淺談變電站變壓器容量選擇及經(jīng)濟運行

引言：本文闡述了變電站變壓器經(jīng)濟運行的條件和要求，介紹了變電站變壓器容量選擇的原則，探討了變電站變壓器容量選擇及經(jīng)濟運行的應用。

變壓器經(jīng)濟運行是指在確保安全可靠運行及滿足供電需求的基礎上，對變壓器負載實施經(jīng)濟調(diào)度，最大限度地降低變壓器的電能損耗。在節(jié)能的同時，還能降低運行費用，取得經(jīng)濟效益。因此，通過對變壓器的選擇及經(jīng)濟運行相關情況的研究，對城市電力系統(tǒng)的供電安全可靠性具有重要的意義。

一、變電站變壓器經(jīng)濟運行的條件和要求

1.1 合理調(diào)整變壓器經(jīng)濟運行方式。①分列運行的雙繞組變壓器時，在總供電負載不變的情況下，對二次側(cè)有聯(lián)絡線的應對共用一臺或兩臺分列運行方式進行比較選擇。②并列運行的雙（三）繞組變壓器時，根據(jù)負載特性曲線比較兩條負載特性曲線確定組合變壓器經(jīng)濟運行方式。當負載特性曲線無交點時，選用綜合功率空載損耗較小的變壓器運行。

1.2 合理配置變電站內(nèi)的變壓器運行。新建變電站分期建設，要結合最終規(guī)模和負荷增長情況確定一期變壓器的容量。變壓器的負載率應接近最佳經(jīng)濟運行區(qū)域，一般在75%以下為最佳，若短期內(nèi)不進行擴建，變壓器不宜滿負荷運行。選用變壓器的技術參數(shù)，充分考慮變壓器自身固有的綜合損耗，在負載損耗基本相同時，盡量選用空載損耗小的變壓器。

1.3變壓器經(jīng)濟運行要進行負載經(jīng)濟調(diào)整。雙（三）繞組變壓器分列運行時，應合理分配變壓器間負載，使變壓器總功率損耗最小。對于單獨運行的三繞組變壓器，應通過變壓器二次側(cè)和三次側(cè)繞組負載的合理分配，使變壓器總的綜合功率損耗最小。在總用電量不變的情況下，為降低綜合功率損耗率，應采用調(diào)整變壓器負荷率，調(diào)整變壓器相間不平衡負載和削峰填谷等技術措施。

1.4 變壓器經(jīng)濟運行應在優(yōu)選運行段運行。單臺變壓器經(jīng)濟運行區(qū)平均負載系數(shù)β的上限為1，下限為Pk/Po，（其中Pk為變壓器空載損耗，Po為額定負載損耗）；經(jīng)濟運行區(qū)優(yōu)選運行段的平均負載系數(shù)β的上限為0.75，下限為1.33（Pk/Po）。現(xiàn)在變壓器制造技術水平的不斷提高，變壓器的效率較高，變壓器的空載損耗大幅度降低，變壓器的最佳經(jīng)濟運行負載系數(shù)也在降低。

二、變電站變壓器容量選擇的原則

2.1為滿足供電N-1的可靠性準則，變壓器容量的選擇要考慮事故和檢修狀態(tài)下，減少供電引起的經(jīng)濟損失和對社會的影響；對變電站密集區(qū)，由于變電站之間存在聯(lián)絡供電線路。

2.2變壓器容量選擇要因地制宜，既要考慮變壓器及其配套裝置的一次性投資的節(jié)約，又要考慮國家降損節(jié)能政策和變壓器長期運行中的功率損耗，對新上的變壓器應優(yōu)先選用損耗參數(shù)良好、節(jié)電效果大、經(jīng)濟效益好、投資收回期短的新型變壓器，符合國家相關能效標準。

2.3對一般負荷的變電站，變電站一般裝設兩臺以上變壓器，保證供電運行方式靈活，提高供電可靠性。

2.4變電站變壓器的額定容量應要滿足全部用電設備總負荷的需要，從而能夠在投入后常年經(jīng)濟運行，避免變壓器長期處于過負荷狀態(tài)運行。

三、變電站變壓器容量選擇及經(jīng)濟運行的應用

35kV某變電站，原有兩臺4000kVA主變壓器，主要負荷是鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與居民生活用電等。一般正常負荷達2500kVA，最高可達4000kVA，變電站原有兩臺變壓器并列運行時可以滿足其用電需要。今年又要新增1200kVA負荷，該變電站原有變壓器的容量只能長期并列運行才能滿足需要，因此必須增加變電站變壓器的容量。變電站主變增容改造時，方案一：在原有兩臺主變的情況下再增加1臺4000kVA變壓器，隨負荷變化并列或停運1～2臺變壓器；方案二：將其中一臺4000kVA主變壓器換成一臺6300kVA變壓器。

3.1變電站變壓器增容方案一：擴建新間隔，增加一臺4000kVA的主變，最大負載5200kVA時進行運行分析論證。

①當原兩臺變壓器并列運行，變壓器的負載系數(shù)β=S/Sn=5200kVA/8000kVA=65%。兩臺變壓器并列運行時的有功損耗分別為：⊿P1=P01+β2PK1=4.56kW+β229.19kW=16.89kW。

⊿P2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=16.86kW。總損耗功⊿P=⊿P1+⊿P2=33.75kW，同時也可得出乙變（2#）的損耗特性優(yōu)于甲變（1#）。②若增加第三臺變壓器，則變壓器的負載系數(shù)β=S/Sn=5200kVA/12000kVA=43.3%。三臺變壓器并列運行時的有功損耗分別為：ΔP1=P01+β2PK1=4.56kW+β229.19kW=10.03kW。 ΔP2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=9.94kW。

ΔP3=P03+β2PK3=5.15kW+β232kW=11.15kW。總損耗功：ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3=31.12kW。三臺變壓器運行較原兩臺運行每年節(jié)約電能：A1=T×ΔP=8760h×（33.75-31.12）kW=23039kWh。

3.2變電站變壓器增容方案二：若更換其中一臺4000kVA變壓器為一臺6300kVA變壓器，最大負載為5200kVA時運行分析論證。

①若單臺SZ9-6300/35的變壓器運行時：其負載系數(shù)β=S/Sn=5200kVA/6300kVA=82.54%。變壓器的有功損耗ΔP1=P0+β2PK=7.3kW+β241kW=101.69kW。②若兩臺變壓器并列運行時：其負載系數(shù)β=S/Sn=5200kVA/10300kVA=50.5%。由上述分析可知，乙變（2#）的損耗特性優(yōu)于甲變（1#），故選擇用6300kVA變壓器替換甲變（#1）。兩臺變壓器的有功損耗分別為ΔP1=P01+β2PK1=7.3kW+β241kW=17.75kW。ΔP2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=11.93kW。總功率損耗ΔP=⊿P1+ΔP2=29.68kW。該方案兩臺變壓器運行較原兩臺運行每年節(jié)約電能為A2=T×ΔP=8760h×（33.75-29.68）kW=35653.2kWh。

3.3由以上兩方案分析可知：①方案二中單臺SZ9-6300/35的變壓器運行時的功率損耗高于兩臺變壓器并列運行時的損耗，故盡量采用兩臺主變并列運行比較經(jīng)濟；并列運行時，方案二比方案一能每年節(jié)約電能為：A=A2-A1=12614kWh，節(jié)約電能產(chǎn)生的經(jīng)濟效益十分可觀。②從投資上看，1臺6300kVA變壓器大約需35萬元，比購1臺4000kVA變壓器多花15萬元。但反之又節(jié)省了1臺4000kVA變壓器約20萬元，加之省去一次架構、二次保護、熔斷器、隔離開關、斷路器等約30萬元，方案二總投資比方案一少35萬元，用這筆差價資金是完全可以解決6300kVA變壓器的一次開關保護和二次保護及互感器、斷路器的更換問題。這樣，采用方案二不僅降低了變壓器的電能損耗，也大大提高了變壓器的保護水平，而且還節(jié)省了大量的投資。

結束語

變壓器容量的合理選擇是變電站建設運行中非常重要的環(huán)節(jié)。在實際工作中，要提前計算變電站變壓器的容量，為變電站適當選擇變壓器的臺數(shù)和容量，加強對變壓器經(jīng)濟運行過程中各環(huán)節(jié)的監(jiān)控，從而更好地發(fā)揮出變壓器節(jié)能的功能，確保變壓器的安全可靠經(jīng)濟運行。

參考文獻

[1]黃向前.淺談變電所的變壓器經(jīng)濟運行[J].電網(wǎng)技術.2010.

[2]胡景生.變壓器經(jīng)濟運行[M].北京：中國電力出版社.2011.

（作者單位：國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司）

作者簡介

韓文軍，男，漢族，大學本科，1977年出生，工程師，現(xiàn)從事電力工程技術規(guī)劃設計工作。