220kV变电所变压器容量和台数的优化选择

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,’-.)//+"012 !!"#$变电所变压器容量和台数的优化选择

王笑荔%林章岁!杨耿杰%吴威!

!%&福州大学电气工程学院"福建福州’("""!#!&福建省电力勘测设计院"福建福州’("""’$

摘要!结合福建电网实际"提出!!"#$变电所变压器容量和台数优化的方法"研究了福建电网!!"#$变电所变压器容量和台数的选择问题#最后"根据福建电网负荷发展情况"分别就沿海发达地区$负荷发展较快地区以及负荷规模不大$发展缓慢地区变电所容量的选择提出了具体建议#

关键词!!!"#$变电所%变压器容量%台数%优化%福建电网

/前言

变电所变压器容量和台数的选择是变电所建设中必须决策的问题"也是电网规划中不可缺少的一个重要组成部分%合理选择变电所主变容量和台数"对提高电网的整体经济性具有重要意义%福建电网在过去的几十年中"电网负荷由小到大"!!"#$变电所主变规模由早期的!)*"+$,&!)%!"+$,&!) %-"+$,发展到目前的’)%-"+$,%而随着城市&社会和经济发展"电网规模的进一步扩大&负荷增长速度进一步加快"今后主变容量和台数如何选择"不仅将影响到电网的整体经济性"而且还将影响电网结构乃至电网的长远发展"因此需要尽快予以研究%本文将结合福建电网实际"通过优化计算来研究电网!!"#$变电所变压器最佳容量和台数的选择% !计算模型

!3(主变容量及台数选择的基本原则

一般在工程上"变电所主变容量及台数选择的基本原则是’!在计及变压器过负荷能力及负荷增长进程的情况下"充分利用所安装的变压器容量#"变电所的每个发展阶段都能够做到投资节省"年费用最少##供电可靠#$运行方便#%变电所扩建和改造方便"且不中断对用户的供电#&充分利用所址和走廊资源’对所址和走廊资源缺乏的地区"如果负荷增长的潜力较大"则要尽可能加大每一所址的建设规模"并且要加大每一输电走廊的输电能力"以减少出线"节省走廊#’建设可行&运输方便%

!3!计算模型

当整个电网覆盖面上负荷密度均匀时"变电所个数

!"#($%&’(!%(式中())

)平均负荷密度"+./#0!#

$))

)电网供电面积"#0!#

())

)变电所容量"+$,#

%&))

)变电容载比%

当!!"#$变电所降压%%"#$向配电网供电时"假设其供电范围为一个圆形"且%%"#$高压配电网为辐射形网络结构%设一个变电所的平均供电半径为)!#0("则供电面积上变电所个数

!

1

2$

))!

!!(由式!%(&!!(可得变电所的平均供电半径)的表达式为’

)2(

)(%

3

!!’(则%%"#$高压配电网出线每回线路长度*!#0(为’

*24*)!5(式中4))

)地形修正系数"可取%&!%

!3!3(目标函数

采用最小费用法进行计算"选取费用现值最小的方案为最优方案%则变电所变压器容量和台数经济优化的目标函数为’

067+,-

.

/

!

02%

"12.3-.4(5.607+89:;<:06!((

式中+,-

.

))

)方案8费用现值#

2

.

))

)方案8变电所综合投资#

-

.

))

)方案8变电所年运行费用#

7))

)变电所的经济使用年限"取!(9#

;<))

)电力工业投资回收率"现阶段取"&"-#

:;8))

)方案8计算期末回收固定资产余值#

<=>?,@4?,@A?B=4?,@CD@C

福建电力与电工!

))

!!"#$%&$’(!!

!折现系数"

!"!"!建设投资费用

"#"$"$%""&’(变电所投资

""&’(变电所建设投资可根据实际电网给出各种变压器容量#台数组合的变电所综合投资$含征地费等%"

"$"$"$"%%&’(配电网投资

""&’(变电所%%&’(出线投资

)*)+%,-$*%式中+%!!

!变电所%%&’(出线回路数&

,!!

!%%&’(线路单位投资’万元+’," "$"$"$-""&’(进线投资

""&’(进线投资较难计算’暂不考虑"

因此’建设投资

)))./)*$0% !"!"#年运行费用

"$"$-$%维护费

设备维护费$.1%是""&’(变电所及其%%&’(出线运行费用的不变部分’可以认为与投资成正比(

.2)/%).//")*$3%式中/%!!

!变电所维护率’其值可取-$*4&

/"!!

!线路维护率’其值可取"$"4" "$"$-$"年电能损耗费

$%%%%&’(配电网的年电能线路损耗费用.% $万元%

变电所%%&’(配电网总的有功损耗!! $56%为(

!!0

1

&

"-23+%,"740!"""5,"18

8+

%

6"

9

789"#

$:%

式中2!!

!每条线路上的电流&

,"!!

!线路单位电阻’$+’,&

4!!

!线路上的任意一点到变电所的距离&

69!!

!%%&’(配电网额定电压’取为%%&’(&

;<=#!!

!功率因素"

则全年%%&’(线路损耗费

.*)!!%:&;%&>%$%&%式中%!!

!年平均最大负荷损耗小时数’本文计算

取-"&&?&

@

!电度成本电费’值取&$A元+’6)?"

$"%""&’(变电所变压器的年电能损耗费用.. $万元%

""&’(变压器电能损耗总值!<$56%为(

!<)+"!!!&)=&/!!)6>")%B$%%%式中!!&!!

!变压器的空载有功损耗’56&

!!!!

!变压器短路有功损耗’56&

=&!!

!变压器全年运行小时数’取30*&?&

6>!!

!变压器负载率&

+"!!

!变电所中变压器台数"

则全年""&’(变电所变压器损耗费

..)!<:&C%&>%$%"% "$"$-$-停电损失费

变电所的可靠性不同’停电损失费用也不同’其值按下式计算

:D)??.@C:%$%-%式中??.@!!

!变压器故障的平均停电损失& :%!!

!单位电能的停电损失费用"

一般变压器故障率较低’因此变压器停电损失费用也很低’对方案优化影响不大"

因此’""&’(变电所及%%&’(配电网线路的总年运行费用

.).2/.*/..$%A% #优化计算结果及分析

计算所使用的原始数据见表%和表""

在进行""&’(变电所主变容量和台数优化时’可以分两种情况来研究(&不考虑""&’(进线和%%&’(出线的影响’根据负荷的发展变化’就变电所本身的投资和运行费用的不同进行比较’求得最优解"’把变电所主变容量#台数和电网接线结合起来进行优化以获得整体最优解"本文只对就变电所本身的投资和运行费用进行比较后所得的结果进行分析’得出""&’(变电所容量选择的一些规律"这种简化对负荷比较密集的城市’

以及那些变电所个

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