論配電變壓器的選擇

摘 要:本文作者通過對變壓器運行現狀、配變運行的認識誤區進行了分析。同時結合實例對變壓器的選擇及運行方式做了闡述。

關鍵詞:變壓器節電分析運行方式

中圖分類號:TM423文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0132-02

1 變壓器運行現狀

據統計顯示，目前我國每年配電變壓器的電能損耗約30-50TWh，占總發電量的2%～3%。同時超過20年電網上運行服役的低效率配變容量約有2.4×l08kvA，這些配變參數老化、損耗高、缺陷多，運行可靠性差，威脅電網安全運行。因此，配變改造任務和節能潛力巨大。當前的配變應用已實現了由S7系列向S9系列的過渡，并逐步向損耗更低的S11系列轉變，同時S11卷鐵心與SH11非晶合金系列配變以其更低的損耗，使提高配變運行效率成為可能。在電力系統中配電變壓器的損耗占輸配電系統損耗的三分之一，占配電系統損耗的一半以上。因而節約配變的能耗，成為了最為重要與緊迫的任務。因此，積極推廣應用低損耗節能型配變，是提高配電網經濟運行的重要措施。

2 對配變運行的認識誤區

雖然配變在電力系統中的使用非常廣泛，但在對其的選擇和使用方面存在著許多錯誤的認識，嚴重影響其經濟運行，造成巨大的能源浪費。誤區主要有如下幾個方面:(1)老舊設備只有到無法使用時才更新;(2)在新建或更新時往往只考慮一次性投資少的設備，而忽略了能耗高、年運行費用高的因素;(3)以1臺變壓器替代2臺運行，以致出現過載現象;(4)以小容量變壓器代替大容量變壓器，錯誤地認為變壓器負載率越高，其電能損耗就越小，效率也就越高;(5)認為變壓器本身已是效率很高的設備，沒有節能潛力可挖。由于運行管理中存在著這些誤區，造成配變選型不當，加上不合理的負載率和運行方式，致使配變處于低效運行狀態。因此，只有克服這些誤區，才能做到節能降耗。

3 變壓器的選擇

變壓器的選擇與負荷的種類和特性有關，還與變壓器的型式、負載率、運行方式、一次性投資、使用壽命、功率因數等諸多因素有關。為此，需要進行全面綜合的經濟技術比較才能選定。

3.1 配變的選型

變壓器的損耗分為空載損耗和負載損耗，即鐵損和銅損，因而變壓器的經濟運行是以良好的損耗參數為前提的(略去無功影響)，在此基礎上再擇優選取變王器的負載率和運行方式來實現節能目標。表1為某10kV配變的歷年損耗水平對比表。

從表1可以看出，近年來，配變的損耗值在不斷下降，尤其是空載損耗下降更多。所以，要想實現配變的經濟運行，首先是選擇節能型變壓器，具體做法有如下幾點:

(1)加速對1983年以前設計的老舊式配變的強制性淘汰。

(2)S9系列低能耗配變具有產品質量可靠、價格便宜等優點，而S11系列比S9系列的配變空載損耗下降30%，應優先選擇S11系列配變。以200kVA配變為例，按80%負載率計算出各型式配變年有功損耗并附單臺價格如表2所示。

若按10kV大工業電價0.4436元/kWh計算可得，S11比S9單臺年可節電2580kw，節約電費1144元，再對比單臺差價，可知3年左右即可收回多投資的費用，若按商業電價0.898元/kWh計算，投資回收更快。．

(3)對比S11卷鐵心配變與S9型配變，其空載損耗下降20%～30%，空載電流下降70%～80%，較S9型年綜合損耗電量下降13%～17%，是國家推薦產品，價格相對較低。選擇卷鐵心配變同樣可取得很好的節電效果和經濟效益，其靜態投資回收期為5-8年。例如，購置S9和S11卷鐵心100kvA配變，單臺價格分別為19400元/臺和22800元/臺，單臺投資差價為3400元，年節電收益按0.4436元/kWh計為485元，則投資回收期為7年。

(4)SHll非晶合金配變是目前公認的最佳高效節能變壓器，比硅鋼片配變空載損耗廠降70%～80%，較S9型年綜合損耗電量降低40％～42％，而且在30年壽命期內運行安全可靠，適用于負載率低的場合。現我國的一般配變負載率在10%～40%之間，所以SHll非晶合金配變很適用，只是價格相對較貴，靜態投資回收期為8年以上。例如，購置S9和S11非晶合金315kVA配變，單臺價格分別為42700元/臺和50500元/臺，單臺投資差價為7800元，年節電收益按0.4436元/kWh計為650元，投資回收期約為12年。

3.2 配變容量的選擇

3.2.1 單臺配變運行時的容量選擇

變壓器效率最優的條件為可變損耗等于不變損耗，即銅損等于鐵損，用公式表示為β2Pd＝Po，式中β為負載率;Pd為銅損;Po為鐵損。由此，最佳負載率

下面以200kvA變壓器為例，繪出各型式配變負載率與效率的關系曲線如圖1所示。

由圖1可看出，1964、1973標準老式配變的βm介于50%～60%之間;S9～S11系列配變的βm約為40%;而非晶合金配變的βm則更低。

但若單純按最佳負載率月。選擇變壓器容量往往偏大，雖效率最高但不是最經濟。實際還要考慮前面談到的一次性投資折舊等經濟技術綜合因素比較才能找出配變的經濟運行容量。一般按總擁有費用最低來選擇變壓器的經濟容量。據此，推薦按β＝60%選擇容量比較合適。

3.2.2 2臺不同容量配變單獨運行時的經濟比較

設A、B2臺變壓器容量分別為SA、SB，有功功率損耗分別為△PA、△PB。當負載SA＝SB，損耗△PA＝△PB時，則可算出臨界負荷容量為

式中:SLP為臨界負荷容量;PoA和PoB分別為變壓器A和B的鐵損;PdA和PdB分別為變壓器A和B的銅損;SA和SB分別為變壓器A和B的容量。若實際負荷為S'，則當S'SLP時，△Po大的變壓器運行經濟。

例如，有一臺500kVA變壓器A和一臺1000kVA變壓器B，參數分別為PoA＝2.7kW，PdA＝7.5kW，PoB＝3.5kW，PdB＝14.8kW，求得有功臨界負載功率SLP＝246kVA。因此，S'小于246kVA時，500kVA變壓器技術特性優;S'大于246kVA時，1000kVA變壓器技術特性優。若判斷2臺配變并列運行與單臺運行哪種運行方式更經濟，無論容量相同與否，都需經過相應計算才能確定。

4 配變運行方式的選擇

配變運行方式的選擇與負荷種類和特性有關，需依每個用戶的具體情況而定。除前面談到的用型式和容量的選擇來實現經濟運行之外，還要滿足安全、可靠、優質運行等要求。

對重要用戶，供電可靠性和靈活性顯得非常突出，必須保障，可選2臺或多臺配變，在任何一臺故障或檢修停運狀態下，應保證70％一80％負荷不受影響;對供電范圍分散的用戶，還要考慮供電半徑過大，線路損失增加和電壓質量下降的問題，宜采用多點或在負荷中心供電方式，以保證經濟和優質運行;對負載波動大且常年需要運行的用戶，可增設小容量變壓器作為調節。

無功補償有顯著的節電效果，按照從源頭就地補償的原則配置安裝移相電容器，若在變電室低壓母線側安裝，可采用分組自動控制方式運行，保證功率因數達到0.9以上．并且不進相運行。

5 結語

綜上所述:配變型式、容量和運行方式的選擇，是一項重要的經濟技術活動，也是構建“安全、優質、經濟型電網”的基礎性工作。配變的經濟運行不僅能節電、環保，還能提高電網運行管理水平，創造巨大的經濟效益和社會效益，對構建節約型社會，加速國民經濟發展，有著十分重要的意義。

參考文獻

[1]翁雙安，劉建林.王輝配電變壓器容量選擇的經濟評價[J].電氣應用，2007，1.