淺談10 kV配電變壓器容量的經濟可靠性規劃

李海鋮

摘 ?要：近年來，我國經濟的發展，帶動了電力相關行業的進步，人們對于電力行業給予了越來越多的關心與重視。針對10kV配電變壓器容量的經濟可靠性規劃，進行研究分析。通過對配電變壓器進行相應地描述，了解到配電變壓器在整個電網中的重要作用。在此基礎上，對配電變壓器容量的優化進行分析，發現可以通過求解相關模型來進行變壓器的優化計算，并利用相關實例對研究模型進行驗證分析。

關鍵詞：10 kV;配電變壓器容量;經濟可靠;規劃

中圖分類號：TM401.1 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0079-02

1 ?概 ?述

現階段，我國大部分地區只規定了配電變壓器的負荷報裝容量下限，而沒有對其上限進行相應的限制。例如：我省的供電部門只制定了相關部門規章要求80 m3及其以上的普通住宅用戶所申請的容量不得小于6 kW，商業用戶每1 m2不得低于

100 W，非工業用戶每1平方米不得小于80 W。這種制度條例容易造成用戶選擇更大容量的配電變壓器，造成“大馬拉小車”現象的出現，不符合我國電力行業的經濟利益。因此，必須對其進行改進。

針對10 kV配電變壓器容量的經濟可靠性規劃進行一系列的研究分析。借此平臺，與各位相關研究人員交流討論。

2 ?簡述配電變壓器

配電變壓器是將某一數值的交流電壓或者交流電流通過電磁感應定律轉變為與其頻率相同的另外一種或者幾種數值不同的交流電壓或者交流電流的一種電氣設備，其主要作用是傳輸電能。

因此，額定容量是其主要參數，其數值表示所傳輸電能的大小，用kVA或者MVA來表示。我國現階段，配電變壓器產品可按照電壓等級的不同分為：

①特高壓，是指750 kV以上的變壓器。

②超高壓。指500 kV以上的變壓器。

②高壓指：220～110 kV變壓器。

④中壓指：35 kV及以下變壓器。

在對我國居民進行供電的過程中，10 kV高壓電網采用三相三線中性點不接地系統的方式進行;用戶變壓器供電為實現三相四線制供電，大多數選擇D/yn11結線方式的中性點直接接地系統進行運行。在此，我們主要討論10 kV高壓電網的運行。在配電變壓器的運行過程中，既可能發生由于配電變壓器容量過大而出現的欠載運行現象，也可能出現因過載而導致的設備過熱現象，從而對電力系統供電的經濟可靠性造成嚴重的影響。

因此，在進行配電變壓器的選擇工作時，要以其最大負荷量為標準。這樣，便可在充分利用配電變壓器設置容量的基礎上，延長配電變壓器的使用壽命。

3 ?配電變壓器容量的優化工作

①由于配電變壓器器的成本主要包括：

配電變壓器運行過程中的相關投資與運行成本。這一部分主要指的是配電變壓器自身的成本，主要涉及的方面為配電變壓器的設備投資費用、相關設施設備的消耗與磨損費用、運行費用等。

②由于配電變壓器容量的約束而造成的一系列相關損失。主要是指配電變壓器在欠載運行的情況下所造成的空載有功損耗、空載無功損耗、短路有功損耗、短路無功損耗等。

通常情況下，供電可靠性與配電變壓器投資費用之間存在著一定程度的矛盾，相關研究人員通過對其進行一系列的分析研究，發現可以利用模糊方法，采取加權處理對兩者進行協調。

4 ?配電變壓器優化求解

通過研究分析，相關人員發現可以建立相應的配電變壓器容量優化模型。運用該模型對某一型號配電變壓器的投資成本、運行成本、損失成本等進行一系列的計算。

一般來說，該模型的求解方法如下：

①確定一段時期內配電變壓器負荷預測的概率分布，一般多采用正態分布的方式。在這一過程中，主要通過確定其平均值與方差，設定顯著性水平，來得到配電變壓器負荷的最值。

②根據相關公式計算不同容量配電變壓器所對應的上級電網成本。

③由于相同型號下，配電變壓器的容量與參數的不同。所以，在對配電變壓器優化模型進行求解的過程中，相關人員應針對配電變壓器容量的不同，根據其負荷的概率分布，計算不同負荷水平下的能量損耗與點損失值。

④在之前數據的基礎上，計算不同容量配電變壓器的總成本，從而得出最佳的配電變壓器容量，實現配電變壓器容量的經濟可靠性規劃。

5 ?案例分析

接下來，對我省某一用電部門進行配電變壓器容量優化計算工作。在這一過程中，該用戶的概率密度函數為：

f（pit）=1/44.8*√2πexp{-[（-x-145）2/2*44.8]}

其中，貼現率為10%，電價為1 kW·h0.5元，上級電網預留單位容量成本為1 kV0.03萬。假設其顯著性水平為1%。

通過計算，發現：其負荷值沒有出現低于50 kW或者大于250 kW的現象。因此，其負荷量的最大值為250 kW，最小值為50 kW。通過配電變壓器相關優化模型，對其進行一系列地仿真計算，得出不同容量配電變壓器下的各種費用數值，見表1和表2。

從以上表格中，我們可以看出：

①對于不同容量的配電變壓器，配電變壓器的投資與上級網絡成本隨著配電變壓器額定容量的遞增而增加，失電成本則隨之減少。同時，運行成本呈現先降后升的狀態。所有的綜合成本也是先下降后上升。此時，如果按照利益最大化原則，則配電變壓器的最優容量為250 kV。但是，如果去除上級網絡成本的影響，則其最優容量為400 kV。

從中，我們也可以看出上級網絡成本在總成本中的重要作用，其對結論有著重要的影響。

②當綜合費用處于最小值時，優化的配電變壓器容量的有功帶載能力達到了有功負荷預測上限值的92%，平均負載率為0.6。此時，配電變壓器的經濟可靠性較高，處于經濟運行狀態。

通過對不同類型用戶的負荷曲線波動異常狀況進行研究分析，發現其中的差異。商業負荷波動最大，單位失電成本也較大，所以其所用的配電變壓器容量也較大;工業負荷則處于平穩狀態，沒有較大的波動出現，因此其配電變壓器成本值最小，所需要的變壓器容量也比商業配電變壓器以及居民配電變壓器小。

6 ?結 ?語

在電力行業中，配電變壓器的選擇具有非常重要的作用。因此，受到了電力行業相關部門的高度重視。不同的用電部門應根據自身的不同特點，選用不同類型的配電變壓器，避免“欠載”或者“過載”現象的發生，保證其經濟可靠性[5]。通過對配電變壓器優化工作進行一系列地研究分析，根據算例仿真模型，對10 kV配電變壓器的經濟可靠性進行分析，提出最優的解決方法，使配電變壓器能夠處于經濟運行狀態，解決現階段我國大部分地區出現的“大馬拉小車”現象。

參考文獻：

[1] 黃山，李敏虹，李丹，等.10 kV配電變壓器容量的經濟可靠性規劃[J].電 ? 力系統及其自動化學報，2012，（12）：134-137.

[2] 王賢軍，江煒，程軍.10 kV配電變壓器的安裝技術研究[J].電子技術，

2014，（11）：109.