佛山市順德區(qū)江南電力安裝工程有限公司 廣東佛山 522031

摘要：近年來(lái)，為了促進(jìn)電網(wǎng)的日常高效安全運(yùn)行，我國(guó)很多地區(qū)都開展了電網(wǎng)改造工作，主要工作內(nèi)容便是對(duì)高能耗的變壓器進(jìn)行更換，工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是變壓器的容量選擇。配電變壓器容量的選擇，要求規(guī)劃的負(fù)荷選擇標(biāo)稱容量要大于計(jì)算負(fù)荷的變壓器，在滿足技術(shù)要求的同時(shí)，還要具有較好的經(jīng)濟(jì)性。因此，本文就10kV 配電變壓器容量的選擇及其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)改造；10kV 配電變壓器；效益方程；經(jīng)濟(jì)效益

改革開放以來(lái)，我國(guó)人們平均生活水平有了質(zhì)的提高，科學(xué)技術(shù)的更新進(jìn)步推動(dòng)著我們進(jìn)入了一個(gè)嶄新的電氣化時(shí)代。隨著人們對(duì)電網(wǎng)的需求的不斷提升，我國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)與改造，在這個(gè)過(guò)程中使用的大量配電變壓器由于其容量不同直接關(guān)系著電網(wǎng)建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)性與安全性。因此，配電變壓器容量選擇不僅關(guān)系著整個(gè)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還對(duì)日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。本文從10kV配電系統(tǒng)的安全及高效角度，根據(jù)10kV 配電變壓器效益方程，對(duì)其配電變壓器的選擇進(jìn)行分析，確定10kV 配電變壓器的最佳經(jīng)濟(jì)容量區(qū)間，從而更好的進(jìn)行10kV 配電變壓器容量的選擇。

一、10kV 配電變壓器的損耗方式與容量選擇

空載損耗和變動(dòng)損耗是配電變壓器主要的兩種損耗方式，其中空載損耗也可以稱之為鐵損耗，是指當(dāng)變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時(shí)，所消耗的有功功率，其值不隨著負(fù)荷的變化而變化；變動(dòng)損耗也可以稱之為銅損耗，發(fā)電機(jī)繞組中的損耗包括基本銅損耗和附加銅損耗兩部分。基本銅損耗是電流流過(guò)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組在導(dǎo)線電阻上產(chǎn)生的損耗；附加銅損耗為交流電在定子繞組上因趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)作用引起的額外損耗以及定子繞組各股線之間的循環(huán)電流引起的雜散銅損耗，其值將隨著負(fù)荷的變化而變化。因此，配電變壓器容量的選擇將直接影響配電變壓器的損耗，當(dāng)配電變壓器容量的選擇較小時(shí)，其空載損耗、投資與維護(hù)費(fèi)用等均相對(duì)較小，但其變動(dòng)損耗將有所提升；當(dāng)配電變壓器容量的選擇較大時(shí)，其空載損耗、投資與維護(hù)費(fèi)用等均相對(duì)較大，但其變動(dòng)損耗將有所降低。配電變壓器將存在一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)容量區(qū)間，其容量選擇在此區(qū)間內(nèi)，將保證變壓器的高效運(yùn)行，同時(shí)也能夠獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

二、10kV 配電變壓器的效益方程

在滿足正常負(fù)荷的情況下，使變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行效益最大化，通過(guò)這樣的方式確定10kV 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量。10kV 配電變壓器的效益為ΔF，其效益方程可以表示為：ΔF=F（Sn，S，τ，D，λ，Cz，Cw）。在此公式中，Sn 代表的是變壓器的額定容量；S 代表的是變壓器的負(fù)荷；τ 表示的是變壓器最大功率損耗時(shí)間；D 表示的是變壓器的無(wú)功損耗在配電網(wǎng)輸送過(guò)程中有功損耗折算的系數(shù)；λ 表示的是變壓器的空載損耗與變動(dòng)損耗的電價(jià)；Cz 表示的是變壓器的總投資折算的年費(fèi)用；Cw 表示的是變壓器的年維護(hù)的費(fèi)用?？梢娮儔浩鞯慕?jīng)濟(jì)效益與變壓器的容量、變壓器的負(fù)荷、變壓器的投資與維修費(fèi)用等諸多方面都有關(guān)聯(lián)。當(dāng)變壓器的容量增大時(shí)，與其相關(guān)的空載損耗、投資費(fèi)用、維修費(fèi)用等均將有所變化。

三、10kV 配電變壓器最佳經(jīng)濟(jì)容量區(qū)間的確定

配電變壓器選擇中除應(yīng)按技術(shù)原則確定配電變壓器的容量外，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，即使變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行的效益最大化。配電變壓器經(jīng)濟(jì)容量與負(fù)荷的最大功率損耗時(shí)間有關(guān)，如附圖曲線所示。配電變壓器經(jīng)濟(jì)容量隨最大負(fù)荷利用時(shí)間、功率因數(shù)等的不同而不同。最大負(fù)荷利用時(shí)間越大，對(duì)應(yīng)的變壓器經(jīng)濟(jì)容量選擇就越大，反之亦然。對(duì)應(yīng)最大功率損耗時(shí)間較小時(shí)的配電變壓器容量選擇，首先應(yīng)考慮按技術(shù)原則和在考慮了變壓器過(guò)負(fù)荷能力的基礎(chǔ)上按經(jīng)濟(jì)方法確定變壓器容量。即當(dāng)經(jīng)濟(jì)與安全矛盾較大時(shí)，應(yīng)按安全要求選擇容量。同時(shí)，在我國(guó)，配電變壓器的投入使用10 年左右將被替換，將配電變壓器的維修費(fèi)用確定為1.5%，將配電變壓器的年平均運(yùn)行時(shí)間確定為8600h，將配電變壓器的平均電價(jià)確定為0.49 元/kWh，因此，根據(jù)附圖進(jìn)行分析：

由附圖可知，在規(guī)劃期內(nèi)，其負(fù)荷容量為150kVA，主要的負(fù)荷為城市生活用電，最大的負(fù)荷利用時(shí)間為4500h，最大功率損耗時(shí)間為2000h，此時(shí)的10kV 配電變壓器的容量選擇可以為160kVA，既能夠滿足技術(shù)要求，同時(shí)還符合經(jīng)濟(jì)需求；當(dāng)最大的負(fù)荷利用時(shí)間為5000h，最大功率損耗時(shí)間為3500h 時(shí)，此時(shí)的10kV 配電變壓器的容量選擇應(yīng)為200kVA，這樣才能滿足技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的需求。在規(guī)劃期內(nèi)，如果主要的負(fù)荷為農(nóng)村生活照明用電，其最大的負(fù)荷利用時(shí)間為2500h，最大功率損耗時(shí)間為1500h，此時(shí)的10kV 配電變壓器的容量選擇應(yīng)為125kVA，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。同時(shí)，從附圖 可知，10kV 配電變壓器的最大負(fù)荷利用時(shí)間相對(duì)較大時(shí)，其最大功率損耗時(shí)間也將較大，此時(shí)，10kV配電變壓器的容量選擇要根據(jù)經(jīng)濟(jì)容量進(jìn)行選擇；但當(dāng)10kV配電變壓器的最大負(fù)荷利用時(shí)間相對(duì)較小時(shí)，其最大功率損耗時(shí)間也將相對(duì)較小，此時(shí)，10kV 配電變壓器的容量選擇要在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行選擇。在電網(wǎng)改造過(guò)程中，配電變壓器容量的選擇，要堅(jiān)持其技術(shù)原則，同時(shí)也要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)原則，唯有將二者進(jìn)行綜合的考量，才能保證變壓器的高效、長(zhǎng)期運(yùn)行，才能促進(jìn)變壓器經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。從附圖 中可知，10kV 配電變壓器的容量選擇與最大功率損耗時(shí)間有著直接的關(guān)系，同時(shí)，10kV 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量選擇也將受最大負(fù)荷利用時(shí)間與功率因數(shù)等因素的影響，當(dāng)最大負(fù)荷利用時(shí)間較大時(shí)，10kV 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量選擇將較大；當(dāng)最大負(fù)荷利用時(shí)間較小時(shí)，10kV配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量選擇將較小。當(dāng)最大功率損耗時(shí)間相對(duì)較小時(shí)，10kV 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量選擇要保證其技術(shù)需求，唯有變壓器具有一定的負(fù)荷能力基礎(chǔ)之際，10kV 配電變壓器的容量才能依照經(jīng)濟(jì)方法進(jìn)行選擇；當(dāng)10kV 配電變壓器容量的選擇存在經(jīng)濟(jì)性和安全性相矛盾之際，需要根據(jù)其安全性要求進(jìn)行容量選擇。

四、結(jié)束語(yǔ)

10kV 配電變壓器容量的選擇直接關(guān)系著電網(wǎng)改在的安全性、技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性，電網(wǎng)改造中大量使用配電變壓器，其容量的選擇，往往只注重技術(shù)原則而忽視變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性問題。配電變壓器容量選擇，不僅要按技術(shù)原則，更應(yīng)注重變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，并對(duì)變壓器效益方程及影響因素等作了推導(dǎo)和分析，最后給出了配電變壓器最佳經(jīng)濟(jì)容量的選擇方法。

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