变电站变压器容量的选择和经济运行

变电站变压器容量的选择和经济运行

尹荣庆,韩振泉，王刚，时刚

（山东省夏津县电业总公司 253200）

摘要：介绍变压器容量选择应考虑的因素和变压器经济运行应具备的条件，依据供电区域内负荷性质，结合实际应用实例进行分析计算，选择变压器的容量，并对其经济运行进行分析。

关键词：变电站；变压器；容量选择；经济运行

变电所设计规程规定：主变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，一般根据常规经验和设计者的观点来进行，结合相关规程制度，一般都应考虑如下因素：

（1）新建变电站变压器容量应满足5～10年规划负荷的需要，应能满足供电区域内用电负荷的需要。

（2）有重要负荷的变电所应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷；一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器应能保证全部负荷的70%～80%。

（3）虽然大容量变压器单位容量造价低，但为保证供电运行方式灵活，应考虑采用多台变压器。

（4）变压器容量的选择要考虑变压器及其配套装置的一次性投资，执行国家降损节能政策。

（5）变电站密集区，变电站之间可以拉手互供，容量选择可以适当减小，正常条件下分区域各自供电，当不能满足供电输出时，可靠周边的变电站通过联络线带部分负荷。

实施变压器的经济运行，一般应具备和满足以下条件：

（1）新建变电站分期建设，考虑负荷的增长首期一台变压器时，要结合最终规模确定变压器容量，变压器的负载率应贴近最佳经济运行区域，一般在75%以下为最佳，若短期内不进行扩建，变压器不宜满负荷运行。

（2）并列运行的多台变压器应满足并联条件。

（3）变压器的技术参数，应以变压器整体可靠性为基础，综合考虑技术参数的先进性和合理性，兼顾对系统安全的影响，充分考虑变压器自身固有的综合损耗，在负载损耗基本相同时，尽量选用空载损耗小的变压器。

（4）装有备用变压器的变电站，要选择综合功率损耗小的变压器，要

按负载的变化规律，合理选择最佳组合方式，要通过调整负载，提高负荷率，提高功率因数，使变压器在经济运行区的优选段内工作。

（5）单台变压器经济运行区平均负载系数β的上限为1，下限为P k / P o，(其中P k为变压器空载损耗，P o为额定负载损耗)；经济运行区优选运行段的平均负载系数，β的上限为0.75，下限为1.33（P k / P o）。（6）变压器经济运行必须建立在安全可靠供电的前提下，备用变压器应有可靠的自动投入装置。

下面结合我公司三个变电站和供电区域内不同的负荷性质，计算变压器的容量并对经济运行进行分析。

一、供电区域内为稳定负荷

西苑变电站区域内的用电负荷稳定，基本在35000kW左右，且全部为一、二类负载，为此，选择两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110的变压器，变电站110kV电源侧双回线路供电；考虑供电的安全可靠和电网的经济运行，110kV线路一主一备，装设无压自投装置；两台变压器并列运行，10kV 负荷侧单母线分段，投分段开关保护。两台变压器损耗的性能参数如表1：

按《工矿企业电力变压器经济运行导则》，对变压器容量选择的经济性进行核算；得出变压器的最佳负载系数分别为：ß1=/01

P P k1=50.3%。

ß2 =/

02

P P k2==53.9%。

为方便计算，假定两台变压器并列运行时的负载分配平衡，两台变压器实际运行的负载系数

β=S/Sn=17500kVA/40000kVA=43.8%，接近最佳经济运行点，在变压器的经济负载区域范围内。两台变压器运行损耗分别为：

⊿P1=

P01+β2P k1=34.6+β2136.5=67.8kW

⊿P2=

P02+β2P k2=42.2+β2145.3=70.1kW 可见，两台变压器的总损耗

⊿P=⊿P1+⊿P2=137.9 kW。

甲变压器的损耗特性优于乙变压器，两台变压器的效率为：

η=（P k-⊿P）/P k=99.61%。

若正常安排一台变压器带全部负荷，变压器的实际负载系数为：

β=S/Sn=35000kVA/40000kVA=87.5%。

两台变压器分别运行时的功率损耗为：⊿P1=

P01+β2P k1=34.6+β2136.5=139.1kW ⊿P2=

P02+β2P k2=42.2+β2145.3= 153.4kW 皆高于两台变压器并列运行时的综合损耗137.9 kW。

可以看出，两台SFZ7-40000kVA 的变压器，在并列运行时处在经济运

行区域内；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另一台变压器能够承担正常供电任务，满足安全可靠供电的基本要求。

二、供电区域内为季节性负荷

北铺店变电站共110kV、35kV和10kV三个电压等级，正常负荷为11MW，在农灌时达到50MW；变电站改造时，考虑正常负荷时变压器运行的时间长，变压器的容量选择无须过大，同时又要满足农灌高负荷的需要，容量又不能太小，所以选择安装两台变压器的方式，型式为SFSZ7-31500/110，额定容量比为：31500/31500/31500；变电站有两条110kV线路，正常运行方式为1路主供，1台变压器运行，另一条线路单向备自投，两台变压器的损耗性能参数如表2：

按《工矿企业电力变压器经济运行导则》，在此，仅考虑有功功率损耗，对变压器容量选择的经济性进行核算；由于变压器三侧绕组容量相等，两台变压器的阻抗和变比基本相同，为简化计算方法，采用稳态工程计算式。计算1#变压器各侧额定负载损耗，分别为：高压侧P k1=( P k12+ P k13-P k23)/2=84.9kW，中压侧P k2= 62.8kW，低压侧P k3=58.85kW；计算2#变压器各侧额定负载损耗分别为：高压侧P k1= 85.49kW，中压侧P k2=60.14kW，低压侧P k3=57.91kW。

得出两台变压器一次侧绕组的最佳负载系数分别为：

ß1J=)

/

/(23

3

2

1

10k

k

k

k P

P

P

P

P+ =50.1%

ß2J =)

/

/(23

3

2

1

20k

k

k

k P

p

P

P

P+ =52.7%

正常负载条件下，变压器实际运行的负载系数

β=S/Sn=11000kVA/31500kVA=35%。

农灌时，变压器实际运行的负载系数β=S/（Sn1+ Sn2）

=50000kVA/63000 kVA=79%。

相比较得出：正常负载和农灌时，变压器实际运行的负载系数在其经济运行负载区域范围内。

正常方式下：

甲变压器运行时有功损耗⊿P1= P01+β2P k1=31.8+β284.9=42.2 kW。

甲变压器效率η=（P k1-⊿P1）/P k1=99.6%。

乙变压器运行时有功损耗

⊿P2=P02+β2P k2=31.8+β285.49=42.3k W

乙变压器效率η=99.6%。

两台变压器都运行时有功损耗⊿P=