摘要：变压器容量选择取决于下游负荷容量。设计人员在负荷计算时，均参照电气设计手册的经验公式S=∑（KP）。换算系数K值及电动机计算功率P值按照设计手册推荐选取。对新建工程来说，这种算法很成熟、简单，但对于改造工程来说，变压器容量吃紧，结合实际精确的取K和P值，能取得很好的收益。
关键词：变压器容量；换算系数；改造；负荷计算；计算功率
1.引言
近年来电力需求日趋饱、环境保护意识和要求不断增强，电力企业面临提升效率、节能降耗、能源清洁、超低排放等问题。改造需求在很多电力企业不断增加。
由于前期工程建设节约成本，变压器容量一般按照需求负荷的1.1倍选择，裕度不大。尤其是高压厂用和高压脱硫变压器，考虑经济上合理性，留适当的裕度，但不会选择比计算负荷大一级。由工程设计阶段变压器容量选择有限，往往给后续改造工作带来限制。甚至需要整台高压变压器更换，造成改造工程投资增加以及工期的大幅增加。
所以，根据设备正常运行时的实测负荷，精确选择负荷换算系数，和电动机的计算功率，打破常规的统一取值法，可有效降低变压器实际容量需求。充分利用原有变压器的容量，对改造工程有非常重要意义和价值。
2.背景
华能滇东电厂一期4*600MW脱硫系统原设计为鼓泡塔，后续因原煤含硫量高，脱硫效率无法达到要求。华能集团作为央企电力龙头，始终奉行高标准、严要求。2011年集团决定将滇东电厂一期工程脱硫系统由原鼓泡塔改为5层式浆液喷淋塔，实现超低排放。
华能滇东电厂一期4台机组，原设计每台机组配置一台高压脱硫变压器取自发电机封闭母线，电压22/6.0kV容量25MVA。其中#1、2机组高压脱6.0kV母线之间设置联络开关，通过备用电源自投装置互为暗备。#3、4机组高压脱6.0kV母线之间设置联络开关，互为暗备。主接线如下：
喷淋塔的改造用电负荷大幅增加，尤其是6.0kV高压负荷。在改造项目可行性研究阶段，根据设计推荐的方法计算，原脱硫变容量不足，需要更换高压脱硫变。这将造成投资的增加，改造工期的延长。为此，我们开展了此议题的探讨和研究。
3.理论推荐的变压器容量计算
根据电力工程电气设计手册第七章，高压厂用变压器容量计算如下：
3.1计算公式
对于高压厂用工作变压器，双绕组容量计算公式如下：
SB=1.1Sg+Sd
式中Sg 为高压负荷容量；Sd为低压负荷容量；
由公式可知，高压厂变所需容量的大小取决于下游高压负荷与低压负荷的容量。下面我们将研究负荷的容量计算方法。
3.2负荷计算原则
（1）连续运行的设备应予以计算
（2）机组正常运行时不经常而连续运行的设备也应计算
（3）不经常短时及不经常断续运行的设备部予以计算，但由电抗器供电的应全部计算
（4）由同一电源供电的互为备用设备只计算运行的部分
（5）由不同一电源供电的互为备用设备应全部计算，但台数较多时，允许扣除其中一部分；
（6）对于分裂绕组变压器，其高低压绕组负荷应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用设备时，对高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组则一般均予以计算
（7）对分裂电抗器，应分别计算每一臂中通过的负荷，其计算原则与普通电抗器相同。
3.3负荷计算方法
负荷计算一般采用换算系数法，换算系数法的计算公式为：
S=∑（KP）
其中 S—计算负荷（KVA）
K—换算系数
Kt、Kf为回路的同时率和负荷率，η、cosψ为回路效率和功率因素
根据设计手册，不同类型的电气设备给出了推荐的K值，换算系数表如下：
P—电动机的计算功率（kW）
P值根据负荷特点，设计手册有以下几个原则性推荐取值，如下：
（1）连续运行的电动机：
P=Ped
式中Ped 为电动机的额定功率（kW）
（2）经常短时及经常断续运行的电动机：
P=0.5Ped
式中Ped 为电动机的额定功率（kW）
（3）照明负荷：
P=KXPA
式中KX为需要系数，一般去0.8~1；PA为安装容量
根据上述设计原则，脱硫岛内高压电动机换算系数取0.85，连续运行的电动机计算功率取额定功率。滇东电厂一期脱硫改造项目高压厂变负荷计算如表1：
表2
由上述计算表中可只，#1、2脱硫变根据设计手册计算，容量应选取27792kVA以上，#3~4高压脱硫变容量应选取21332kVA以上。现有#1、2高压脱硫25MVA；#3、4脱硫变容量为20M，#1~4号高压脱硫变均已超容量。
如果重新更换变压器，不但增加投资、改造工期延长、机组还需要配合停电拆、装高压脱硫变。随后我们对高压负荷容量计算进行了优化和调整，打破常规经验取值。
4.根据实际变压器容量计算
4.1优化调整
在后续核算中我们做了如下调整和优化：
（1）高压电动机计算功率，不取电动机额定功率
由于工艺系统设计过程中，电动机的功率都会按照实际工艺需求1.1~1.2倍选择，电动机实际出力不会达到电动机额定功率。再加上高压电机均配置过负荷保护，不考虑电动机短时过负荷引起的超容。对浆液循环泵、真空泵、磨机等高压电机的计算功率 P=0.9Ped
（2）增压风机容量进行了精确核算
此工程属于改造工程，脱硫岛内功率最大的增压风机为4400kW。此风机是按鼓泡塔设计时需求，后续改造为喷淋塔后，烟气阻力减小。实际电机功率需求仅3800kW，但为节约成本，节省新电机制造工期并考虑实际烟气阻力未知，保守起见，项目组决定利用原电动机。所以增加风机电机计算功率P取3800kW，非4400kW。
（3）低压负荷换算系数采取0.7不采取0.85
低压负荷为低压电机、加热器、照明，检修电源，但主要负荷为电动机。根据设计手册，低压电机换算系数K对于200000kW以上机组可取0.7。
（4）优化脱硫变过负荷保护出口方式
在工期设计阶段，规划将脱硫变过负荷保护设置为2段，I段报警；II切除公用低压负荷。将公用低压负荷切除后由备自投，切换到另一台机组。
根据上述原则，我们对滇东电厂一期4*600MW脱硫改造6kV负荷进行了重新计算。具体负荷计算如表2。
表2
经过调整和优化后#1、2高压脱硫变容量实际需求为24508.5kVA，#3、4高压脱硫变容量实际需求为18808kVA。优化调整后的脱硫变容量均满足要求。
经过一年的紧锣密鼓的现场施工后，华能滇东第一发电厂4台喷淋塔改造完毕。电气系统运行良好，喷淋塔在最大负荷工况下，电气总负荷未超过计算值。
滇东第一发电厂成功的结合实际、合理利用折算系数K和电机计算功率P值，避免了更换高压脱硫变，节省了改造成本和工期压力。
5.小结
在新建工程中，设计采用经验推荐折算系数K和电机计算功率P值是成熟的做法，可有效保障所选变压器的容量满足现场需求。但在改造工程中，变压器容量固定，吃紧。通常可以根据机组运行时设备的实测负荷、精确的折算系数K和电机计算功率P值来校验变压器容量。
华能滇东第一发电厂4台喷淋式脱硫塔改造工程中，变压器的容量计算突破了常规的经验推荐，避免了更换4台机组的脱硫变，节约费用约400万元，同时节约工期约3个月，实践了通过实测设备运行负荷，精确采用折算系数K和电机计算功率P值，取得了完美的结果，这种做法希望可以给电气改造工程提供一点借鉴和帮助。
参考文献：
[1]《电力工程电气设计手册》
[2]华能滇东第一发电厂4*600MW脱硫改造电气负荷清单
论文作者:刘希彦,杨名
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：负荷论文; 容量论文; 高压论文; 变压器论文; 电动机论文; 功率论文; 系数论文; 《电力设备》2018年第19期论文;