住宅小區(qū)配電變壓器如何運(yùn)行

　　分析計(jì)算了兩臺(tái)小容量配電變壓器和一臺(tái)大型變壓器兩臺(tái)小型變壓器的損耗和節(jié)能效果。本文所述計(jì)劃的投資和回收期也已進(jìn)行，接下來(lái)小編簡(jiǎn)單介紹一篇優(yōu)秀電力論文。

　　在配電系統(tǒng)中，配電變壓器數(shù)量大，是產(chǎn)生電能損耗的重要環(huán)節(jié)，配電變壓器的節(jié)能降損問(wèn)題已成為眾人關(guān)注的問(wèn)題。

　　在節(jié)能型變壓器應(yīng)用方面，S11型低損耗變壓器、非晶合金鐵芯變壓器和調(diào)容變壓器得到推廣應(yīng)用，取得了比較好的節(jié)能效果。從配電變壓器運(yùn)行方案入手，也能取得比較好的節(jié)能效果，

　　本文提出兩臺(tái)配電變壓器按照日負(fù)荷曲線運(yùn)行方案，并對(duì)該方案的節(jié)能效果和投資效益進(jìn)行分析。

　　1 住宅小區(qū)現(xiàn)行配變運(yùn)行方案

　　住宅小區(qū)的負(fù)荷特點(diǎn)是峰谷差比較大，負(fù)荷率比較低(30%～40%)，最大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間一般為17時(shí)至22時(shí)，最小負(fù)荷一般出現(xiàn)在0時(shí)至5時(shí)�，F(xiàn)行的住宅小區(qū)供電方案大多是一個(gè)供電區(qū)域配置一臺(tái)變壓器，變壓器的額定容量按滿(mǎn)足區(qū)域最大負(fù)荷選定，變壓器容量不能調(diào)整。由于變壓器容量越大，其空載損耗越高，所以，在負(fù)荷較小時(shí)使用大容量變壓器會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，不是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案;一臺(tái)變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)沒(méi)有備用變壓器，不符合“N-1”原則，影響供電可靠性。

　　2 兩臺(tái)容量相同的變壓器運(yùn)行方案

　　為了降低變壓器的損耗，將一個(gè)供電區(qū)域按照總?cè)萘恳�求配�?臺(tái)容量相等的變壓器，使2臺(tái)配變?nèi)萘恐�和等于總�(cè)萘俊?/p>

　　換言之，如果一供電區(qū)域需要配置1臺(tái)SN1 = 630 kVA的變壓器，則按照本文所述的方案，該供電區(qū)域可以配置2臺(tái)SN2 = 315 kVA變壓器。

　　SN1 = 2SN2

　　運(yùn)行方案：平時(shí)一臺(tái)配變運(yùn)行，負(fù)荷高峰時(shí)，再投運(yùn)另一臺(tái)變壓器。如每天17時(shí)至22時(shí)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，滿(mǎn)足峰值負(fù)荷要求，其余時(shí)段一臺(tái)變壓器供電。變壓器退出運(yùn)行時(shí)，高壓和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。兩臺(tái)變壓器互為后備，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器可以供電，不會(huì)發(fā)生因變壓器故障造成供電區(qū)域全部停電的現(xiàn)象。運(yùn)行原理如圖1所示。

　　3 節(jié)能效果分析

　　3.1 變壓器損耗計(jì)算公式

　　有功損耗 ： △P = P0 + KTβ2PK

　　無(wú)功損耗 ：△Q = Q0 + KTβ2QK

　　綜合功率損耗：△PZ = △P + KQ△Q

　　年電能損耗：△WZ = 8760×△PZRS3

　　式中 Q0——空載無(wú)功損耗(kvar)，Q0≈I0%SN;

　　P0——空載損耗(kW);

　　PK——額定負(fù)載損耗(kW);

　　SN——變壓器額定容量(kVA);

　　I0%——變壓器空載電流百分比;

　　b——負(fù)荷率，城鎮(zhèn)住宅小區(qū)估取30%～40%;

　　KT——負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)，取KT=1.05;

　　QK——額定負(fù)載漏磁功率(kvar)， QK≈UK%SN;

　　KQ——無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kvar)，對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6～10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí)，其無(wú)功當(dāng)量KQ = 0.1 kW/kvar;

　　RS3——供電可靠率，此處取99.9%;

　　3.2 兩臺(tái)變壓器日最大并列運(yùn)行時(shí)間

　　用2臺(tái)小容量變壓器代替1臺(tái)大容量變壓器，2臺(tái)小變壓器并列運(yùn)行時(shí)其綜合功率損耗大于1臺(tái)大變壓器綜合功率損耗。因此，2臺(tái)小變壓器日并列運(yùn)行時(shí)間不能大于T，否則，電能損耗高于1臺(tái)大容量變壓器電能損耗，該方案不能使用。

　　經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得出2臺(tái)變壓器日最大并列運(yùn)行時(shí)間

　　T < 24(△PZ1/△PZ2 - 1)

　　式中△PZ1、△PZ2——大變壓器和小變壓器的綜合功率損耗，由上式求出。

　　3.3 損耗計(jì)算

　　應(yīng)用上式，分別計(jì)算出S11-R-315/10 與S11-R-630/10 配電變壓器的有功損耗、無(wú)功損耗、綜合功率損耗和年電能損耗，負(fù)荷率取40%，供電可靠率取99.9%。負(fù)荷率與有功損耗和無(wú)功損耗成平方關(guān)系，負(fù)荷率是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)。表1為部分配電變壓器損耗參數(shù)表。

　　從表2可知，用2臺(tái)小變壓器取代1臺(tái)大變壓器供電方案有比較好的節(jié)能效果，變壓器容量越大，節(jié)能效果越明顯。假設(shè)1個(gè)縣城有10個(gè)2×S11-R-315配置供電臺(tái)區(qū)和10個(gè)2×S11-R-160配置供電臺(tái)區(qū)，每年能節(jié)約100 MWh左右的電能，有明顯的推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　4 設(shè)備配置和投資估算

　　兩臺(tái)容量相同變壓器配置方案按照安裝方式不同可分為戶(hù)外柱上安裝方式、戶(hù)內(nèi)配電室安裝方式和箱式變安裝方式，關(guān)鍵設(shè)備有變壓器高壓和低壓側(cè)斷路器，變壓器自動(dòng)投切控制器。

　　4.1 斷路器設(shè)備

　　斷路器設(shè)備應(yīng)具備遙控、遙信接口，每天能夠進(jìn)行合分操作1至2次。

　　戶(hù)外柱上安裝方式每臺(tái)變壓器高壓側(cè)配置1臺(tái)電動(dòng)負(fù)荷斷路器，每臺(tái)變壓器低壓側(cè)配置1臺(tái)斷路器，斷路器類(lèi)型與單臺(tái)變壓器供電方案相同。為了節(jié)省投資，一臺(tái)長(zhǎng)期運(yùn)行的變壓器高壓側(cè)可以不配負(fù)荷斷路器。

　　戶(hù)內(nèi)配電室安裝方式和箱式變安裝方式中斷路器類(lèi)型與單臺(tái)變壓器供電方案相同。在戶(hù)內(nèi)配電室設(shè)計(jì)時(shí)，有的配電室已經(jīng)按2臺(tái)配變?cè)O(shè)計(jì)，這樣的配電室很容易實(shí)現(xiàn)2臺(tái)配變按日負(fù)荷曲線運(yùn)行方案。

　　4.2 變壓器自動(dòng)投切控制器

　　變壓器自動(dòng)投切控制器要求具備根據(jù)負(fù)荷大小自動(dòng)合分相應(yīng)變壓器高低壓斷路器的功能。此功能可以集成于負(fù)荷管理終端、變壓器監(jiān)控終端或無(wú)功補(bǔ)償控制器中，因?yàn)榇巳�種終端設(shè)備已經(jīng)具備負(fù)荷測(cè)量等功能，尤其是具有交流采樣功能的負(fù)荷管理終端，稍加改動(dòng)就可用于變壓器自動(dòng)投切，這樣的控制器軟硬件平臺(tái)穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)工作量小，功能集成，一機(jī)多用，節(jié)省用戶(hù)投資。

　　4.3 新增投資與回收期估算

　　下面以2臺(tái) S11-R-315配置方案為例估算新增投資和回收期。新增投資是指2臺(tái)315 kvA變壓器方案比1臺(tái)630 kvA變壓器方案增加的投資。

　　表3　新增投資與回收期估算表

　　從3表可以看出，戶(hù)外柱上方式投資較大，回收期較長(zhǎng)，主要投資花費(fèi)在高壓側(cè)斷路器上，如果能開(kāi)發(fā)出廉價(jià)的新型斷路器，該方案還可以采用。配電室方式和箱式變方式投資較少，應(yīng)該優(yōu)先采用本文所述的方案。如果配電室原設(shè)計(jì)方案已經(jīng)按2臺(tái)變壓器配置，采用本文所述方案的優(yōu)勢(shì)更明顯。

　　從2臺(tái)小變壓器與1臺(tái)大變壓器的投資差價(jià)而言，2臺(tái)S11-R-315的價(jià)格與1臺(tái)S11-R-630的價(jià)格相當(dāng)，而2臺(tái)S11-R-160的價(jià)格比1臺(tái)S11-R-315的價(jià)格貴1萬(wàn)多元。所以，630 kVA以上的大容量變壓器更換為2臺(tái)小容量變壓器比較節(jié)省投資。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　•本文所述的住宅小區(qū)配電變壓器節(jié)能運(yùn)行方案有明顯的節(jié)能效果，符合“N-1”原則，對(duì)降低綜合線損率，提高供電可靠率有積極作用。

　　•本文所述的配變運(yùn)行方案比較適用于日負(fù)荷變化比較大的供電臺(tái)區(qū)。

　　•本文所述的配變運(yùn)行方案比較適用于配電室方式和箱式變供電方式，這兩種供電方式新增投資較少，投資回收期較短。

　　•對(duì)于戶(hù)外柱上配變供電方案，主要問(wèn)題是選擇廉價(jià)的新型高壓斷路器，以降低投資。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 方向暉. 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京: 中國(guó)水利電力出版社, 2004.

　　閱讀期刊：電工材料

　　《電工材料》(季刊)創(chuàng)刊于1973年，由桂林電器科學(xué)研究院主辦。是中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電工合金分會(huì)會(huì)刊，是以宣傳國(guó)內(nèi)外電工材料領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)為主、面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的綜合性專(zhuān)業(yè)科技期刊。