謝偉斌

（肇慶市慶電電力工程有限公司，廣東 肇慶 526070）

配電變壓器指配電系統(tǒng)中根據(jù)電磁感應(yīng)定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。通常把電壓為 10 kV及以下的電力線路稱為配電線路，在10 kV配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，配電變壓器的選擇和使用是一個重要環(huán)節(jié)，是保證變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低損耗、安全可靠供電的重要因素。

1 10 kV配電變壓器的型式選擇

1.1 油浸式和干式配電變壓器

油浸式配電變壓器的價格便宜，損耗低（如S11型及非晶合金變壓器），關(guān)鍵部件全部密封在變壓器油中，其絕緣和冷卻效果好，適應(yīng)性強(qiáng)，在配網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。其有以下缺點：①變壓器油具有可燃性，防火要求高，用于變電所（用于10 kV及以下電源經(jīng)配電變壓器降壓后對設(shè)備供電，亦即配電室）需單獨設(shè)立配電變壓器室，占地面積大；②抗短路能力差；③如果密封不良滲漏油嚴(yán)重，影響設(shè)備安全運(yùn)行，同時污染環(huán)境；④絕緣按A級絕緣設(shè)計、制造，耐溫等級低；⑤充油設(shè)備需定期檢查、維護(hù)。

干式配電變壓器占地面積小，可以與SF6斷路器及真空開關(guān)設(shè)備同室布置，抗過載能力強(qiáng)，阻燃性能好，可選耐溫等級高，抗短路能力強(qiáng)，免維護(hù)，在變電所應(yīng)用廣泛。其有以下缺點：①對環(huán)境要求高，密封性差，不宜在室外使用；②價格偏高；③比同等級的油浸式配電變壓器損耗大；④維修不便；⑤如風(fēng)機(jī)損壞或電源故障冷卻效果差。根據(jù)其特點、設(shè)計規(guī)范和運(yùn)行經(jīng)驗，油浸式配電變壓器主要適用于桿上架設(shè)、箱式變電站和單獨設(shè)立配電變壓器室的配電室與變電所；干式配電變壓器主要適用于室內(nèi)配電。

1.2 單相配電變壓器的應(yīng)用

單相配電變壓器體積小，可單桿架設(shè)，很容易深入負(fù)荷中心供電；單相配電變壓器本身損耗低，又因為可靠近居民端供電，大大減小了低壓線路的損耗；由于單相配電變壓器出線為3根（不同于三相四線），節(jié)約了低壓線路的投資成本。因此，單相配電變壓器符合小容量密布點的指導(dǎo)思想，近年來配電網(wǎng)得到廣泛使用，主要用于城市居住區(qū)、別墅區(qū)、路燈和農(nóng)村小范圍相對集中居住的地區(qū)。但是由于單相配電變壓器容量小，只能單相輸出等因素，在小動力零散分布地區(qū)和城市多層、高層建筑密集的小區(qū)不能合理、經(jīng)濟(jì)的使用。

2 10 kV變電所配電變壓器負(fù)載率的選擇

10 kV變電所主變壓器容量的選擇，除了要計算負(fù)載容量外，還應(yīng)確定配電變壓器的負(fù)荷率。配電變壓器的負(fù)荷率是影響配電變壓器容量、臺數(shù)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，其值為：

目前對負(fù)荷率T的取值有兩種不同的觀點和做法。一種認(rèn)為T值大好，取高負(fù)荷率；另一種相反，認(rèn)為T值小好，取低負(fù)荷率。T的具體取值和變電所變壓器臺數(shù)N有關(guān)。

2.1 關(guān)于高負(fù)荷率

當(dāng)N為2時，T為65%左右；當(dāng)N為3時，T為87%左右；當(dāng)N為4時，T為100%左右。取高負(fù)荷率是根據(jù)配電變壓器負(fù)荷能力中的絕緣老化理論，允許配電變壓器短時間過負(fù)荷而不會影響到配電變壓器的使用壽命。大體上取過負(fù)荷 1.3倍，延續(xù)時間 2 h。這種取值按“N－1”準(zhǔn)則，在最高負(fù)荷時，當(dāng)變電所有1臺配電變壓器故障停運(yùn)，其余配電變壓器必須承擔(dān)全部負(fù)載而過負(fù)荷運(yùn)行，過負(fù)荷率1.3。

2.2 關(guān)于低負(fù)荷率

當(dāng)N為2時，T為50%左右；當(dāng)N為3時，T為67%左右；當(dāng)N為4時，T為75%左右。這種觀點與高負(fù)荷率截然不同。在最高負(fù)荷時，當(dāng)變電所有1臺配電變壓器故障停運(yùn)（“N－1”）時，剩余配電變壓器可以承擔(dān)全部負(fù)載而不過負(fù)荷。

兩種負(fù)載率的選擇都有其合理的地方，主要差別有以下幾點：

（1）選擇高負(fù)荷率的電網(wǎng)投資比選擇低負(fù)荷率節(jié)省。低負(fù)荷率電網(wǎng)配電變壓器容量選擇較大，相應(yīng)配套的一、二次設(shè)備參數(shù)等級增加，必然帶來投資增加，運(yùn)營成本增大。但選擇低負(fù)荷率時，可以更合理配置接線方式，配電變壓器增容周期也較長。

（2）低負(fù)荷率電網(wǎng)的可靠性和安全性高于高負(fù)荷率電網(wǎng)。高負(fù)荷率電網(wǎng)雖然也能滿足“N－1”的要求，但是設(shè)備超載對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行不利，尤其是配電網(wǎng)，低壓線路大部分為輻射型供電，通過其他變電所轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方式不一定可行。

（3）配電變壓器取低負(fù)荷率可以簡化網(wǎng)絡(luò)接線，減少聯(lián)絡(luò)線數(shù)量，對簡化繼電保護(hù)和自動裝置的配置有利。

3 因地制宜選擇配電變壓器

《35 kV及以下端變電所（配電房）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ32/J14－2005）中，關(guān)于變壓器臺數(shù)、容量有下列規(guī)定。

（1）第3.1.4條：變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)2臺及以上變壓器：①具有一級或二級負(fù)荷；②季節(jié)性負(fù)荷變化較大；③集中負(fù)荷較大。

（2）第3.3.1條：裝有2臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開1臺時，其余變壓器容量應(yīng)滿足一級負(fù)荷及二級負(fù)荷用電。其余變壓器容量不宜小于總負(fù)荷的60%。

目前，城市住宅小區(qū)大都滿足第3.1.4條規(guī)定，建設(shè)10 kV變電所時，應(yīng)考慮裝設(shè)2臺以上配電變壓器。第3.3.1條規(guī)定中，對配電變壓器容量選擇標(biāo)準(zhǔn)是較低的。當(dāng)然，該標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，該要求是必須達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)變電所在建筑物內(nèi)部，以及對防火防爆有特殊要求，或占地面積較小無法單獨設(shè)立配電變壓器室的，應(yīng)選用干式配電變壓器。在選用干式配電變壓器時，冷卻方式采用自然空氣循環(huán)和強(qiáng)迫空氣循環(huán)（帶冷卻風(fēng)機(jī)）。正常使用條件下，自然空氣冷卻時，配電變壓器可連續(xù)輸出100%的額定容量。投入風(fēng)機(jī)，在強(qiáng)迫風(fēng)冷狀態(tài)下運(yùn)行，配電變壓器可以連續(xù)輸出150%的額定容量。選用干式配電變壓器，變電所主變壓器選擇容量時，可以根據(jù)高負(fù)荷率的方案選取。2臺主變壓器時（N＝2），負(fù)荷率取65%（T＝65%），低壓采用單母線分段接線方式；3臺主變壓器時（N＝3），負(fù)荷率取87%（T＝87%），低壓采用單母線四分段接線方式。

4 結(jié)論

目前，城市住宅小區(qū)大都滿足第3.1.4條規(guī)定，建設(shè)10 kV變電所時，應(yīng)考慮裝設(shè)2臺以上配電變壓器。第3.3.1條規(guī)定中，對配電變壓器容量選擇標(biāo)準(zhǔn)是比較低的。當(dāng)然，該標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，該要求是必須達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)變電所在建筑物內(nèi)部以及對防火防爆有特殊要求，或占地面積較小無法單獨設(shè)立配電變壓器室的，應(yīng)選用干式配電變壓器。在選用干式配電變壓器時，冷卻方式采用自然空氣循環(huán)和強(qiáng)迫空氣循環(huán)（帶冷卻風(fēng)機(jī)）。正常使用條件下，自然空氣冷卻時，配電變壓器可連續(xù)輸出 100%的額定容量。投入風(fēng)機(jī)，在強(qiáng)迫風(fēng)冷狀態(tài)下運(yùn)行，配電變壓器可以連續(xù)輸出150%的額定容量。

選用干式配電變壓器，變電所主變壓器選擇容量時，可以根據(jù)高負(fù)荷率的方案選取。2臺主變壓器時（N＝2），負(fù)荷率取65%（T＝65%），低壓采用單母線分段接線方式；3臺主變壓器時（N＝3），負(fù)荷率取 87%（T＝87%），低壓采用單母線四分段接線方式。當(dāng)選用箱式變電站，或當(dāng)變電所為獨立設(shè)置時，可以設(shè)立單獨的配電變壓器室。對防火防爆沒有特殊要求時，可采用油浸式變壓器（S11型或非晶合金變壓器）。

選用油浸式配電變壓器，變壓器價格低，空載損耗也比較小，但過載能力差。主變壓器選擇容量時，可以根據(jù)低負(fù)荷率的方案選取。2臺主變壓器時（N＝2），負(fù)荷率取50%（T＝50%），低壓采用單母線分段接線方式；3臺主變壓器時（N＝3），負(fù)荷率取 67%（T＝67%），低壓采用單母線四分段接線方式。對于線路或變電所單臺配電變壓器的選擇，也應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特性和現(xiàn)有低損耗配電變壓器的特點，結(jié)合負(fù)荷增長情況，通過計算和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較（考慮增容投資、新增布點的實際難度），最低負(fù)荷時能夠保證配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，選擇稍大容量等級的配電變壓器也有利于安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。