浅论10KV高压冷水机组的节能性分析

摘要通过对10kv高压大容量冷水机组与380V低压冷水机组在工程应用中的方案比较，阐述了10KV高压大容量冷水机组在大型工程中应用中的特点和优点,从数据计算中得出冷水机组选择的最佳方案。对大型中央空调系统冷水机组选择提出了建议，以期提高设计人员对大型中央空调系统冷水机组在经济性及节能性问题等方面选择的重视程度。

关键词10KV高压大容量冷水机组经济性节能性

中图分类号：TE08文献标识码： A

0.引言

随着我国经济飞跃发展，越来越多的大型商业楼宇及各种功用建筑屹立而起的同时需要采用制冷机组。因在较大型建筑中低压冷水机组作为楼宇中的用电大户，启动时的冲击电流会对电网造成较大冲击，影响建筑内其余用电设备的正常运行。较大面积所需冷水机组容量大，这种冲击会更加明显，解决这一问题的一种有效办法即是采用高压驱动机组。用以保证电网稳定、众多用电设备的正常运行。

根据中华人民共和国工业用电规程规定，在电机容量大于200KW时，电力驱动设备宜选用高压电机。我国电网标准供电电压为10kV/3pH/50Hz，离心式冷水机组又适合采用高压电机，所以现在市场上采用高压电机冷水机组的用户已经越来越多。直接采用高压电机可省去变压器等电器设备投资，减少变压器的运行损耗。高压电机的启动电流远小于380V电机，可以采用直接启动，其变配电设备、备用发电机的容量可以远小于380V电机，大大减少用户综合投资，也大大减少有色金属材料的使用量。

1.某工程高、低压冷水机组选择方案

冷水机组的组合方案(以某工程单个冷水机房总制冷量为5000TR计算)

方案A）380V冷水机组：5台，1000TR离心机(以YKR2R2K45DHG为例)即1000TR*5

方案B）10KV冷水机组：3台，2000TR离心机(以YKR2R2K45DHG为例)*2+ 1000TR离心机 (以YKKQK3H95CWG为例)

2.两种选择方案电气系统示意图

2.1 380V冷水机组

2.2 10KV冷水机组

从以上电气系统土可以看出，10kv驱动方式直接由主电源通过启动柜接入主机即可； 380kv驱动方式需要中间设备最多，系统复杂，电气控制复杂，维护费用较高。10kv驱动方式系统简单，增加了系统的安全可靠性，同时减少了维护费用。

3两种选择方案电气参数比较

从上表数据可知，10KV电机满载电流分别为88A，远远小于380V电机满载电流1124A，节约运行费用。启动电流远远小于380V电机，减少了对电网的冲击，使对其它用电设备的影响减小到最少，延长了各用电设备的寿命。

4两种选择方案初投资对比：

设备及附助设施投资比较表 单位：RMB

10KV方案比380V方案初投资节省124.6万元，380V驱动比10KV驱动增加了4台变压器系统，费用增加却很多，并不节约电能，经济性差。

5 两种选择方案运行费用――变压器损耗计算

5.1 NPLV概念引入

由于冷水机组大部份的运行时间内都是处于在部份负荷状况，全年只有少数时间处于满负荷及最低负荷，大部份时间在中负荷情况。因此机组的耗电及其能效要按一个叫综合部份负荷值来考虑。美国空调制冷学会（ARI）通过大量资料定出如下之综合部份负荷IPLV或NPLV计算公式： 1

IPLV= ――――――――――――――――――――

0.01+ 0.42+ 0.45 + 0.12

A B C D

其中：A=100%负荷时的KW/ton

B= 75%负荷时的KW/ton

C= 50%负荷时的KW/ton

D= 25%负荷时的KW/ton

查得如下参数：

5.2 变压器的损耗计算（按照中华人民共和国国家标准GB/T10228）

计算公式：

ΔWT＝ΔW0+ΔWK

ΔW0＝ΔP0×T×10-3

ΔWK＝ΔPK××τ

式中：ΔWT ，变压器总损耗（KWH）

ΔP0（W），变压器之铁损（KWH）

ΔWK（W），变压器之铜损（KWH）

Sjs，变压器之计算负荷（KVA）

Sr，变压器之额定容量（KVA）

τ，冷水机组运行时间，（Hr），本项目全年运行4个月，每月30天，每天10小时，即4×30×10=1200小时

T，变压器年运行时间，（Hr），为365×24＝8760Hr

引入IPLV概念后，取：

Sjs=Szh=

Szh：变压器之全年平均负荷

RT：机组最大负荷，1000RT

COSφ：冷水机组平均功率因数，取0.75

变压器型号：SCB-1250/10

参数如下：Sr＝1250KVA

ΔP0=2100W

ΔPK=10500W

Szh＝1000×0.543/0.75=724KW

ΔWK＝10500××1200×10-3＝4227KWH

ΔP0＝2100×8760×10-3＝18396KWH

ΔWT＝ΔW0+ΔWK=4227+18396＝22623KWH

方案A与方案B相比少4台变压器，4台变压器年电能损失费用22623KWH×4=90492KWH

5.3 变压器年电能损失费用

供电局规定普通工业用电为0.7元/KWH

故电能损失费用每年为90492×0.7=63344元

6综合比较：

从上表可知，采用10KV驱动较380V驱动投资节省124.6万元，并且每年可节省电费6.3万元，节约电能，因此无论一次投资及年电能损耗用10KV都是较好的选择。

7总结：

7.1在电机容量大于200KW时，用380V时电流过大导线截面大大增加，导致制造工艺困难，成本上升。所以按北京建工部，建筑电气设计手册建议凡220KW及以上的马达，条件允许及经济合理时宜选用10KV电机。从冷机整体初投资的经济性、冷机长期运行电费的经济性以及其他供电和用电设备的可靠性来综合考虑，适宜采用高压电机冷水机组的方案，该方案充分考虑了系统的简便性、适应性及节能性各个方面，并有效解决冷水机组启动时对电网存在较大冲击的问题。

7.2如使用0.38，3或6KV电动机时要增加10KV的降压变压器、高压柜、控制柜、配电设施，此外更有变压器的电能损耗及增容费等，从而大幅增加了投资及运行管理费用。

参考文献

1.陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》（第二版）北京中国建筑工业出版社 2008

2.电子工业部第十设计研究院《空气调节设计手册》（第二版）北京中国建筑工业出版社 2005

3.彦启森，石文星，田长青 编著《空气调节用制冷技术》（第四版）北京中国建筑工业出版社2010

4.任元会等编著《工业与民用配电设计手册》（第三版）北京中国电力出版社2010