淺談重、過載配電變壓器治理

李錦飛

（國網山東省電力公司曹縣供電公司，山東 曹縣　274400）

電網信息智能監控技術的應用和電網技術的進步給電網的發展帶來了幫助，但是隨著電力用戶用電需求的多樣化以及用電負荷的迅速增長，電網的供電能力仍然受到了嚴峻挑戰，不斷出現的重、過載配電變壓器便是這一矛盾的縮影。治理重、過載配變要從電網實際情況出發，分別從技術和管理層面采取措施。

1　梳理系統采集信息，排除異常數據

當前智能配電網運行監控平臺等系統已被推廣應用，并取得了良好效果，通過采集系統可以隨時查看配電配變、用戶的負荷、電流、電壓的實時和歷史數據，給配電網的管理運維帶來了很大方便，但在使用中要注意對數據進行甄別篩選。以我縣2017年2月份智能配電網運行監控平臺采集數據為例，系統顯示全縣共有 58臺配變出現重載或者過載。通過現場核實發現，共有董莊2號等9臺配變平臺維護容量與實際運行容量不一致，實際容量為200kVA、100kVA而平臺上維護為100kVA、50kVA，導致以上配變實際上未出現重載而平臺統計為重載，經查實是因為以上配變改造后未及時更新平臺數據。因此，對于配變重、過載問題，需要首先核實配變容量、變比等信息，確定相關配變運行的真實情況。

2　分析配變運行數據，找出運行管理問題

配變重、過載現象的發生，除了用電負荷升高、配變容量小這一技術層面原因外，還有可能是配變運行管理不善導致，這其中尤以配變三相不平衡原因為主。造成配網三相不平衡的原因主要有：低壓接線隨意性大、單相用戶容量增長不可控、低壓單相負載運行隨機性高、負荷季節性變化等[1]。通過對上述 58臺配變三相電流、電壓數據進行分析發現，有21臺配變存在嚴重的三相不平衡問題，三相不平衡問題會導致線路損耗增加、配變出力減少、產生零序電流、影響設備安全運行等諸多問題。如10kV安莊1號配變，容量200kVA，額定電流288.7A，而 A、B、C三相電流值分別為 88.7A、155.8A、264.5A，三相不平衡度達到了 66.7%。針對三相不平衡原因導致的配變重載問題，首先應從運行管理方面進行解決。為此，要分析各相接帶負荷情況，根據負荷性質、大小等因素對不對稱負荷進行優化調整，合理分配各相負荷，使三相不平衡度控制在10%以下。對供電接線方式不合理現象（如部分街道采取單相供電等造成的三相不平衡），則需要對現有線路進行改造，以優化供電接線方式。

3　科學提出并落實配變改造或新建方案

對于確屬用戶負荷增長造成的配變重、過載，無法通過調整三相不平衡等手段解決的配變，則需要通過配變增容改造或新增配變布點等措施來解決。在提出方案時，應對現有配變供電區域情況進行詳細調研分析，對改造和新建方案進行充分比選，按照“新建為主、慎重改造”的原則合理提出解決方案，避免大拆大建和重復改造等問題，降低設備全壽命周期成本。在配變選型上，應遵循如下原則。

1）對于不存在周期和季節性過載，且年平均負載率（全年平均負荷除以年最大負荷）低于35%或空載時間較長（如路燈、居民等）的配電配變，宜優先選用非晶合金鐵心配變。

2）對于年平均負荷率低于25%、負荷峰谷差大、春節及農忙時期負荷短時大幅增長的農村配電配變，宜優先選用高過載配變。

3）對于年平均負荷率低于配變高檔位額定容量25%、周期性或季節性負荷變化幅度較大以及晝夜負荷變化顯著的農村、城市商業區、開發區、工業區等配電配變，宜優先選用有載調容調壓配變。對于電壓波動幅度大，需頻繁調節電壓的配電配變，宜選用有載調容調壓配變[2]。

3.1　新增配變布點，合理劃分供電區域

對于現有配變容量小、戶均容量低且現有配變運行工況良好的供電區域，應優先考慮新增配變布點，通過合理分配負荷達到降低配變負載率的目的。新建配變，應按照“小容量、密布點、短半徑”的原則，盡量靠近負荷中心[3]。根據負荷密度情況，合理減少 400kVA以上大容量配變，避免長距離供電，宜優先采用100kVA、200kVA配變，科學劃分供電區域，縮短供電半徑，并盡量使配變靠近負荷中心，科學確定配變安放地址[4]。

3.2　改造現有配變，更換大容量變壓器

配電變壓器的重、過載往往會導致電壓損失較大，從而導致用戶低電壓問題。針對配變超重載引起的配電變壓器電壓損耗率變大的問題，一般情況下，采用配變增容是最有效的解決方式[5]。因此，對于運行年限長、狀態評價結果差的現有配電設備，或者屬于高耗能設備（如S7型配變）、安全可靠性低的小容量配變，則應考慮通過增容改造進行解決，并視具體情況考慮改造的同時通過新增配變和改變現有配變位置對供電區域進行重新劃分，科學合理安排供電方式[6]。根據配變狀態評價結果，選擇對退運配變進行報廢或者輪換處理。例如，若改造設備為S9型以上新型設備，狀態評價良好，則應將該設備輪換至其他區域，增加相應區域配變布點；若設備為高耗能設備，或者安全可靠性差，則應考慮報廢處理。在確定容量時，為了使變壓器運行更經濟、更合理，在考慮變壓器運行效率的同時，應綜合考慮變壓器成本、運行費用、負荷類型等因素，從變壓器運行費用上確定經濟負載率[7]，進而合理確定變壓器容量的大小。

3.3　應用實例

按照以上原則，我公司今年上半年對26個村的重、過載配變進行了改造或新建治理，并取得了良好效果。以磚廟鎮王莊村為例，該村共有居民 195戶，原由10kV王莊1號配變供電，型號S11-200，戶均容量僅為1.03kVA，2017年2月份該配變最大負荷205kW，出現過載。且由于該村布局東西狹長，僅有 1臺配變由中心向兩端供電，導致該村 0.4kV供電半徑過長，達到了850m，造成末端用戶電壓質量達不到要求。該村原有供電方案如圖1所示。

圖1　王莊村供電示意圖（改造前）

鑒于王莊村負荷偏高、供電半徑過長，且原有配變、低壓線路投運于2011年，狀態評價良好，考慮通過新增配變布點的方式來解決該村配變過載問題，并且在新增配變布點時盡量利用原有低壓線路，避免重復改造，降低設備全壽命周期成本。在配變選址上，按照靠近負荷中心的原則，新增兩臺配變放置在該村東西兩側居民集中的兩個街區中心，與原有1號配變分別劃分為3個供電區域對該村供電。新建工程完成后，該村配變總容量達到500kVA，戶均容量達到 2.56kVA，配變最大負載率降至 41%，可滿足該村10年左右負荷增長需求，徹底解決該村配變過載問題。另外，該村供電半徑由原來的750m降至390m，供電質量也得以顯著提高。

圖2　王莊村供電示意圖（改造后）

4　結論

綜上所述，當配電變壓器出現重、過載現象時，應首先排除系統數據采集異常情況，確認配變實際是否重、過載；其次要核查配變是否存在嚴重三相不平衡，對因此造成的配變重、過載從調整配變三相不平衡度著手解決；最后，對于確屬負荷增長造成的重、過載，根據現有區域供電情況，綜合考慮負荷增長、設備狀態等因素，通過配變增容改造或者新建配變進行治理。