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利用EXCEL繪制變壓器經(jīng)濟運行曲線

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

  從事電力調度工作,經(jīng)常會涉及到變壓器的并、解列運行,為指導變壓器運行方式的調整,準確選擇合理、經(jīng)濟的運行方式,筆者利用EXCEL強大的計算功能和方便、簡單、實用的繪圖功能,繪制了變壓器經(jīng)濟運行曲線,選擇出變壓器在不同負荷情況下的經(jīng)濟運行區(qū)間,達到運行方式最優(yōu)化的目的,為合理調整電網(wǎng)變壓器運行方式起到了指導作用。

1 變壓器經(jīng)濟運行的計算方法

  變壓器經(jīng)濟運行,就是指合理調整變壓器的運行方式,使變壓器損耗率最小。其中變壓器的空載損耗是不變的,而變壓器的負載損耗隨負荷電流變化而變化。變壓器損耗和損耗率的計算公式如下:


  式中ΔP——變壓器的總損耗;

  ΔP鐵——變壓器的鐵損;

  ΔP銅——變壓器的銅損;

  ΔPe銅——變壓器的額定銅損;

  Ie——變壓器的額定電流;

  α——變壓器的損耗率;

  P——變壓器負載。

  當兩臺變壓器并列運行時,由于兩臺變壓器的阻抗電壓不同,并列運行時,每臺變壓器的負荷電流與總負荷電流有如下關系:


  式中I1、I2——兩臺變壓器各自的負荷電流;

  Sn1、Sn2——兩臺變壓器的額定容量;

  I——兩臺變壓器的總負荷電流;

  Uk1、Uk2——兩臺變壓器的阻抗電壓。

  按照公式(4)、(5),可分別計算出兩臺變壓器并列運行時每臺變壓器的負荷電流,將公式(4)、(5)變形可得:


  按以上公式,即可根據(jù)實時的負荷情況計算出兩臺變壓器并列運行時的損耗率。

2 利用EXCEL進行變壓器損耗率的計算

  變壓器經(jīng)濟運行,就是指合理調整變壓器的運行方式,使變壓器損耗率最小。其中變壓器的空載損耗是不變的,而變壓器的負載損耗隨負荷電流變化而變化。

  以集安市農(nóng)電有限公司所轄清河變電站為例,1號、2號主變參數(shù)如圖1所示。
  


  圖1 1號、2號主變參數(shù)

  為簡化計算,假定變壓器二次側電壓為額定電壓(10.5kV),負載功率因數(shù)不變(cos=0.9)。具體操作步驟如下。

  2.1 步驟1

  新建一個EXCEL工作表,可命名為“xx變電站變壓器經(jīng)濟運行曲線”,在工作簿“sheet1”建立如下表格,并將變壓器參數(shù)輸入。

  我們將變壓器二次側額定電流Ie、Sn/Uk、I分/I總分別計算,另外,由于不同地區(qū)負荷功率因數(shù)可能會有所不同,將功率因數(shù)值單設一個單元格,方便修改。

  2.2 步驟2

  根據(jù)公式S=UI,可知I=S/U,由此可計算得出變壓器二次側額定電流,用鼠標選B8單元格,輸入公式“=B3/B4/1.732”后回車,選定B9單元格,輸入公式“=B3/B7”后回車。

  根據(jù)公式(6)、(7),即可計算出兩臺變壓器并列運行時,每臺變壓器的負荷電流與總負荷電流的分配關系,選定B10單元格,輸入公式“=B9/($C$9+$B$9)”后回車。特別說明:單元格的引用方式分“相對引用”與“絕對引用”,默認情況下,EXCEL的公式都是對單元格的相對引用。此處公式分母部分均采用單元格絕對引用方式。

  現(xiàn)在,對1號主變的Ie、Sn/Uk、I分/I總分別計算完成,為簡化輸入,充分利用EXCEL的填充功能來復制計算公式,我們選定B8∶B10區(qū)域,將鼠標置于選定區(qū)域右下腳,出現(xiàn)“+”時向右拖動鼠標至C列,即完成了公式的復制,2號主變的Ie、Sn/Uk、I分/I總計算結果也出來了。

  2.3 步驟3

  現(xiàn)在可以根據(jù)負荷電流的變化情況計算變壓器的損耗率。以最小負荷電流10A、電流變化步長30為例,計算變壓器損耗率。

  首先計算負荷電流為10A時1號變壓器的損耗率,選定B13單元格,根據(jù)公式(1)、(2)、(3)輸入計算公式:“=100*($B$5+$B$6*(A13/$B$8)^2)/(1.732*$B$4*A13*$B$11+$B$5+$B$6*(A13/$B$8)^2)”后回車,由于在變壓器參數(shù)固定的情況下,損耗率只隨負荷電流變化,所以

  在對B13單元格的計算公式中對負荷電流采用相對引用,其他單元格采用絕對引用方式。

  同樣,選擇C13單元格,輸入公式:“=100*($C$5+$B$6*(A13/$B$8)^2)/(1.732*$C$4*A13*$B$11+$C$5+$C$6*(A13/$C$8)^2)”后回車,得到負荷電流10A時2號變壓器的損耗率。

  根據(jù)公式(8),選擇D13單元格,輸入公式:“=100*($B$5+$C$5+$B$6*($B$10*A13/$B$8)^2+$C$6*($C$10*A13/$C$8)^2)/(1.732*$B$4*A13*$B$11+$B$5+$C$5+$B$6*($B$10*A13/$B$8)^2+$C$6*($C$10*A13/$C$8)^2)”后回車,即可得出負荷電流為10A時,兩臺變壓器并列運行時的損耗率,然后再用EXCEL填充功能,選擇B13∶D13區(qū)域,將B13∶D13單元格的公式復制B14∶D30區(qū)域。

3 變壓器經(jīng)濟運行曲線的繪制

  為了使計算結果直觀顯示在我們面前,現(xiàn)利用EXCEL圖表工作向導來繪制變壓器經(jīng)濟運行曲線,步驟如下:

  ·點擊工具欄按鈕,彈出圖表向導選項,選擇“,在子圖表中選擇折線圖或數(shù)據(jù)點折線圖,點擊;

  ·在數(shù)據(jù)區(qū)域,用鼠標單擊選取數(shù)據(jù)區(qū)域B12∶D30,然后點擊表單選項卡上的,在分類(X)軸標志(T):處單擊,選擇B12∶B30,點擊;

  ·在處輸入“清河變電站變壓器經(jīng)濟運行曲線”,在處輸入“負荷電流I(A)”,在處輸入“損耗率α(%)”,點擊;

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