配變經濟運行的選型標準研究

吳彧

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722121

摘要：配電變壓器是電網中分布最廣、數量最多的電氣設備之一。配變的節能運行效果對整個電網的經濟運行起到十分關鍵的作用。一直以來，一般以選擇更高級別的配變來達到更好的節能效果。本文通過對配變損耗的組成進行分析，利用廣東電網理論計算系統進行仿真計算，總結出各類常見變壓器類型的經濟運行區的負載率區間，同時對不同型號不同容量的配變進行替換，并逐一驗證計算，得出在某些特定情況下，選擇特定類型和特定型號的配變更具經濟性的結論，根據計算分析結果。最后對傳統的配變經濟運行選型標準進行補充完善，形成更為完整的配變經濟運行的選型標準，為配電網的規劃建設提供指導。

關鍵詞：經濟運行；線損；配變；選型

隨著全社會節能環保意識的提高，供電企業對設備的節能降損越來越重視，一方面，設備的經濟運行可以給企業減少損耗，帶來經濟效益，另一方面，設備的經濟運行可以減少電能浪費，是社會實現節能環保轉型的一項重要舉措。配電網直接面向千家萬戶，配網中的設備最多，且分布最廣，而配變就是配網中重要的組成部分。配變型號越高，節能效果越好。[1]但運行損耗還于配變的實際容量選擇相關，在不同的運行負荷和不同場合下，應綜合考慮配變型號及容量兩個因素，本文通過對配變類型的選取及配變容量的選取進行計算分析，探討研究配變經濟運行的選型標準。

1 配變損耗構成

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荷無關；另一類是負載損耗，主要是由繞組電阻產生，即銅損，該類損耗與負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負載為額定負載損耗；η為變壓器負載率。

不同等級型號的變壓器具有不同的空載損耗和負載損耗參數，對于一定負荷的變壓器，不同容量的配變具有不同的負載率，因此影響變壓器損耗的因素主要是配變壓器的等級型號和配變的容量。[2]

2 基于經濟運行的配變選型分析

配變經濟運行時，配變損耗是最低的，由（1）式可知，配變的負荷越低，損耗越低。由于實際負荷是波動的，本文研究的經濟運行是指在在一定負荷下，損耗最低的狀態，即線損率最低時的狀態。下面重點對影響配變經濟運行的兩個因素的選取做分析。

2.1配變類型選取

目前常見的配變類型主要有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變壓器，而負載損耗與非晶合金變壓器相當，在相同負載率下，非晶合金變壓器呈現低損耗特性。因此正常情況下，選取非晶合金變壓器的線損率更低。

在采購中，非晶合金變壓器造價更高，對于負載率較高的變壓器，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，利用廣東電網線損理論計算系統進行仿真計算驗證。

選取SH15500進行計算，設定負載率為70%，比較其更換為S11630/10、S11800/10變壓器的損耗情況，計算結果如下表所示：

通過以上分析計算可知，對于負載率較高的非晶合金變壓器，更換更大容量常規變壓器后，損耗更低。且根據《南方電網公司電網工程主要設備材料信息價》，S11630/10采購價格略低于SH15500，因此在負載率較高的情況下，選取高一級容量的常規變壓器是更為合理的。

綜上所述，基于經濟運行的條件下，對于負載率較低的情況，選用非晶合金變壓器具有較好的經濟性；但負載率較高時，則在綜合采購價格的條件下，選取更大容量的常規變壓器更具經濟性。

2.2 配變容量的選取

根據（1）式，利用計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際負荷。

其中△P%為配變線損率，P負荷為變壓器的所帶負荷。

解上式一元二次方程可知，當

時，即實際負載損耗等于空載損耗時候對應的負載率，變壓器線損率最小。由此可知，當配變處于最佳負載率的時，線損率最小，高于或低于最佳負載率線損率都出現上升。因此一般情況下，變壓器容量選取時，只要確保運行后的負載率處在最佳負載率附近，即可達到經濟運行的效果。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行計算，結果如下：

通過分析以上數據，非晶合金變壓器在平均負載率為20%～25%之間時網損率最低。S7變壓器經濟運行時的最佳負載率范圍為35%～40%，S9變壓器最佳負載率范圍為40%～45%，SC（B）9變壓器最佳負載率范圍為50%～55%，S11變壓器最佳負載率范圍為35%～40%，S13變壓器最佳負載率范圍為25%～35%。非晶合金變壓的最佳負載率區間最低，其次是S13、S7、S11、S9，最佳負載率區間最高的是SC（B）型的變壓器。

由于非晶合金變壓器采購較高，但降損效果好，考慮一種替換的情況：若處于相同負荷下，負載率40%～60%的常規變壓器更換為低一級容量的非晶合金變壓器，損耗是否更小，通過以下計算進行驗證。

設定負荷200kW，功率因數為1.00，選取常規變壓器容量為500kVA，對比采用S11500/10與SH15400、SH15315變壓器的網損情況，計算結果如下表。

分析可知，負載率為50%的SH15400變壓器的損耗損低于S11500/10的常規變壓器，而負載率為63.49%的SH15315的損耗則高于S11500/10常規變壓器。因此，在非晶合金變壓器選取時，在負載率較低的情況，則選取低一級容量的非晶合金變壓器比常規變壓器更具經濟性。但是，在常規變壓替換成的非晶合金變壓器時，需考慮電網運行的靈活性，確保充分的容量裕度，非晶合金變壓器的負載率選取不可過高，同時由于非晶合金材料鐵芯容易出現磁飽和，因此不宜長時間處于過載的情況。[3]

3 配變經濟運行的選型標準

結合常規變壓的選型技術要求，結合以上對變壓器等級型號及容量選取的分析，特別是對非晶合金變壓器替換驗證計算的結果，完善補充了基于配變經濟運行的配變選型標準。

（1）配電變壓器宜采用三相（單相）、雙線圈、油浸式、有載調壓或無勵磁調壓、自冷或自然油循環風冷、低損耗變壓器。冷卻方式優先采用自冷。

（2）變壓器類型的選?。簝炏炔捎梅蔷Ш辖鹱儔浩?，根據采購資金，選擇更高型號的配變具有更好的節能特性，但對于有有過載要求的場合，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摵汕闆r，按照變壓器20%～25%的最佳平均負載率選取變壓器容量，并可適當提高平均負載率。在對于負載率較低的情況，選用非晶合金變壓器具有較好的經濟性；但負載率較高時，則在綜合采購價格的條件下，選取大一級容量的常規變壓器比非晶合金變壓器更具經濟性。

（4）常規變壓器容量選?。阂罁摵汕闆r，按照S7變壓器經濟運行時35%～40%的平均負載率區間，S9變壓器40%～45%的平均負載率區間，SC（B）9變壓器50%～55%的平均負載率區間，S11變壓器35%～40%的平均負載率區間，S13變壓器25%～35%的平均負載率區間，相應選取變壓器容量。在平均負載率較低的情況，則選取低一級容量的非晶合金變壓器比常規變壓器更具經濟性。

4 結論

根據常規的選型經驗，非晶合金變壓器具有更好的經濟性，具體應根據負荷情況、應用場合及成本資金等情況進行選取.通過計算分析，在平均負載率較大的條件下，高一級容量的常規變壓器在節能特性和成本對比上均優于非晶合金變壓器，而在平均負載率較低的情況，則選取低一級容量的非晶合金變壓器比常規變壓器更具經濟性。在進行配變選型時可參照以上完善后的配變經濟運行的選型標準開展工作。

參考文獻：

[1]齊曉波.電力變壓器經濟運行分析[J].陜西電力，2010（3）.

[2]胡景生.變壓器經濟運行[M].北京：中國電力出版社，1999.

[3]劉增博，等.非晶合金變壓器節能效果研究[J].電氣技術，2014.06.

[4]李穎峰，等.非晶合金變壓器的節能效果及應用[J].電力需求測管理，2009.05.