2.低压母线上接有的用电设备组情况
低压母线上用电设备组情况如下：
（1）批量生产的冷加工机床，由原来的40台增加到70台，总容量达到460KW。

其中最大5台为：45KW（1），22KW（3），15KW（1）；
（2）起重机（FC=25%），3台，总容量为56KW，最大三台电机：13KW（2），7.5KW（1）；（3）电焊变压器（FC=60%）,3台，总容量为35.4KVA；
（4）通风机，40台，每台0.3KW。

3.选择变压器的步骤
3.1确定计算负荷的求取方法
根据以上用电设备组的数据可知，在各用电设备组中，用电设备的容量相差不太大，且冷加工机床和抽风机这两组用电设备的数量较多，故宜采用需要系数法来求取各用电设备组的计算负荷。

查（参考资料p3-4）表1-1，各用电设备组相应的需要系数Kd及Cosω,tanω列入如下：
（1）批量生产的冷加工机床，Kd1为0.16，Cosω1为0.5，tanω1为1.73；
（2）起重机（FC=25%），Kd2为0.3，Cosω2为0.5，tanω2为1.73；
（3）电焊变压器（FC=60%），Kd3为0.35，Cosω3为0.35，tanω3为2.68；
（4）通风机，Kd4为0.8，Cosω4为0.8，tanω4为0.75；
3.2求低压母子线上的计算负荷
3.2.1求各用电设备组的计算负荷
3.2．1.1冷加工机床的计算负荷
P30.1=Kd1Pe.1(Kw)
式中P30.1—冷加工机床计算负荷（有功部分）
Kd1—冷加工机床的需要系数
Pe.1—冷加工机床的额定总容量
故P30.1=Kd1Pe.1=0.16×460=73.6(Kw)
Q30.1=P30.1tanω1(kvar)
式中Q30.1—冷加工机床计算负荷（无功部分）
Q30.1=P30.1tanω1=73.6×1.73
=127.33(kvar)
3.2.1.2起重机的计算负荷
值得说明的是，对于起重机设备，如果负荷持续率（FC）不等于25%，则需要根据PN=PNFC 式换算到FC=25%下的功率。

由于该车间的起重机，其铭牌负荷持续率FC都等于25%，故不必再换算。

P30.2=Kd12Pe.2(Kw)式中：P30.2—起重机的计算负荷（有功部分），Kd2—起重机的需要系数，Pe.2—起重机的额定总容量。

故：P30.2=Kd12Pe.2
=0.3×56=16.8(Kw)
Q30.2=P30.2tanω2(kvar)式中Q30.2—起重机的计算负荷（无功部分），
Q30.2=P30.2tanω2=16.8×1.73
=29.06(kvar)
3.2.2.3电焊变压器的计算负荷
由于该车间的电焊变压器的负荷持续率FC=60%，从发热观点看，须换算FC=100%下的容量，再进行求取电焊变压器的计算负荷。

Se.3=SNFC(KVA)式中:Se.3—换算后的额定容量(有功部分)，SN—换算前铭牌额定容量，FC—铭牌负荷持续率
故Se.3=SNFC
=35.4×0.6
=35.4×0.77=27.42(KVA)
Pe.3=Se.3Cosω3(Kw)
式中：Pe.3—换算后的额定总功率
Pe.3=Se.3Cosω3=27.42×0.35=9.6(Kw)
P30.3=Pe.2Cosω3(Kw)
式中P30.3—电焊变压器的计算负荷（有功部分）所以P30.3=Pe.2Cosω3
=9.6×0.35=3.36(Kw)
Q30.3=P30.3tanω3(kvar)
式中Q30.3—电焊变压器的计算负荷（无功部分）Q30.3=P30.3tanω3=3.36×2.68
=9.0(kvar)
3.2.2.4通风机的计算负荷
P30。

4=Pe.4Kd4(kw)
式中P30。

4—通风机的计算负荷（有功部分）Pe.4—通风机的额定总容量
Kd4—通风机的需要系数
故P30。

4=Pe.4Kd4=12×0.8=9.6(kw)
Q30.4=P30.4tanω4(kvar)
式中Q30.4—通风机的计算负荷（无功部分）
Q30.4=P30.4tanω4=9.6×0.75=7.2(kvar) 3．2．2低压母线上的计算负荷
根据参考资料（P19）图2—6可知，低压母线上的同时系数K∑i的取值一般为0.85～0.95，取K∑P=0.85K∑Q=0.9
P30=K∑P·∑P
式中：P30—低压母线上的有功功率
K∑P—同时系数
∑P—低压母线上各设备组有功功率之和
所以：
P30=K∑P·∑P
=0.85×(73.6+168+3.36+9.6)
=87.86(kw)
Q30=K∑Q·∑Q(kavr)式中：Q30—低压母线上的无功功率，K∑Q—同时系数，∑Q—低压母线上各设备组无功功率之和。

所以：
Q30=K∑Q·∑Q
=0.9×(127+33+29.06+9.0+7.2)
=155.33(kavr)
S30=P302+Q302=87.862+155.332
=178.46(KVA)
I30=S30/3UN(KA)式中：I30—低压母线上计算电流，UN—低压母线上的线电压。

所以：I30=S30/3UN=178.46/3×380
=271.14(A)
3.3补偿电容后低压母线上的容量
因为高压侧要求功率因数值Cosω(1)=0.9
所以低压侧试取Cos,ω(2)=0.92
低压侧未补偿前：
Cosω(2)=P30/S30=87.86/178.46=0.492
所以tanω(2)=1.77
低压侧补偿电容后取：Cos,ω(2)=0.92
故：tan,ω(2)=0.426
所以补偿电容的容量Qb=P30=[tanω(2)-tan,ω(2)]
=87.86×[1.77-0.426]=118.08(kvar)
所以补偿电容后，在低压母线上：
有功功率：P30(2)=87.86KW
无功功率：
Q`30（2）=Q30（2）-Qb
=155.33-118.08=37.25(kavr)
总容量：
S`30（2）=P30（2）+Q`30（2）
=87.862+37.252=95.43(KVA)
下面推算高压侧的功率因数：
根据变压器有功、无功损耗的估算公式，可得
有功损耗：
△PT=O.O15c(Sc—补偿后的容量)
=0.015×95.43=1.43(kw)
无功损耗：△QT=0.06Sc
=0.06×95.43=5.73(kavr)
故在高压侧
有功功率：
P30（1）=P`30（2）+△PT
=87.86+1.43=89.29(kw)
无功功率：
Q30（1）=Q`30（2）+△PT
=37.25+5.73=42.98(kavr)
总容量：
S30（1）=P30（1）2+Q30（1）2
=89.292+42.982=99.10(KVA)
功率因素:Cosω(1)=P30(1)/S30(1) =89.29/99.10=0.901﹥0.9(满足要求) 3.4选择变压器
变压器容量要满足:SN·T﹥S30(2)
式中：SN·T—要选择的变压器容量
S30(2)—补偿电容后低压母线上容量
补偿前：S30(2)=178.46（KVA）
补偿后：S30(2)=95.43（KVA）
车间变电所原有变压器容量为125KVA﹥95.43KVA.
4．结论
经以上计算分析可知，冷加工机床的设备即使增加到70台，只要把原电容补偿柜更换为电容补偿容量为118.08kvar的电容柜，其原有的变压器就能满足各用电设备组的需要。

否则，就要更换容量为200KVA的变压器（型号为SL7—200/10），这样将比前者多花6万元人民币。

后来，业主出于从节约资金的角度来考虑，采纳了前者补救措施，没有更换变压器，变压器运行一切正常。

5．后语
经过这次经历，使我想到，不少的施工人员，只懂得按（看）图施工，却缺乏一些常用的电气设备选择的理论基础。

以上只浅谈了对电力变压器的选择方法，对于电线、电缆、熔断器及电力开关等常用设备的选择方法，也是作为电气施工人员必须掌握的。

纵观工作过程中碰到的电气故障（事故），大多都要用到类似相关的电气理论知识来解决和解释的。

因此在这方面，务必要引起广大施工技术人员的注意。

参考资料：
《工业与民用配电设计手册》第二版中国航空工业规划设计院研究院等编中国电力出版社感谢您的阅读！。