有關電網改造中10kV配電變壓器容量選擇的幾點看法

佛山市順德區江南電力安裝工程有限公司 廣東佛山 522031

摘要：近年來，為了促進電網的日常高效安全運行，我國很多地區都開展了電網改造工作，主要工作內容便是對高能耗的變壓器進行更換，工作的關鍵環節便是變壓器的容量選擇。配電變壓器容量的選擇，要求規劃的負荷選擇標稱容量要大于計算負荷的變壓器，在滿足技術要求的同時，還要具有較好的經濟性。因此，本文就10kV 配電變壓器容量的選擇及其經濟效益進行分析。

關鍵詞：電網改造；10kV 配電變壓器；效益方程；經濟效益

改革開放以來，我國人們平均生活水平有了質的提高，科學技術的更新進步推動著我們進入了一個嶄新的電氣化時代。隨著人們對電網的需求的不斷提升，我國進行了大規模的電網建設與改造，在這個過程中使用的大量配電變壓器由于其容量不同直接關系著電網建設工程的經濟性與安全性。因此，配電變壓器容量選擇不僅關系著整個配電系統的正常運行，還對日常運行的經濟效益產生影響。本文從10kV配電系統的安全及高效角度，根據10kV 配電變壓器效益方程，對其配電變壓器的選擇進行分析，確定10kV 配電變壓器的最佳經濟容量區間，從而更好的進行10kV 配電變壓器容量的選擇。

一、10kV 配電變壓器的損耗方式與容量選擇

空載損耗和變動損耗是配電變壓器主要的兩種損耗方式，其中空載損耗也可以稱之為鐵損耗，是指當變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率，其值不隨著負荷的變化而變化；變動損耗也可以稱之為銅損耗，發電機繞組中的損耗包括基本銅損耗和附加銅損耗兩部分。基本銅損耗是電流流過定子繞組和轉子繞組在導線電阻上產生的損耗；附加銅損耗為交流電在定子繞組上因趨膚效應和鄰近效應作用引起的額外損耗以及定子繞組各股線之間的循環電流引起的雜散銅損耗，其值將隨著負荷的變化而變化。因此，配電變壓器容量的選擇將直接影響配電變壓器的損耗，當配電變壓器容量的選擇較小時，其空載損耗、投資與維護費用等均相對較小，但其變動損耗將有所提升；當配電變壓器容量的選擇較大時，其空載損耗、投資與維護費用等均相對較大，但其變動損耗將有所降低。配電變壓器將存在一個最佳經濟容量區間，其容量選擇在此區間內，將保證變壓器的高效運行，同時也能夠獲得最大化的經濟效益。

二、10kV 配電變壓器的效益方程

在滿足正常負荷的情況下，使變壓器長期運行效益最大化，通過這樣的方式確定10kV 配電變壓器的經濟容量。10kV 配電變壓器的效益為ΔF，其效益方程可以表示為：ΔF=F（Sn，S，τ，D，λ，Cz，Cw）。在此公式中，Sn 代表的是變壓器的額定容量；S 代表的是變壓器的負荷；τ 表示的是變壓器最大功率損耗時間；D 表示的是變壓器的無功損耗在配電網輸送過程中有功損耗折算的系數；λ 表示的是變壓器的空載損耗與變動損耗的電價；Cz 表示的是變壓器的總投資折算的年費用；Cw 表示的是變壓器的年維護的費用。可見變壓器的經濟效益與變壓器的容量、變壓器的負荷、變壓器的投資與維修費用等諸多方面都有關聯。當變壓器的容量增大時，與其相關的空載損耗、投資費用、維修費用等均將有所變化。

三、10kV 配電變壓器最佳經濟容量區間的確定

配電變壓器選擇中除應按技術原則確定配電變壓器的容量外，同時還應考慮經濟因素，即使變壓器長期運行的效益最大化。配電變壓器經濟容量與負荷的最大功率損耗時間有關，如附圖曲線所示。配電變壓器經濟容量隨最大負荷利用時間、功率因數等的不同而不同。最大負荷利用時間越大，對應的變壓器經濟容量選擇就越大，反之亦然。對應最大功率損耗時間較小時的配電變壓器容量選擇，首先應考慮按技術原則和在考慮了變壓器過負荷能力的基礎上按經濟方法確定變壓器容量。即當經濟與安全矛盾較大時，應按安全要求選擇容量。同時，在我國，配電變壓器的投入使用10 年左右將被替換，將配電變壓器的維修費用確定為1.5%，將配電變壓器的年平均運行時間確定為8600h，將配電變壓器的平均電價確定為0.49 元/kWh，因此，根據附圖進行分析：

由附圖可知，在規劃期內，其負荷容量為150kVA，主要的負荷為城市生活用電，最大的負荷利用時間為4500h，最大功率損耗時間為2000h，此時的10kV 配電變壓器的容量選擇可以為160kVA，既能夠滿足技術要求，同時還符合經濟需求；當最大的負荷利用時間為5000h，最大功率損耗時間為3500h 時，此時的10kV 配電變壓器的容量選擇應為200kVA，這樣才能滿足技術與經濟的需求。在規劃期內，如果主要的負荷為農村生活照明用電，其最大的負荷利用時間為2500h，最大功率損耗時間為1500h，此時的10kV 配電變壓器的容量選擇應為125kVA，才能實現經濟效益最大化的目標。同時，從附圖 可知，10kV 配電變壓器的最大負荷利用時間相對較大時，其最大功率損耗時間也將較大，此時，10kV配電變壓器的容量選擇要根據經濟容量進行選擇；但當10kV配電變壓器的最大負荷利用時間相對較小時，其最大功率損耗時間也將相對較小，此時，10kV 配電變壓器的容量選擇要在滿足技術要求的基礎上，根據經濟效益進行選擇。在電網改造過程中，配電變壓器容量的選擇，要堅持其技術原則，同時也要堅持經濟原則，唯有將二者進行綜合的考量，才能保證變壓器的高效、長期運行，才能促進變壓器經濟效益最大化目標的實現。從附圖 中可知，10kV 配電變壓器的容量選擇與最大功率損耗時間有著直接的關系，同時，10kV 配電變壓器的經濟容量選擇也將受最大負荷利用時間與功率因數等因素的影響，當最大負荷利用時間較大時，10kV 配電變壓器的經濟容量選擇將較大；當最大負荷利用時間較小時，10kV配電變壓器的經濟容量選擇將較小。當最大功率損耗時間相對較小時，10kV 配電變壓器的經濟容量選擇要保證其技術需求，唯有變壓器具有一定的負荷能力基礎之際，10kV 配電變壓器的容量才能依照經濟方法進行選擇；當10kV 配電變壓器容量的選擇存在經濟性和安全性相矛盾之際，需要根據其安全性要求進行容量選擇。

四、結束語

10kV 配電變壓器容量的選擇直接關系著電網改在的安全性、技術性與經濟性，電網改造中大量使用配電變壓器，其容量的選擇，往往只注重技術原則而忽視變壓器長期運行的經濟性問題。配電變壓器容量選擇，不僅要按技術原則，更應注重變壓器長期運行的經濟效益，并對變壓器效益方程及影響因素等作了推導和分析，最后給出了配電變壓器最佳經濟容量的選擇方法。

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