淺析配電變壓器容量選擇

王小龍　丁寶帥　呂賾名　張成　李琳　崔悅　李淼　高永俊

摘 要：隨著我國社會經濟不斷發展，當今我國電網系統也變得更加完善。配電變壓器容量直接影響著電力系統的安全性和經濟效益。這就需要結合配電變壓器負合率現狀，提出更加合理的負荷率，在負荷曲線當中分析配電變壓器的最佳容量。基于此，本文重點對配電變壓器容量選擇進行進一步探究。

關鍵詞：配電變壓器；容量；選擇；負荷率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.149

0 引言

在電力行業不斷發展的背景下，我國發電機裝機容量也在逐年增加，配電變壓器容量不斷提高，這就需要重點考慮變壓器的損耗問題。通過有關調查顯示，變壓器電能轉換率和損耗成反比例，想要提高變壓器的使用效率就必須要減少自身損耗。通過分析可知，變壓器損耗主要包括空載損耗和負載損耗，其中，空載損耗也就是鐵耗，因為鐵芯磁力通電交流頻率變化造成的影響，以熱形式散發到變壓器體外，通常情況下變壓器的空載損耗是恒定的。負載損耗也就是銅耗，包括負載電流通過繞組在導線電阻中所出現的損耗問題，這部分損耗同樣是以熱形式散發到變壓器外，負載損耗與負荷率有著直接關系，所以變壓器損耗研究中主要以負載損耗為主。

1 變壓器負荷曲線

由于住宅負荷變壓器負荷率普遍偏低，但卻無法明確負荷的實際范圍。為了能夠進一步掌握負荷變壓器負荷率實際情況，需要對指定住宅小區展開變壓器動態測試。在動態采樣過程中，需要每隔10s進行一次采樣，找出6個周期數據，可以認為數據采集是連續采集，這樣可以更加真實的反映住宅實際用電情況。通常情況下，小區所安裝的變壓器總容量為2×800kVA，并在夏季、冬季高峰期兩個變壓器同時運行，其他時間是一用一備。初秋時期所測得變壓器負荷大約是160kVA，負荷率為20%；部分時間段為190kVA，此時變壓器的負荷率是24%。通過分析春秋數據來看，無論是工作日還是非工作日，變壓器負荷率都在25%以內，并且還配備了備用變壓器，不僅造成了資源浪費，也提高了空載損耗。

夏冬季的工作日和非工作日所配備的變壓器負荷分別為400kVA和370kVA，負荷率在50%左右，在測試負荷過程中只有一臺變壓器運行，之后另一臺變壓器再運行，這一段的負荷率在50%，在另一臺投入運行后變壓器的負荷率降到25%，和春秋季節基本相同。由此可見，很多民用住宅建筑配電變壓器負荷率通常比較低。

2 變壓器經濟負荷率

對于一臺給定變壓器來說，由于運行效率和功率因素、負荷率有著直接關系，我們可以設定功率因素永恒不變，所以要重點考慮變壓器在最高運行效率時的負荷率。通過調查研究可以發現。在空載損耗和負載損耗相等時，變壓器使用效率最高。但是在實際運行當中，變壓器的負荷會隨著時間變化而產生變化。也就是變壓器負荷率是時間函數，并不是任何時間變壓器的負荷率都是固定的。所以在計算變壓器損耗時，需要重點考慮負荷曲線對變壓器經濟負荷率的影響。

由于無功功率會對變壓器損耗造成影響，變壓器在實際運行過程中也會受到無功功率影響，以無功經濟量作為衡量數值，把無功功耗折算成為有功功耗。考慮到變壓器負荷會變化，這就要考慮負荷曲線形狀，對于給定變壓器來說，如果負合率滿足運行標準（非常接近閾值）情況下，則是最佳變壓器負荷率。

3 變壓器最佳容量選擇

（1）變壓器年電能損耗。由于變壓器容量和電能損耗有直接關系，所以可以針對不同容量的變壓器來測定年電能損耗。計算時可以采用MATLAB編程進行計算。如果容量是500kVA時，通過計算年電能損耗，負荷率為0.4111時會產生最小損耗，無論采用哪種計算方法其電能損耗差距都不大，并且具備相同的變化趨勢，具有代表性。在變壓器負荷、容量不大的情況下，所得出的數值依然相差無幾，但如果負荷較大，則會產生很大的差異。

（2）不同參數負荷曲線。對于負荷曲線來說，如果具有相同負荷，但其他參數不同的負荷曲線中，通過比較負荷曲線形狀對變壓器容量選擇的影響。則可以根據不同曲線選擇不同容量的變壓器電能損耗。

通過分析負荷曲線可知，每天的電力使用高峰分別在早晨小高峰、晚上大高峰。由于在夏季空調運行的時間較長，所以白天和夜晚的差異并不明顯。而通過分析辦公樓電壓負荷曲線可以發現，用電高峰期主要是集中在上班時間（白天），并且白天和夜晚的差距較大；而對于三班制的生產工廠來說，其負荷變化不大，白天用電量略微比夜晚高一些講；對于住宅樓無空調負荷曲線分析可知，主要的用電高峰在夜間。

通過對各類建筑分析可知，在相同變壓器容量時，負荷率差異并不大，所以年電量損耗差也不大，所以對變壓器容量并無太大要求。通過分析曲線數據可知，在具備相同變壓器容量的情況下，負載損耗越大整個變壓器的損耗就越大；反之，負載損耗越小，就越接近最佳負荷率，可以提高整個電力系統的節能性。如果負荷曲線變化較大，主要是集中在夜間幾個小時，其余時間電能損耗較小，所以負載損耗也有所降低，變壓器容量設置為800kVA左右即可。

考慮變壓器需要長時間運行，并且某段時間承擔著最大負荷，這就需要保證變壓器容量大于等于最大負荷量。單臺變壓器需要結合運行費計算結果，選擇更加經濟的方法，如果無法滿足經濟要求，就必須要選擇更高容量的變壓器。如果計算機負荷為170kVA和195kVA，則200kVA的變壓器運行年費更低，但是過于接近195kVA，所以可以分別采用200kVA和250kVA容量的變壓器。在不同容量變壓器選擇過程中，為了能夠滿足技術要求，可以選擇運行費用更低的變壓器，在投資相同或相差無幾時，則選擇技術數據更好的變壓器。

4 結束語

綜上所述，通過對配電變壓器容量進行計算和分析，可以讓變壓器技術經濟狀況一目了然，這就需要在選擇變壓器容量時有的放矢，避免變壓器容量選擇的盲目性。同時，采用經濟比較方法來選擇配電變壓器容量也是不錯的選擇，這樣不僅能夠滿足變壓器技術條件，也可以采用更加經濟的方法合理選擇變壓器容量。

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