1变电站变压器容量的选择和经济运行尹荣庆尹荣庆, ,韩振泉，王刚，时刚韩振泉，王刚，时刚（山东省夏津县电业总公司（山东省夏津县电业总公司 253200253200））摘要：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：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，2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 Pk / Po，(其中 Pk为变压器空载损耗，Po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（Pk / Po）。
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：变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗（kW）甲变（1#）4000034.6136.5乙变（2#）4000042.2145.3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=Pk1=50.3%/01Pß2 =Pk2==53.9%/02P 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+β2Pk1=34.6+β2136.5=67.8kW⊿P2= P02+β2Pk2=42.2+β2145.3=70.1kW 可见，两台变压器的总损耗⊿P=⊿P1+⊿P2=137.9 kW3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=（Pk-⊿P）/Pk=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+β2Pk1=34.6+β2136.5=139.1kW ⊿P2= P02+β2Pk2=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：变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗（kW）高—中147.7高—低143.8甲变（1#）3150031.8中—低121.7高—中146.9高—低143.4乙变（2#）3150031.8中—低119.32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 Pk1=( Pk12+ Pk13-Pk23)/2=84.9kW，中压侧 Pk2= 62.8kW，低压侧 Pk3=58.85kW；计算 2#变压器各侧额定负载损耗分别为：高压侧 Pk1= 85.49kW，中压侧Pk2=60.14kW，低压侧Pk3=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= =50.1%)//(2332110kkkkPPPPP4ß2J = =52.7%)//(2332120kkkkPpPPP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+β2Pk1=31.8+β284.9=42.2 kW甲变压器效率 η=（Pk1-⊿P1）/Pk1=99.6%乙变压器运行时有功损耗⊿P2=P02+β2Pk2=31.8+β285.49=42.3kW 乙变压器效率 η=99.6%。
两台变压器都运行时有功损耗⊿P= P02+ P02+（β/2）2（Pk1+Pk2）=68.8 kW变压器效率 η=99.37%可以看出，正常方式下，甲变压器运行，较乙变压器和两台变压器同时运行的总功率损耗都低农灌时两台变压器同时运行： 两台变压器都运行时有功损耗⊿P= P02+ P02+β2（Pk1+Pk2）= 170kW变压器效率 η=99.66%可以看出，选择两台 31500kVA的变压器能够满足负荷变化的需求三、变电站需要扩建或增容三、变电站需要扩建或增容栾庄变电站地处负荷中心地段，95 年建设投运；随着经济的快速发展，目前，区域内的用电负荷稳定在 60000kW 左右，最高时可达65000kW，所带负荷全部为一、二类负载，原为两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110 的变压器；当一台变压器停电检修或故障时，约有5000 kW 的负荷能够通过 10kV 的线路调至临近的变电站供电，有约10000kW 的负荷不能供出，需要对用户停电,在周围再建新变电站困难的前提下，决定对变电站进行扩建或增容，考虑了两种方案，一是把两台变压器更换为容量为63000kVA 的变压器，再是增加一台40000kVA 的变压器，对两种方案进行论证比较分析。
变压器损耗的性能参数如表 3变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗Pk（kW）甲变（1#）4000035.65134.525乙变（2#）4000035.63134.73拟新增3#4000035.63134.73拟更换63000*60*260表中*的数据为参照 《三相油浸电力变压器技术参数和要求 》给出的标准数据原两台变压器运行，若负载为60000kW 时，变压器的负载系数为（假定变压器并列运行时的负载平衡）：β=S/Sn=60000kVA/80000kVA=75% 两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=P01+β2Pk1=35.65+β2134.52= 111.3kW⊿P2=P02+β2Pk2=35.63+β2134.73= 111.4kW总损耗功率⊿P=⊿P1+⊿P2=222.7kW若增加第三台变压器，则变压器的负载系数β=S/Sn=600000kVA/120000kVA=50%三台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=P01+β2Pk1=35.65+β2134.52= 69.3kW⊿P2= ⊿P3= P02+β2Pk2=35.63+β2134.73= 69.3kW。
总损耗功率⊿P=⊿P1+⊿P2+⊿P3=207.9kW可见，三台变压器运行较两台运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×（222.7-207.9）kW=129648kWh若更换为两台 SFZ7-63000/110的变压器运行；其负载系数β=S/Sn=60000/126000=47.6% 两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=⊿P2=P0+β2Pk=60kW+β2260kW=119kW总功率损耗⊿P=⊿P1+⊿P2=238kW若单台 SFZ7-63000/110 的变压器运行其负载系数β=S/Sn=60000kVA/63000kVA=95.2%变压器的有功损耗为：⊿P1=⊿P2= P0+β2Pk=60kW+β2260kW=295.8kW，高于两台变压器并列运行的功率损耗可见三台 SFZ7-40000/110 变压器运行较两台 SFZ7-63000/110kVA 运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×（238-207.9）kW=263676kWh可见三台 SFZ7-40000/110 变压6器运行较一台 SFZ7-63000/110kVA运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×（295 .8-207.9）kW=770000kWh可以看出，我们选择增加一台SFZ7—40000kVA 变压器的增容方案，在改造投资基本不变的前提下，做到了安全性和经济性的双重兼顾；符合《工矿企业电力变压器经济运行导则》的要求；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另两台变压器能够承担正常供电任务，满足供电企业安全可靠供电的基本要求。
通过以上计算分析可以得出结论：变电站变压器容量选择过大，增加投入成本，造成资金浪费；容量选择过小，不能满足供电的需求，使变压器过载运行，影响变电站对外安全可靠供电如果变压器容量选择得当，不仅节约建设的一次性投资，而且能够有利于变压器的安全经济运行，减少运行、维护的费用参考文献：参考文献：（1） 《电力变压器运行规程》（2） 《工矿企业电力变压器经济运行导则》(3)《三相油浸电力变压器技术参数和要求》手稿日期：200。