王正華，翟江皞

（1.四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610016；2.東南大學(xué) 自動(dòng)化系，江蘇 南京 211189）

1 引言

節(jié)能減排是一個(gè)全社會(huì)的艱巨任務(wù)，其中電網(wǎng)損耗包含輸電線路的電力損耗、變電過程的電力損耗，線損不在本文的討論范圍，本文著重討論變電過程的損耗和變電站的站用電，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較優(yōu)化，降低變電站的電力損耗。

變電過程的電力損耗主要包括變壓器、電抗和站用變等元件損耗。其中最主要的是變壓器損耗、低壓并聯(lián)電抗器損耗和站用變壓器損耗，變壓器損耗主要包括變壓器鐵芯中的鐵損（固定損耗）和變壓器繞組電阻上的銅損（可變損耗）。變壓器鐵損是鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗，變壓器只要通電即存在鐵損，與通過的功率無關(guān)，主要與變壓器的容量和電壓有關(guān)；變壓器銅損與電阻和通過電流有關(guān)。低壓并聯(lián)電抗器損耗是固定損耗，與低壓電抗器的電壓有關(guān)。

變電站自身的站用電為站內(nèi)設(shè)備正常工作、保證電網(wǎng)安全可靠供電的變電站自身用電負(fù)荷，如控制、信號(hào)、保護(hù)、照明等設(shè)備用電。變電站的站用電水平主要與變電站電壓等級(jí)、規(guī)模及自動(dòng)化程度有關(guān)。

要降低變電站的損耗，主要就是降低變壓器、低壓并聯(lián)電抗器和站用變的損耗，降低設(shè)備的損耗可以通過設(shè)備優(yōu)化選型實(shí)現(xiàn)。

2 500kV主變壓器的節(jié)能選型

500kV主變壓器分為三相共體變壓器，組合式三相變壓器，單相變壓器和分解運(yùn)輸、現(xiàn)場組裝式變壓器（ASA）。

組合式三相變壓器是將1臺(tái)三相變壓器分解為3個(gè)單元變壓器，組合式變壓器，變壓器線圈及鐵心為單相獨(dú)立，運(yùn)輸至現(xiàn)場后形成組合變，與單相變壓器組比較，只是油道及部分接線在組合變殼體內(nèi)完成。該類型運(yùn)輸尺寸及重量與傳統(tǒng)的單相變壓器基本相當(dāng)。通過和變壓器廠家交流，變壓器廠家不推薦500kV變壓器采用組合式變壓器，本文不討論此類型。

分解運(yùn)輸現(xiàn)場組裝式（Advanced Site Assembly）三相共體變壓器，簡稱ASA變壓器。ASA變壓器是將工廠試驗(yàn)完成后的變壓器合理分解為鐵心、線圈及油箱等單元，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)地后進(jìn)行再裝配的變壓器。ASA變壓器無論在電氣參數(shù)上還是在占地面積上均與普通三相共體變壓器等同，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于變壓器本體非常易于分解和運(yùn)輸，最大運(yùn)輸重量不超過65t。

DL／T5222－2005《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》8.0.8“除受運(yùn)輸、制造水平或其他特殊因素外應(yīng)盡可能選用三相變壓器”，但是長期以來，由于受國內(nèi)500kV三相變壓器的生產(chǎn)能力和運(yùn)輸條件限制等因素影響，國內(nèi)已投運(yùn)的大部分500kV變電站中約90%的500kV主變壓器一直選用單相自耦變壓器。單相自耦變壓器的運(yùn)輸重量約為140t，而ASA變壓器不超過60t，由此可知，ASA變壓器的適用性更為廣泛。下面將詳細(xì)分析比較三相共體變壓器、單相變壓器和ASA變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)和損耗（本文以500kV，750MVA的變壓器為例），如表1所示。

從表1分析中可以看出，綜合考慮設(shè)備本身的價(jià)格和運(yùn)輸費(fèi)用，普通三相一體變壓器投資最大，單相變壓器組次之，ASA變壓器投資最小。ASA變壓器具有三相一體變壓器的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)輸單件重量不超過60t，適用性更為廣泛，而且可以節(jié)省35kV匯流母線和兩個(gè)防火墻及其占地（節(jié)約0.05hm2即0.75畝）的投資，并且損耗比單相變壓器低，每年每臺(tái)主變可以節(jié)約電費(fèi)約14.592萬元。

表1 三種500kV主變壓器的節(jié)能比較

對(duì)于ASA變壓器，據(jù)筆者了解，目前國內(nèi)生產(chǎn)商包括：中電裝備東芝（常州）變壓器有限公司，特變電工衡陽變壓器有限公司，保定天威保變電氣股份有限公司和特變電工新疆變壓器廠都有生產(chǎn)業(yè)績，并且ASA變壓器已在茂縣、昭覺、雅安、色爾古、丹巴、康定、新都橋、木里、水洛、茂縣Ⅱ等多個(gè)500kV變電站應(yīng)用，已有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

3 35kV并聯(lián)電抗器的節(jié)能選型

500kV變電站35kV并聯(lián)電抗器分為單相干式空芯并聯(lián)電抗器和三相油浸式并聯(lián)電抗器（表2）。

環(huán)氧包封式空心并聯(lián)電抗器由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低等優(yōu)勢在國內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用。經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，已出現(xiàn)了許多運(yùn)行故障，有的被迫停運(yùn)處理，有的甚至燒毀設(shè)備（綜合評(píng)估，全生命周期成本并不經(jīng)濟(jì)）。已有許多變電站發(fā)生過空心并聯(lián)電抗器燒毀現(xiàn)象。

與空心電抗器相比較，鐵心電抗器在性能方面擁有較大優(yōu)勢：運(yùn)行穩(wěn)定性，油浸式電抗器絕緣為油紙配合絕緣。兩種絕緣方式的穩(wěn)定性都很高，可保證產(chǎn)品安全穩(wěn)定地運(yùn)行。鐵心式并聯(lián)電抗器由鐵心作為導(dǎo)磁介質(zhì)，其磁場集中，漏磁小，因此其損耗比空心電抗器小很多。一次投資較高，但是損耗較低，全生命周期成本很經(jīng)濟(jì)。

表2 兩種500kV變電站35kV并聯(lián)電抗器的節(jié)能比較

由表2可知使用鐵心并聯(lián)電抗器比使用空心并聯(lián)電抗器成本節(jié)約：

S空－S鐵＝1002.054－750.18＝251.874（萬元）；

雖然價(jià)格上鐵心電抗器比空心電抗器高，初期投資較大，但從設(shè)備全壽命周期的綜合成本看，鐵心電抗器優(yōu)于空心電抗器。油浸式鐵心電抗器每臺(tái)每年可以節(jié)約28.5576萬元，并且安全穩(wěn)定、損耗小、占地面積小、漏磁污染小、運(yùn)行監(jiān)控方便，在四川木里、茂縣Ⅱ500kV等變電站得到了應(yīng)用。隨著油浸式鐵心電抗器的大規(guī)模應(yīng)用，設(shè)備成本將降低，設(shè)備價(jià)格隨之降低。

4 35kV站用電的節(jié)能選型

500kV變電站35kV站用變應(yīng)用較多的為節(jié)能型S11硅鋼變壓器和SH15非晶合金變壓器。站用變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗與容量有關(guān)，變電站的照明燈具盡量用節(jié)能燈，風(fēng)機(jī)和空調(diào)選用節(jié)能設(shè)備，日照強(qiáng)的地方可以選擇太陽能路燈，通過選擇低能耗的用電設(shè)備，以便降低站用變壓器的容量，本文以35kV 500kVA的站用變?yōu)槔龑?duì)SH15非晶合金變壓器與節(jié)能型S11硅鋼變壓器進(jìn)行全壽命周期分析并選型（表3、表4）。

表3 SH15非晶合金變壓器與S11硅鋼變壓器的節(jié)能效果比較

表4 站用變?nèi)珘勖芷诜治鲞x型

由表4可知，從全壽命周期考慮，選用非晶合金變壓器較為經(jīng)濟(jì)，SH15型三相油浸式非晶合金鐵心變壓器與S11型三相油浸式變壓器相比，年運(yùn)行成本平均降低24.57%。非晶合金站用變與常規(guī)硅鋼片鐵心站用變相比，非晶合金站用變利用其導(dǎo)磁性能突出的優(yōu)點(diǎn)，降低了變壓器的損耗值，特別是能夠降低空載損耗，節(jié)能效果明顯，適用推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語

本文從節(jié)能減排的角度，通過詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較對(duì)變電站的主要耗能設(shè)備主變、并聯(lián)電抗器和站用變壓器進(jìn)行了節(jié)能選型。

通過比較主變推薦分解運(yùn)輸、現(xiàn)場組裝式變壓器（ASA），ASA變壓器具有三相一體變壓器的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)輸單件重量不超過60t，適用性更為廣泛，并且損耗比單相變壓器低，每年每臺(tái)主變可以節(jié)約電費(fèi)約14.592萬元。

通過比較并聯(lián)電抗器推薦采用油浸式鐵心并聯(lián)電抗器，油浸式鐵心電抗器比干式空芯并聯(lián)電抗器每臺(tái)每年可以節(jié)約28.5576萬元。

通過比較站用變推薦采用非晶合金站用變，與常規(guī)硅鋼片鐵心站用變相比每臺(tái)每年可以節(jié)約0.2116萬元。

以國網(wǎng)通用設(shè)計(jì)A－4方案為例（最終4組750MVA單相變壓器，每組主變配兩組60MVA的干式空心并聯(lián)電抗器，3臺(tái)站用變），主變選用ASA變壓器，并聯(lián)電抗器選用油浸式鐵心并聯(lián)電抗器，站用變選用3臺(tái)非晶合金變壓器，全站每年可以節(jié)約電費(fèi)287.46萬元，大大降低了變電站的運(yùn)行費(fèi)用，變相給電網(wǎng)企業(yè)帶來了利潤，具有廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，ASA變壓器、油浸式鐵心并聯(lián)電抗器和非晶合金變壓器應(yīng)該在500kV變電站設(shè)計(jì)設(shè)備選型時(shí)優(yōu)先給予考慮。

［1］國家發(fā)展和改革委員會(huì).DL／T5218－2005220kV－500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：國家發(fā)展和改革委員會(huì)，2005.

［2］水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分［S］.西安：水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院，1989.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB／T 6451－2008油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求［S］.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2008.

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB／T 24790－2009電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)［S］.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2009.

［5］機(jī)械工業(yè)部.JB／T5346－1998串聯(lián)電抗器［S］.北京：機(jī)械工業(yè)部，1998.

［6］國家發(fā)展和改革委員會(huì).JB／T10775－20076－35kV并聯(lián)電抗器技術(shù)參數(shù)和要求［S］.北京：國家發(fā)展和改革委員會(huì)，2007.