王小龍　丁寶帥　呂賾名　張成　李琳　崔悅　李淼　高永俊

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，當(dāng)今我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)也變得更加完善。配電變壓器容量直接影響著電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。這就需要結(jié)合配電變壓器負(fù)合率現(xiàn)狀，提出更加合理的負(fù)荷率，在負(fù)荷曲線當(dāng)中分析配電變壓器的最佳容量?；诖?，本文重點(diǎn)對(duì)配電變壓器容量選擇進(jìn)行進(jìn)一步探究。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；容量；選擇；負(fù)荷率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.149

0 引言

在電力行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，我國(guó)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量也在逐年增加，配電變壓器容量不斷提高，這就需要重點(diǎn)考慮變壓器的損耗問(wèn)題。通過(guò)有關(guān)調(diào)查顯示，變壓器電能轉(zhuǎn)換率和損耗成反比例，想要提高變壓器的使用效率就必須要減少自身?yè)p耗。通過(guò)分析可知，變壓器損耗主要包括空載損耗和負(fù)載損耗，其中，空載損耗也就是鐵耗，因?yàn)殍F芯磁力通電交流頻率變化造成的影響，以熱形式散發(fā)到變壓器體外，通常情況下變壓器的空載損耗是恒定的。負(fù)載損耗也就是銅耗，包括負(fù)載電流通過(guò)繞組在導(dǎo)線電阻中所出現(xiàn)的損耗問(wèn)題，這部分損耗同樣是以熱形式散發(fā)到變壓器外，負(fù)載損耗與負(fù)荷率有著直接關(guān)系，所以變壓器損耗研究中主要以負(fù)載損耗為主。

1 變壓器負(fù)荷曲線

由于住宅負(fù)荷變壓器負(fù)荷率普遍偏低，但卻無(wú)法明確負(fù)荷的實(shí)際范圍。為了能夠進(jìn)一步掌握負(fù)荷變壓器負(fù)荷率實(shí)際情況，需要對(duì)指定住宅小區(qū)展開變壓器動(dòng)態(tài)測(cè)試。在動(dòng)態(tài)采樣過(guò)程中，需要每隔10s進(jìn)行一次采樣，找出6個(gè)周期數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)采集是連續(xù)采集，這樣可以更加真實(shí)的反映住宅實(shí)際用電情況。通常情況下，小區(qū)所安裝的變壓器總?cè)萘繛?×800kVA，并在夏季、冬季高峰期兩個(gè)變壓器同時(shí)運(yùn)行，其他時(shí)間是一用一備。初秋時(shí)期所測(cè)得變壓器負(fù)荷大約是160kVA，負(fù)荷率為20%；部分時(shí)間段為190kVA，此時(shí)變壓器的負(fù)荷率是24%。通過(guò)分析春秋數(shù)據(jù)來(lái)看，無(wú)論是工作日還是非工作日，變壓器負(fù)荷率都在25%以內(nèi)，并且還配備了備用變壓器，不僅造成了資源浪費(fèi)，也提高了空載損耗。

夏冬季的工作日和非工作日所配備的變壓器負(fù)荷分別為400kVA和370kVA，負(fù)荷率在50%左右，在測(cè)試負(fù)荷過(guò)程中只有一臺(tái)變壓器運(yùn)行，之后另一臺(tái)變壓器再運(yùn)行，這一段的負(fù)荷率在50%，在另一臺(tái)投入運(yùn)行后變壓器的負(fù)荷率降到25%，和春秋季節(jié)基本相同。由此可見(jiàn)，很多民用住宅建筑配電變壓器負(fù)荷率通常比較低。

2 變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率

對(duì)于一臺(tái)給定變壓器來(lái)說(shuō)，由于運(yùn)行效率和功率因素、負(fù)荷率有著直接關(guān)系，我們可以設(shè)定功率因素永恒不變，所以要重點(diǎn)考慮變壓器在最高運(yùn)行效率時(shí)的負(fù)荷率。通過(guò)調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)。在空載損耗和負(fù)載損耗相等時(shí)，變壓器使用效率最高。但是在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，變壓器的負(fù)荷會(huì)隨著時(shí)間變化而產(chǎn)生變化。也就是變壓器負(fù)荷率是時(shí)間函數(shù)，并不是任何時(shí)間變壓器的負(fù)荷率都是固定的。所以在計(jì)算變壓器損耗時(shí)，需要重點(diǎn)考慮負(fù)荷曲線對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率的影響。

由于無(wú)功功率會(huì)對(duì)變壓器損耗造成影響，變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)受到無(wú)功功率影響，以無(wú)功經(jīng)濟(jì)量作為衡量數(shù)值，把無(wú)功功耗折算成為有功功耗?？紤]到變壓器負(fù)荷會(huì)變化，這就要考慮負(fù)荷曲線形狀，對(duì)于給定變壓器來(lái)說(shuō)，如果負(fù)合率滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)（非常接近閾值）情況下，則是最佳變壓器負(fù)荷率。

3 變壓器最佳容量選擇

（1）變壓器年電能損耗。由于變壓器容量和電能損耗有直接關(guān)系，所以可以針對(duì)不同容量的變壓器來(lái)測(cè)定年電能損耗。計(jì)算時(shí)可以采用MATLAB編程進(jìn)行計(jì)算。如果容量是500kVA時(shí)，通過(guò)計(jì)算年電能損耗，負(fù)荷率為0.4111時(shí)會(huì)產(chǎn)生最小損耗，無(wú)論采用哪種計(jì)算方法其電能損耗差距都不大，并且具備相同的變化趨勢(shì)，具有代表性。在變壓器負(fù)荷、容量不大的情況下，所得出的數(shù)值依然相差無(wú)幾，但如果負(fù)荷較大，則會(huì)產(chǎn)生很大的差異。

（2）不同參數(shù)負(fù)荷曲線。對(duì)于負(fù)荷曲線來(lái)說(shuō)，如果具有相同負(fù)荷，但其他參數(shù)不同的負(fù)荷曲線中，通過(guò)比較負(fù)荷曲線形狀對(duì)變壓器容量選擇的影響。則可以根據(jù)不同曲線選擇不同容量的變壓器電能損耗。

通過(guò)分析負(fù)荷曲線可知，每天的電力使用高峰分別在早晨小高峰、晚上大高峰。由于在夏季空調(diào)運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，所以白天和夜晚的差異并不明顯。而通過(guò)分析辦公樓電壓負(fù)荷曲線可以發(fā)現(xiàn)，用電高峰期主要是集中在上班時(shí)間（白天），并且白天和夜晚的差距較大；而對(duì)于三班制的生產(chǎn)工廠來(lái)說(shuō)，其負(fù)荷變化不大，白天用電量略微比夜晚高一些講；對(duì)于住宅樓無(wú)空調(diào)負(fù)荷曲線分析可知，主要的用電高峰在夜間。

通過(guò)對(duì)各類建筑分析可知，在相同變壓器容量時(shí)，負(fù)荷率差異并不大，所以年電量損耗差也不大，所以對(duì)變壓器容量并無(wú)太大要求。通過(guò)分析曲線數(shù)據(jù)可知，在具備相同變壓器容量的情況下，負(fù)載損耗越大整個(gè)變壓器的損耗就越大；反之，負(fù)載損耗越小，就越接近最佳負(fù)荷率，可以提高整個(gè)電力系統(tǒng)的節(jié)能性。如果負(fù)荷曲線變化較大，主要是集中在夜間幾個(gè)小時(shí)，其余時(shí)間電能損耗較小，所以負(fù)載損耗也有所降低，變壓器容量設(shè)置為800kVA左右即可。

考慮變壓器需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，并且某段時(shí)間承擔(dān)著最大負(fù)荷，這就需要保證變壓器容量大于等于最大負(fù)荷量。單臺(tái)變壓器需要結(jié)合運(yùn)行費(fèi)計(jì)算結(jié)果，選擇更加經(jīng)濟(jì)的方法，如果無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)要求，就必須要選擇更高容量的變壓器。如果計(jì)算機(jī)負(fù)荷為170kVA和195kVA，則200kVA的變壓器運(yùn)行年費(fèi)更低，但是過(guò)于接近195kVA，所以可以分別采用200kVA和250kVA容量的變壓器。在不同容量變壓器選擇過(guò)程中，為了能夠滿足技術(shù)要求，可以選擇運(yùn)行費(fèi)用更低的變壓器，在投資相同或相差無(wú)幾時(shí)，則選擇技術(shù)數(shù)據(jù)更好的變壓器。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)配電變壓器容量進(jìn)行計(jì)算和分析，可以讓變壓器技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況一目了然，這就需要在選擇變壓器容量時(shí)有的放矢，避免變壓器容量選擇的盲目性。同時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)比較方法來(lái)選擇配電變壓器容量也是不錯(cuò)的選擇，這樣不僅能夠滿足變壓器技術(shù)條件，也可以采用更加經(jīng)濟(jì)的方法合理選擇變壓器容量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李桃.淺談配電網(wǎng)變壓器容量確定的方法[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2011（34）：456-457.

[2]劉照林.淺談配電變壓器經(jīng)濟(jì)容量選擇方法及其應(yīng)用[J].山西電子技術(shù)，2013（04）：38-39.

[3]俞濤.淺談配電變壓器的容量選擇及對(duì)系統(tǒng)的影響[J].中國(guó)電力教育，2008（s3）：584-586.