淺談110kv變電站容量計算

羅猛 陳沖 孫哲

摘 要：介紹變電站容量選擇需要考慮的因素和變壓器經濟運行應具備的條件，依據供電區域內負荷性質，結合實際應用實例進行分析計算，選擇變壓器的容量。

關鍵詞：變電站： 變壓器； 容量選擇； 經濟運行

變電所設計規程規定：主變壓器的臺數和容量應根據地區供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。建設、擴建和變壓器增容的臺數和容量的選擇，一般根據常規經驗和設計者的觀點來進行，結合相關規程制度，一般都應考慮如下因素：

（1）新建變電站變壓器容量應滿足5～10年規劃負荷的需要，應能滿足供電區域內用電負荷的需要。

（2）有重要負荷的變電所應考慮當一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的一級和二級負荷；一般性變電所，當一臺主變停運時，其余變 壓器應能保證全部負荷的70%～80%。

實施變壓器的經濟運行，一般應具備和滿足以下條件：

（1）新建變電站分期建設，考慮負荷的增長首期一臺變壓器時，要結合最終規模確定變壓器容量，變壓器的負載率應貼近最佳經濟運行區域，一般在75%以下為最佳，若短期內不進行擴建，變壓器不宜滿負荷運行。

（2）并列運行的多臺變壓器應滿足并聯條件。

（3）變壓器的技術參數，應以變壓器整體可靠性為基礎，綜合考慮技術參數的先進性和合理性，兼顧對系統安全的影響，充分考慮變壓器自身 固有的綜合損耗，在負載損耗基本相同時，盡量選用空載損耗小的變壓器。

下面結合某公司三個變電站和供電區域內不同的負荷性質，計算變壓器的容量并對經濟運行進行分析。

一、供電區域內為穩定負荷

某市變電站區域內的用電負荷穩定，基本在35000kW左右，且全部為一、二類負載，為此，選擇兩臺雙繞組、型式為SFZ7-40000/110的變壓器，變電站110kV電源側雙回線路供電；考慮供電的安全可靠和電網的經濟運行，110kV線路一主一備，裝設無壓自投裝置；兩臺變壓器并列運行，10kV負荷側單母線分段，投分段開關保護。兩臺變壓器損耗的性能參數如表1：

按《工礦企業電力變壓器經濟運行 導則》，對變壓器容量選擇的經濟性進行核算；得出變壓器的最佳負載系數分別為：?1==50.3%。 ?2 =/=53.9%。 為方便計算，假定兩臺變壓器并列運行時的負載分配平衡，兩臺變壓器實際運行的負載系數：β=S/Sn=17500kVA/40000kVA=43.8%，接近最佳經濟運行點，在變壓器的經濟負載區域范圍內。兩臺變壓器運行損耗分別為：⊿P1= P01+βPk1=34.6+β2136.5=67.8kW ⊿P2=P02+β2Pk2=42.2+β2145.3=70.1kW

可見，兩臺變壓器的總損耗⊿P=⊿P1+⊿P2=137.9 kW。甲變壓器的損耗特性優于乙變壓器，兩臺變壓器的效率為：η=（Pk-⊿P）/Pk=99.61% 若正常安排一臺變壓器帶全部負荷，變壓器的實際負載系數為： β=S/Sn=35000kVA/40000kVA=87.5% 兩臺變壓器分別運行時的功率損耗⊿P1= P01+β2Pk1=34.6+β2136.5=139.1kW ⊿P2= P02+β2Pk2=42.2+β2145.3= 153.4kW 皆高于兩臺變壓器并列運行時的綜合損耗137.9 kW?？梢钥闯?，兩臺SFZ7-40000kVA的變壓器，在并列運行時處在經濟運行區域內；且當一臺變壓器故障或正常停電檢修時，另一臺變壓器能夠承擔正常供電任務，滿足安全可靠供電的基本要求。

二、供電區域內為季節性負荷

某地變電站共110kV、35kV和10kV三個電壓等級，正常負荷為11MW，在農灌時達到50MW；變電站改造時，考慮正常負荷時變壓器運行的時間長，變壓器的容量選擇無須過大，同時又要滿足農灌高負荷的需要，容量又不能太小，所以選擇安裝兩臺變壓器的方式，型式為SFSZ7-31500/110，額定容量比為：31500/31500/31500；變電站有兩條110kV線路，正常運行方式為1路主供，1臺變壓器運行，另一條線路單向備自投，兩臺變壓器的損耗性能參數如表2：

按《工礦企業電力變壓器經濟運行導則》，在此，僅考慮有功功率損耗， 對變壓器容量選擇的經濟性進行核算；由于變壓器三側繞組容量相等， 兩臺變壓器的阻抗和變比基本相同，為簡化計算方法，采用穩態工程計算式。計算1#變壓器各側額定負載損耗，分別為：高壓側Pk1=（ Pk12+ Pk13-Pk23）/2=84.9kW，中壓側Pk2= 62.8kW，低壓側Pk3=58.85kW；計算2#變壓器各側額定負載損耗分別為：高壓側Pk1= 85.49kW，中壓側Pk2=60.14kW，低壓側Pk3=57.91kW。正常負載條件下，變壓器實際運行的負載系數 β=S/Sn=11000kVA/31500kVA=35% 農灌時，變壓器實際運行的負載系數β=S/（Sn1+ Sn2） =50000kVA/63000 kVA=79% 相比較得出：正常負載和農灌時，變壓器實際運行的負載系數在其經濟運行負載區域范圍內。正常方式下：甲變壓器運行時有功損耗⊿P1= P01+β2Pk1=31.8+β284.9=42.2 kW。甲變壓器效率η=（Pk1-⊿P1/Pk1=99.6% 乙變壓器運行時有功損耗⊿P2=P02+β2Pk2=31.8+β2 85.49=42.3kW 乙變壓器效率η=99.6% 兩臺變壓器都運行時有功損耗⊿P=行區域內；且當一臺變壓器故障或正常停電檢修時，另一臺變壓器能夠承擔正常供電任務，滿足安全可靠供電的基本要求。

通過以上計算分析可以得出結論：變電站變壓器容量選擇過大，增加投入成本，造成資金浪費；容量選擇過小，不能滿足供電的需求，使變壓器過載運行，影響變電站對外安全可靠供電。