配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的選型標(biāo)準(zhǔn)研究

吳彧

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722121

摘要：配電變壓器是電網(wǎng)中分布最廣、數(shù)量最多的電氣設(shè)備之一。配變的節(jié)能運(yùn)行效果對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到十分關(guān)鍵的作用。一直以來(lái)，一般以選擇更高級(jí)別的配變來(lái)達(dá)到更好的節(jié)能效果。本文通過(guò)對(duì)配變損耗的組成進(jìn)行分析，利用廣東電網(wǎng)理論計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，總結(jié)出各類常見(jiàn)變壓器類型的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的負(fù)載率區(qū)間，同時(shí)對(duì)不同型號(hào)不同容量的配變進(jìn)行替換，并逐一驗(yàn)證計(jì)算，得出在某些特定情況下，選擇特定類型和特定型號(hào)的配變更具經(jīng)濟(jì)性的結(jié)論，根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果。最后對(duì)傳統(tǒng)的配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行選型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充完善，形成更為完整的配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的選型標(biāo)準(zhǔn)，為配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；線損；配變；選型

隨著全社會(huì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的提高，供電企業(yè)對(duì)設(shè)備的節(jié)能降損越來(lái)越重視，一方面，設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可以給企業(yè)減少損耗，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，另一方面，設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可以減少電能浪費(fèi)，是社會(huì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)型的一項(xiàng)重要舉措。配電網(wǎng)直接面向千家萬(wàn)戶，配網(wǎng)中的設(shè)備最多，且分布最廣，而配變就是配網(wǎng)中重要的組成部分。配變型號(hào)越高，節(jié)能效果越好。[1]但運(yùn)行損耗還于配變的實(shí)際容量選擇相關(guān)，在不同的運(yùn)行負(fù)荷和不同場(chǎng)合下，應(yīng)綜合考慮配變型號(hào)及容量?jī)蓚€(gè)因素，本文通過(guò)對(duì)配變類型的選取及配變?nèi)萘康倪x取進(jìn)行計(jì)算分析，探討研究配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的選型標(biāo)準(zhǔn)。

1 配變損耗構(gòu)成

變壓器的損耗可分為兩類，一類是空載損耗，由于損耗由變壓器鐵芯產(chǎn)生，包括磁滯損耗和渦流損耗，即鐵損，該類損耗與變壓器所帶的負(fù)荷無(wú)關(guān)；另一類是負(fù)載損耗，主要是由繞組電阻產(chǎn)生，即銅損，該類損耗與負(fù)荷電流的平方成正比。

式中：ΔP為總損耗；P空為額定空載損耗；P負(fù)載為額定負(fù)載損耗；η為變壓器負(fù)載率。

不同等級(jí)型號(hào)的變壓器具有不同的空載損耗和負(fù)載損耗參數(shù)，對(duì)于一定負(fù)荷的變壓器，不同容量的配變具有不同的負(fù)載率，因此影響變壓器損耗的因素主要是配變壓器的等級(jí)型號(hào)和配變的容量。[2]

2 基于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的配變選型分析

配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，配變損耗是最低的，由（1）式可知，配變的負(fù)荷越低，損耗越低。由于實(shí)際負(fù)荷是波動(dòng)的，本文研究的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在在一定負(fù)荷下，損耗最低的狀態(tài)，即線損率最低時(shí)的狀態(tài)。下面重點(diǎn)對(duì)影響配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的兩個(gè)因素的選取做分析。

2.1配變類型選取

目前常見(jiàn)的配變類型主要有S7、S9、S11、SCB，SH15，其中S7屬于高損配變，正逐步淘汰，SH15系列屬于非晶合金變壓器，具有良好的低損耗的特性，非晶合金變壓器空載損耗顯著低于常規(guī)變壓器，而負(fù)載損耗與非晶合金變壓器相當(dāng)，在相同負(fù)載率下，非晶合金變壓器呈現(xiàn)低損耗特性。因此正常情況下，選取非晶合金變壓器的線損率更低。

在采購(gòu)中，非晶合金變壓器造價(jià)更高，對(duì)于負(fù)載率較高的變壓器，考慮一種替換的情況：若采用更高容量的常規(guī)變壓器代替非晶合金變壓器，是否線損率更低，利用廣東電網(wǎng)線損理論計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算驗(yàn)證。

選取SH15500進(jìn)行計(jì)算，設(shè)定負(fù)載率為70%，比較其更換為S11630/10、S11800/10變壓器的損耗情況，計(jì)算結(jié)果如下表所示：

通過(guò)以上分析計(jì)算可知，對(duì)于負(fù)載率較高的非晶合金變壓器，更換更大容量常規(guī)變壓器后，損耗更低。且根據(jù)《南方電網(wǎng)公司電網(wǎng)工程主要設(shè)備材料信息價(jià)》，S11630/10采購(gòu)價(jià)格略低于SH15500，因此在負(fù)載率較高的情況下，選取高一級(jí)容量的常規(guī)變壓器是更為合理的。

綜上所述，基于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件下，對(duì)于負(fù)載率較低的情況，選用非晶合金變壓器具有較好的經(jīng)濟(jì)性；但負(fù)載率較高時(shí)，則在綜合采購(gòu)價(jià)格的條件下，選取更大容量的常規(guī)變壓器更具經(jīng)濟(jì)性。

2.2 配變?nèi)萘康倪x取

根據(jù)（1）式，利用計(jì)算出損耗除以總的供電量即可得到線損率，其中總的供電量等于總損耗加上實(shí)際負(fù)荷。

其中△P%為配變線損率，P負(fù)荷為變壓器的所帶負(fù)荷。

解上式一元二次方程可知，當(dāng)

時(shí)，即實(shí)際負(fù)載損耗等于空載損耗時(shí)候?qū)?yīng)的負(fù)載率，變壓器線損率最小。由此可知，當(dāng)配變處于最佳負(fù)載率的時(shí)，線損率最小，高于或低于最佳負(fù)載率線損率都出現(xiàn)上升。因此一般情況下，變壓器容量選取時(shí)，只要確保運(yùn)行后的負(fù)載率處在最佳負(fù)載率附近，即可達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。利用公式（3），選取常用的S7、S9、SCB9、S11、S13、SH15變壓器的常用容量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

通過(guò)分析以上數(shù)據(jù)，非晶合金變壓器在平均負(fù)載率為20%～25%之間時(shí)網(wǎng)損率最低。S7變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)的最佳負(fù)載率范圍為35%～40%，S9變壓器最佳負(fù)載率范圍為40%～45%，SC（B）9變壓器最佳負(fù)載率范圍為50%～55%，S11變壓器最佳負(fù)載率范圍為35%～40%，S13變壓器最佳負(fù)載率范圍為25%～35%。非晶合金變壓的最佳負(fù)載率區(qū)間最低，其次是S13、S7、S11、S9，最佳負(fù)載率區(qū)間最高的是SC（B）型的變壓器。

由于非晶合金變壓器采購(gòu)較高，但降損效果好，考慮一種替換的情況：若處于相同負(fù)荷下，負(fù)載率40%～60%的常規(guī)變壓器更換為低一級(jí)容量的非晶合金變壓器，損耗是否更小，通過(guò)以下計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。

設(shè)定負(fù)荷200kW，功率因數(shù)為1.00，選取常規(guī)變壓器容量為500kVA，對(duì)比采用S11500/10與SH15400、SH15315變壓器的網(wǎng)損情況，計(jì)算結(jié)果如下表。

分析可知，負(fù)載率為50%的SH15400變壓器的損耗損低于S11500/10的常規(guī)變壓器，而負(fù)載率為63.49%的SH15315的損耗則高于S11500/10常規(guī)變壓器。因此，在非晶合金變壓器選取時(shí)，在負(fù)載率較低的情況，則選取低一級(jí)容量的非晶合金變壓器比常規(guī)變壓器更具經(jīng)濟(jì)性。但是，在常規(guī)變壓替換成的非晶合金變壓器時(shí)，需考慮電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，確保充分的容量裕度，非晶合金變壓器的負(fù)載率選取不可過(guò)高，同時(shí)由于非晶合金材料鐵芯容易出現(xiàn)磁飽和，因此不宜長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)載的情況。[3]

3 配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的選型標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合常規(guī)變壓的選型技術(shù)要求，結(jié)合以上對(duì)變壓器等級(jí)型號(hào)及容量選取的分析，特別是對(duì)非晶合金變壓器替換驗(yàn)證計(jì)算的結(jié)果，完善補(bǔ)充了基于配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的配變選型標(biāo)準(zhǔn)。

（1）配電變壓器宜采用三相（單相）、雙線圈、油浸式、有載調(diào)壓或無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓、自冷或自然油循環(huán)風(fēng)冷、低損耗變壓器。冷卻方式優(yōu)先采用自冷。

（2）變壓器類型的選?。簝?yōu)先采用非晶合金變壓器，根據(jù)采購(gòu)資金，選擇更高型號(hào)的配變具有更好的節(jié)能特性，但對(duì)于有有過(guò)載要求的場(chǎng)合，則不宜采用非晶合金變壓器。

（3）非晶合金變壓器容量選?。阂罁?jù)負(fù)荷情況，按照變壓器20%～25%的最佳平均負(fù)載率選取變壓器容量，并可適當(dāng)提高平均負(fù)載率。在對(duì)于負(fù)載率較低的情況，選用非晶合金變壓器具有較好的經(jīng)濟(jì)性；但負(fù)載率較高時(shí)，則在綜合采購(gòu)價(jià)格的條件下，選取大一級(jí)容量的常規(guī)變壓器比非晶合金變壓器更具經(jīng)濟(jì)性。

（4）常規(guī)變壓器容量選取：依據(jù)負(fù)荷情況，按照S7變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)35%～40%的平均負(fù)載率區(qū)間，S9變壓器40%～45%的平均負(fù)載率區(qū)間，SC（B）9變壓器50%～55%的平均負(fù)載率區(qū)間，S11變壓器35%～40%的平均負(fù)載率區(qū)間，S13變壓器25%～35%的平均負(fù)載率區(qū)間，相應(yīng)選取變壓器容量。在平均負(fù)載率較低的情況，則選取低一級(jí)容量的非晶合金變壓器比常規(guī)變壓器更具經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

根據(jù)常規(guī)的選型經(jīng)驗(yàn)，非晶合金變壓器具有更好的經(jīng)濟(jì)性，具體應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況、應(yīng)用場(chǎng)合及成本資金等情況進(jìn)行選取.通過(guò)計(jì)算分析，在平均負(fù)載率較大的條件下，高一級(jí)容量的常規(guī)變壓器在節(jié)能特性和成本對(duì)比上均優(yōu)于非晶合金變壓器，而在平均負(fù)載率較低的情況，則選取低一級(jí)容量的非晶合金變壓器比常規(guī)變壓器更具經(jīng)濟(jì)性。在進(jìn)行配變選型時(shí)可參照以上完善后的配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的選型標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作。

參考文獻(xiàn)：

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