陸燕峰 陸岳平 顧躍華

（海鹽縣供電局，浙江 海鹽 314300）

配電變壓器作為電網(wǎng)中最后一級降壓設(shè)備，擔負著向終端客戶提供電力的任務(wù)。海鹽局在配變節(jié)能化上做了大量的工作，并不斷在配變經(jīng)濟運行研究方面作出探索，針對海鹽地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)、城鎮(zhèn)小區(qū)等配變負荷季節(jié)性很強，峰谷差大，全年輕載和空載運行時間較長，配變空載損耗較大等問題，在海鹽地區(qū)進行配變多容量智能控制試點。（注：配變多容量智能控制，即兩臺配變組成多容量配變臺區(qū)，實現(xiàn)配變多容量配置、自動切換、遠方、就地的投切功能及配網(wǎng)自動化功能。）

1 海鹽地區(qū)配變運行情況及影響節(jié)能的主要因素

1.1 海鹽地區(qū)配變運行情況

海鹽縣供電局所轄供區(qū)面積為土地面積48km2，其中縣城武原鎮(zhèn)建成城區(qū)區(qū)面積9.5 km2，其所轄配網(wǎng)為典型的農(nóng)村配電網(wǎng)。據(jù)國內(nèi)研究表明，農(nóng)村配網(wǎng)中配電變壓器的損耗占農(nóng)村配電網(wǎng)損的30%以上。海鹽地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)配變負荷季節(jié)性很強，峰谷差大，負載率低，全年輕載和空載運行時間較長，配變空載損耗較大。

海鹽局在配變節(jié)能化上已投入了大量的人力財力，至2011年已淘汰了S9以下高損耗配變。另一方面，不斷在配變經(jīng)濟運行研究方面作出探索，除了增加配變臺區(qū)布點減小大負荷率配變負載損耗外，在負荷波動較大的區(qū)域開始試點由兩臺配變組成多容量配變臺區(qū)的多容量切換運行方式。

1.2 影響配變節(jié)能的主要因素

1）變壓器的性能特性

變壓器自身的性能，即變壓器的阻抗電壓、空載損耗、負載損耗、空載電流等技術(shù)參數(shù)，根據(jù)不同的生產(chǎn)系列會產(chǎn)生不同的變化。例如，S9系列和S7系列比較，S9系列的空載損耗平均降低8%，負載損耗平均降低25%，節(jié)能效果明顯。因此，選用性能較好的產(chǎn)品對配變節(jié)能有明顯的作用。

2）變壓器容量的選擇

對于配電網(wǎng)中的變壓器容量一般按 3～5年的負荷規(guī)劃選擇，同時考慮變壓器正常運行允許的過負荷能力。對于農(nóng)村臺區(qū)或城鎮(zhèn)小區(qū)，變壓器容量的選擇至關(guān)重要，選擇過大，則導(dǎo)致變壓器容量閑置，損耗增大，資源浪費；選擇過小，則會引起設(shè)備過負荷運行甚至損壞的后果。因此，變壓器容量的選擇，對于配變節(jié)能起到關(guān)鍵性的作用。

3）配網(wǎng)自動化等技術(shù)的影響

配網(wǎng)自動化技術(shù)可以通過監(jiān)測配變臺區(qū)的有功功率、無功功率，功率因數(shù)，零序電流及三相不平衡電流等監(jiān)視配電網(wǎng)配變臺區(qū)的運行工況，對于防止配變過負荷、提高電能質(zhì)量、了解故障信息、優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)起到一定的作用。因此，配網(wǎng)自動化等技術(shù)對配變節(jié)能起到一定的指導(dǎo)作用。

2 海鹽局配變多容量智能控制的項目實施

2.1 配變多容量智能控制的方案選擇

立足于海鹽電網(wǎng)現(xiàn)狀及現(xiàn)有配變接線模式，采用盡可能簡化的配變高低壓接線方式達到配變多容量智能控制的要求，在海鹽地區(qū)城鎮(zhèn)小區(qū)實行組合箱式變電站方案，如圖1所示；在新農(nóng)村集聚地實行桿架式配變方案，如圖2所示。

圖1 組合箱式變電站一次方案圖

圖2 桿架式配變一次方案圖

2.2 配變多容量智能控制的設(shè)備選擇

1）高壓側(cè)。①組合箱式變電站方案采用兩回進線的單母線接線，進線配置負荷開關(guān)，配變高壓側(cè)配置負荷開關(guān)+熔斷器組合；②桿架式配變方案采用一回進線的單母線接線，進線不設(shè)分斷設(shè)備，母變高壓側(cè)配置跌落式熔斷器，子變配置真空斷路器或斷路器-隔離開關(guān)組合電器。

2）配變。兩臺配變采用性能優(yōu)越、同接線組別、同變比、同阻抗電壓百分比（生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)要求相同，實際誤差極小）、同調(diào)壓范圍的配變，配變?nèi)萘堪醇壊钆渲谩?/p>

3）低壓設(shè)備。采用兩回電源進線的單母線接線，電源進線設(shè)置隔離開關(guān)及斷路器，配變低壓側(cè)主斷路器帶電動操作機構(gòu)；根據(jù)負荷特性，配變低壓側(cè)無功補償采用智能化干式無功補償裝置。

4）配變多容量智能控制裝置（SAS3106）?？蓪崿F(xiàn)配變多容量臺區(qū)的“母變運行、子變運行、子母變并列運行”各種運行方式的自動控制。

5）直流電源。采用220V交流輸入，輸出電壓為直流 24V；設(shè)置免維護蓄電池 12V×2節(jié)，容量20AH。

6）現(xiàn)場通信設(shè)置。多容量變電站使用海鹽局配網(wǎng)自動化通信用EPON光網(wǎng)絡(luò)與上級主站建立通信鏈路。

2.3 配變多容量智能控制的功能

1）通過控制裝置（SAS3106）實現(xiàn)配變多容量臺區(qū)的智能控制

SAS3106裝置的硬件采用雙CPU架構(gòu)，并綜合應(yīng)用高速雙口 RAM、FPGA、CSOC（Configurable System-On-Chip）、現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)通訊等先進技術(shù)，精確測量兩臺配變低壓側(cè)電壓、電流，實時計算有功、無功、功率因數(shù)、配變溫度等信息，可實現(xiàn)架空線路桿架式配變和電纜線路組合式配變“母子”智能化臺區(qū)“母變運行、子變運行、子母變并列運行”各種運行方式的自動控制。并同時具有遙測、遙信、遙控功能。

2）通過設(shè)備配置和配網(wǎng)自動化進一步保障配變多容量臺區(qū)的智能控制

高低壓側(cè)開關(guān)操作回路都具有遠方/就地切換功能，就地設(shè)分合閘按鈕，并且配置高壓開關(guān)操作機構(gòu)未儲能閉鎖、高低壓開關(guān)合閘閉鎖等功能，加強配變多容量臺區(qū)智能控制的安全性；同時，配變智能控制（測控）終端通過配網(wǎng)光纖物理網(wǎng)絡(luò)接入海鹽局配網(wǎng)自動化主站，實現(xiàn)三遙功能。通過去臺區(qū)的全程監(jiān)控，為臺區(qū)的配變多容量臺區(qū)智能控制提供了堅強的后盾保障。

2.4 配變?nèi)萘壳袚Q的條件整定

容量不同，短路電壓相接近的變壓器并列經(jīng)濟運行方式。變壓器容量不同，短路電壓同時，在變壓器并列運行時，其間負載是按容量成比例進行分配的。但考慮項目未來的推廣應(yīng)用，有必要考慮母、子變在符合并列運行條件的同時，存在一定的阻抗電壓差值，因此在考慮切換條件時，加入了阻抗電壓不同帶來的變壓器并列運行時的負載率分配。計算過程如下。

子變運行時的損耗：

母變運行時的損耗：

母變運行與母子變并列運行的損耗

兩臺不同變壓器間負荷分配系數(shù)：

并列運行配變綜合損耗：

將 Δ PZZ= F( S )， ΔPZM= F( S )， ΔPZMZ=F( S )的綜合功率損耗曲線畫在統(tǒng)一二維坐標系上，得到圖3。

圖3 配變綜合功率損耗曲線

令△PZM＝△PZZ時，式（1）、式（2）聯(lián)系求解可得出子變運行切換至母變運行的綜合功率損耗臨界值。

令△PZM＝△PZMZ時，式（2）、式（3）聯(lián)系求解可得出母變運行切換至子母變運行的綜合功率損耗臨界值。

在項目實際整定中，運行整定人員根據(jù)海鹽地區(qū)配變運行的規(guī)律，加入了不同的延遲時間，避免配變負荷在臨界值附近波動造成的裝置頻繁動作，延長裝置及電氣設(shè)備使用壽命。

3 結(jié)論

海鹽縣供電局已試點一臺組合式多容量配變臺區(qū)以及一臺桿架式多容量配變臺區(qū)，經(jīng)一年多的現(xiàn)場運行，各種功能均通過監(jiān)測驗收，運行情況良好。兩種類型配變設(shè)置對于農(nóng)村電網(wǎng)居民用電及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等負荷有很強季節(jié)性及負荷周期性波動較大的場所尤為適合，節(jié)能效果明顯。同時多容量配變臺區(qū)作為對降損節(jié)能新方向的一種探索，在農(nóng)村配電網(wǎng)推廣有較大的意義。

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[2]胡景生.變壓器經(jīng)濟運行[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

[3]水利電力部西北電力設(shè)計院.電氣工程電氣設(shè)計手冊[M].北京:中國電力出版社,1989.