（电气工程专业论文）220kv变电站变压器容量的选择及经济分析.pdf

华南理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a2 2 0 k vs u b s t a t i o ni sa h i n g ec e n t e rt h a tl i n k sar e g i o n a ln e t w o r kw i t h5 0 0 k v p o w e rg r i d t oc o n f i g u r ea d e q u a t e l yc a p a c i t y o f p o w e rt r a n s f o r m e r s i nt h e s e s u b s t a t i o ni sa ni m p o r t a n tt o p i cr e l a t i n gt oal o n g t e r me c o n o m i cp r o f i to fp o w e r n e t w o r k f o r m e r l yt h e s ew o r kw e r ed o n ed e p e n d i n gu p o nt h ep r e d i c t e dd a t ao ft h e l o c a lm a x i m u ma c t i v e - p o w e rd e m a n da n d t h e c a p a c i t y l o a d r a t i o s t i p u l a t e db y p l a n n i n gp o l i c e h o w e v e r ，o w i n gt ou n e q u a le c o n o m i cd e v e l o p m e n ta m o n gr e g i o n s ， a g r e a td i f f e r e n c ei nt h e i rc h a r a c t e r i s t i c so fl o a d i n ga n di n c r e m e n to fp o w e rd e m a n d s e x i s t s t h ed i s p o s i t i o no ft r a n s f o r m e r sb a s e do nt h ea f o r e s a i dp r i n c i p l ew a s a l w a y s f o u n db i a sf r o mt h er e a l i t ya n dc o n s e q u e n t l yt h e i re c o n o m i co p e r a t i o nc o u l d n tb e r e a c h e d b a s e do ne c o n o m i c o p e r a t i o nt h e o r yo ft r a n s f o r m e r s ，am a t h e m a t i c a lm o d e la n d w o r k i n gp r o c e d u r ef o rs e l e c t i n gc a p a c i t y o ft r a n s f o r m e r si n2 2 0 k vs u b s t a t i o ni s p r o p o s e d a c c o r d i n gt ol o a d i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n dd a t ai n2 0 0 2c o l l e c t e df r o ma l l t h e2 2 0 k vt r a n s f o r m e r so f21 p o w e rs u p p l y b r a n c hc o m p a n i e s ，ac o n f i g u r a t i o n s c h e mo fc a p a c i t yt r a n s f o r m e r si nt h e s e2 2 0 k vs u b s t a t i o n sa r ed e t e r m i n e dt h r o u g h t e c h n i q u e e c o n o m ya n a l y s i s a l s o ，r e f e r r i n gt o t h ed a t ai n “t e n t hf i v e y e a rp l a n ” s c h e m ew o r k e do u tb yg u a n g d o n gd e s i g na n dr e s e a r c hi n s t i t u t eo fp o w e r ，a n o p t i m u m s e l e c t i o no ft r a n s f o r m e r si nt h e s es u b s t a t i o n sf o r2 0 0 6i so b t a i n e d f u r t h e r m o r e ，a c c o r d i n gt ot h ep a r a m e t e r so ft h ee x i s t i n gt r a n s f o r m e r si n 21 p o w e r s u p p l yb r a n c hc o m p a n i e s ，t h ee c o n o m i cl o a d i n gi n t e r v a l so fe a c ht r a n s f o r m e ra r e g i v e n k e yw o r d s ：2 2 0 k vt r a n s f o r m e r ；o p t i m a l c a p a c i t yc o n f i g u r a t i o n ；e c o n o m i c o p e r a t i o n ；l o a d i n gc h a r a c t e r i s t i c s 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：牌岛胁 日期：w 川哞6 月，护日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于， 不保密留。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：隙峰幽日期：啡6 月f 口日 导师签名：别唁可妙日期：卿相，日 。 f f 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 变压器是电力系统应用最多的重要电气设备。从发电厂、输配电网直到用户， 一般需经过3 5 次变压过程。而在变压器运行过程中，无论有无负荷，都要消耗 一定的电能。电力系统变压器总台数多，总容量大，所以变压器的电能损耗不容 忽视。据统计，在电力系统电能损耗中，将近一半由变压器产生。因此，变压器 的经济运行问题一直是一个不断探索的课题。特别是今天，在广电集团有限公司 采取各种合理手段谋求效益最大化的目标下，变压器的经济运行就显得尤为重 要。 2 2 0 k v 变电站作为地区电网的枢纽变电站，如何合理地选定其变压器的容量 和台数，是一个值得深入探讨的问题。通常只是考虑预测的最大有功负荷及指定 的容载比。这样做，在实际运行中往往会发现这些配置不尽合理。到2 0 0 2 年底， 广东省共有2 2 0 k v 降压变压器2 5 4 台。由于各地区经济发展不平衡，各个地区电 网负荷特性有较大的差异，因此，根据它们的负荷特性，并结合变压器经济运行 理论，去探求变压器容量配置的优化，将是较科学的和较符合实际的方法。为此， 2 0 0 2 年1 2 月，广电集团有限公司运行部和华南理工大学电力学院联合申请的 “2 2 0 k v 变电站变压器容量的选择及经济分析”课题，列入广电集团有限公司 2 0 0 3 年科技项目。 1 2 本文主要工作 本项目以广东电网2 2 0 k v 变电站2 0 0 2 年的负荷和广东电网十五规划数据为 基础，根据变压器经济运行理论，提出了广东电网各2 2 0 k v 变电站变压器容量的 优化配置方案和经济运行方案。具体工作如下： 1 、据变压器经济运行理论，通过技术经济分析比较，提出2 2 0 k v 变电站容 量的选择方法。其基本思路是： ( a ) 根据变电站全年最大有功负荷匕及其对应的功率因数c o s 吼，选择该 变电站所需的最小额定容量s 。 ( b ) 根据变电站的动态负荷曲线，应用变压器经济运行的动态计算理论， 计算出在该最小容量配置s 。下，该变电站全年的有功电能损耗a ，和无功电能消 耗a 。变电站可以单台运行或多台并列运行。 ( c ) 计算出扩大容量或者增加台数的各配置方案的投资回收年限。 华南理工大学硕士学位论文 ( d ) 确定优化容量配置方案。在( b ) 和( c ) 中，可供选用的变压器有六 种容量：6 3 i v a ，9 0 m v a ，1 2 0 m v a ，1 5 0 m v a ，1 8 0 m v a 和2 4 0 m v a 。 2 、 广电集团公司运行部提供2 2 0 k v 变电站的2 0 0 2 年数据和变压器参数进 行处理，提出现时的各2 2 0 k v 变电站变压器的优化容量配置方案。 3 、 将原有的变压器全换成1 8 0 m v a 的变压器，计算其有功电能损耗与无功 电能消耗。与原配置方案的进行比较。 4 、 以广东电网十五规划数据为基础，计算2 0 0 6 年各变电站的负荷，提出 2 0 0 6 年各2 2 0 k v 变电站变压器容量的优化配置方案。 5 、对现有变电站，提出其经济运行方案，即计算出各变电站的经济运行负 荷区间。 2 第二章变压器经济运行的基础理论 第二章变压器经济运行的基础理论 变压器经济运行的目的就是降低变压器的有功功率损耗和无功功率损耗， 以提高变压器电源侧的功率因数，从而间接地降低电网线损。本项目根据变压器 的负载参数和空载参数，结合实际记录的负荷特征，应用变压器经济运行的基础 理论，计算其有功和无功功率损耗，并进行比较分析。 电力变压器有双绕组变压器和三绕组变压器。在本项目中，广东电网2 2 0 k v 变电站使用的都是三绕组变压器。所以本章所涉及的都是三绕组变压器。 2 1 变压器技术参数 本研究项目所用的变压器的技术参数，除了三侧额定容量5 i n 、s ：。、s h ( m v a ) 之外，有空载参数和负载参数。即：空载电流，。，空载损耗p o ( m w ) ，三侧绕 组间阻抗电压u 。、3 、u ，三侧绕组间负载损耗只”最”最：，( m w ) 。 一般情况下，变压器铭牌所标示的各侧负载参数和空载电流都是归算到一次侧容 量的。在极个别的情况下，可能归算到其中对应较小的容量。在应用本软件的时 候，就要求刻意地将三侧容量s 1 。、s ：。、s 3 。都按s 。输入。 1 、空载励磁功率 在进行变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，通常近视认为 幺；晶。因此，变压器在空载时电源侧的励磁功率( 无功功率) 的计算式为： = 篙s ，。 2 、额定负载漏磁功率 和负载参数一样，三侧额定负载漏磁功率也按一次侧绕组容量标定 q k l 2 = 百u k l 2 矿s 。 q k l 3 = 可u k i 矿3 s 。 q k 2 3 = 可u k 2 矿3 s 。 ( m v a r ) ( m v a r ) ( m v a r ) ( 2 - 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) ( 2 - 4 ) 3 、各侧负载参数 在分析计算变压器经济运行时，需把三侧绕组间负载损耗丘。：、p k ”攻：， 转换成归算到各侧绕组额定容量下的各支路负载损耗p k ，、最：、r ，。计算公式为 华南理工大学硕士学位论文 r 。：生篁 鱼 ( 2 - 5 ) 驴业铲 e ， 耻墅铲 ， 在分析计算变压器无功功率经济运行时，需把三侧绕组间阻抗电压u 。、 u 。、u 。，转换成归算到各侧绕组额定容量下的各支路阻抗电压u k 。、 u 。：、u 。，。计算公式为： u k l ：u k 1 2 + u i k i 3 - - u k 2 3 ( 2 8 ) = 墅进型趔 _ 墅丝卷型迎 ( 2 - 9 ) ( 2 一1 0 ) 4 、各侧绕组的漏磁功率 同样地，在分析计算变压器无功功率经济运行时，需将三侧额定负载漏磁功 率q 。、线q 。换算成各侧额定容量下的漏磁功率q 。，、q r ：、q * ，。换算 公式如下： = 数学 ( 2 _ 8 ) q 矿盟铲 q 矿墅铲 2 2 变压器功率损耗的基础计算公式 1 、有功功率损耗的基础理论计算公式 三绕组变压器有功功率损耗a p 是 ( m w ) 的基础理论计算式为： 4 ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) 第二章变压器经济运行的基础理论 旦圮 或 式中 损耗，m w a p = 昂+ 纰+ 必+ 鹋 ( 2 - 1 1 ) a p = p o + 所最1 + 所最2 十厉r 3 ( 2 - 1 2 ) 廿= 昂+ ( 寺地- + ( 砉心：+ ( 砉地，( 2 - 1 3 ) 纰、必、蝎分别为变压器的一次侧、二次侧、- - b ：倾 j 绕组的负载 届、皮、屈分别为变压器的一次侧、二次侧、三次侧绕组的负载系 数； s 、s ，、s ，分别为变压器的一次侧、二次侧、三次侧绕组的负载视 在功率，m v a 。 2 、有功功率损耗的实用化计算公式 三绕组变压器的一次侧的负载功率是其它两侧负载功率用相( 矢) 量和。实 际数据收集往往不易满足这种需要。而三绕组变压器运行方式的优化计算，数据 量就更大，所以需要寻求一种实用化的计算方法。 令三绕组变压器二次侧绕组和三次侧绕组的负载分配系数为c ：、c ，一次 侧为电源侧。忽略变压器损耗，有： c ：土：旦 s 2 + s 3s 1 c 3 ：土：曼 s 2 + s 3s l s 1 = s 2 + s 3 q + g = l 由公式( 2 - 1 4 ) 、( 2 - 1 5 ) 可得s 2 = c 2 s l 、s 3 = c 3 s l ， 以得出三绕组变压器有功功率损耗的实用化计算公式为： ( 2 1 6 ) ( 2 17 ) 代入公式( 2 - 1 3 ) ，可 廿= p o + s ? 嚣；嚣托；嚣( 2 - 1 8 ) 比较方程( 2 - 1 3 ) 和( 2 - 1 8 ) 可见，实用化计算公式的特点是：使用数据量 大大减少，计算简单。实用化的实质是用负载的代数和来近似代替相量和。对于 使用长时段的统计数据的计算，实用化计算结果和理论计算的误差很小，完全满 足工程实践的需要。所以，有些文献“3 称之为工程计算公式。 3 、无功功率损耗的实用化计算公式 类似有功功率损耗实用化计算公式的推导，可导出三绕组变压器无功功率损 耗的实用化计算公式： q = q 0 + 郦霄q k l + c 。2q s 厶k 2 + c s 2 百q k 3 ，( 2 - 1 9 ) 5 ) ) 4 5 1 l 一 一 2 2 ( ( 华南理工大学硕士学位论文 上述三绕组变压器有功损耗的实用化计算公式( 2 - 1 8 ) 和无功损耗的实用化 计算公式( 2 - 1 9 ) ，就是变压器容量选择及经济分析的基础。 2 3 三绕组变压器有功电量损耗和无功电量消耗 在传输功率过程中，变压器必然有功电能( 即空载损耗与负载损耗) 损耗。 同时，变压器本身也是一个较大的感性无功负荷。在运行中，变压器自身无功消 耗功率远大于其有功消耗功率。因此，在变压器经济运行分析计算中，不仅追求 有功损耗电能最小，同时也要追求无功损耗电能最小。在变压器经济运行时，节 约无功电能的量远大于节约有功电能的量。所以变压器的经济运行不仅节省电 能，而且还提高变压器电源侧的功率因数。当然，也间接地节省电网线损。 计算t 时间段内( 年、月、日) 三绕组变压器有功电能损耗和无功电能消耗 的计算，可以分为稳态计算和动态计算两部分。稳态计算方法仅适用于在t 时间 段内三绕组变压器的各侧负荷率都在9 5 以上的情况。如果变压器负载波动较 大，当其中任何一侧的负荷率低于9 5 时，用稳态计算公式进行计算，就会产生 较大的误差。所以，本文将采用动态计算方法来计算t 时间段内( 年、月、日) 三绕组变压器有的有功电能损耗和无功电能消耗。 三绕组变压器的全年有功电能损耗和无功电能消耗的动态计算式为： a r = 丁r + r s ? c 鲁+ c ；鲁+ c ；鲁渺 = 丁 昂+ 巧豆2 ( 毒+ 曰鲁+ 鸳鲁) 】( m w h ) ( 2 _ 2 0 ) m a = r q o + r c 卅+ 口等冲 = 丁 q o 蝎- 并( 帕+ 舒驮s - t “, j ( m v a r h ) 2 1 ) 式中t 为变压器全年运行时间，单位为h o k ，为变压器一次侧的负载波动损耗系数； 豆、曩、量分别为变压器的一次侧、二次侧、三次侧绕组的年平均负载视 在功率，单位为m v a , 0 ，、e ，分别为变压器二次侧绕组和三次侧绕组的年平均负载分配系数。 2 4 负载波动损耗系数的计算方法 负载波动损耗系数是指在一定时间内，变压器负载波动引起的负载损耗与其 平均负载损耗之比。由此定义可得负载波动损耗系数置r 1 计算公式为： 6 第二章变压器经济运行的基础理论 耻鲁2 器治。， 式中，屈，为变压器一次侧瞬态负载系数，且定义为： 鼠，= 旦= 卫 ( 2 - 2 3 ) 届为t 时间段内变压器一次侧的平均负载系数。 从式( 2 2 2 ) 和( 2 - 2 3 ) 可知，只有知道三绕组变压器一次侧的实际负荷曲 线，可以是电流变化曲线，也可以是视在功率变化曲线，就可以准确计算出负载 华南理工大学硕士学位论文 第三章三绕组变压器容量配置的计算方法 变压器的容量一般是根据负荷曲线和负荷性质来选择的。也就是以变压器容 量的利用率为出发点。根据我国节能方针，变压器容量的选择，不仅要考虑到变 压器容量的利用，而且更要考虑到变压器的运行效率。即应根据负载来优选变压 器容量。使得变压器在运行时段内，有功损耗和无功消耗最小。按照容量的利用 率和按照经济运行来选择变压器容量，往往所得的结果是不尽相同的。一般说来， 按照变压器容量利用率选择的容量会小些，而按照变压器经济运行来选择的容量 可能会大些。那么，该如何确定变压器的容量呢? 确定的原则是：如果按照经济 运行来选择，可能增加一些变压器的投资。但却减少了运行中变压器的损耗，节 约了电能，明显减少了变压器年运行费。最后，计算变压器投资费用的增加被节 约运行费用回收所需的年限。根据回收年限来确定变压器容量配置。 3 1 分析计算的条件 1 基本电贯 在我国，对大宗工业用户实行两部制电价。其中基本电费可按实测最大需量 或变压器容量计算。本文研究的计算方案对象是电网变压器，应采用按最大需量 计算的企业的基本电费。因此，作为计算运行费用的电价，与设置的变压器容量 无关。 2 变压器系统的配套设备费用 按照经济运行所选择的变压器容量增加是同一档次的容量增加。由于负荷大 小没有改变，变压器的配套设备变化不大。所以，在比较方案时，仅考虑变压器 直接投资费用的1 0 3 倍( 对于配套设备的可能相应的投资增加，直接估算为变 压器直接投资费用的3 ) 。 3 变压器的大修费 在同一检修周期下，同一档次的较大容量变压器的大修费略大于较小容量变 压器的。而给同样的负荷供电，小容量变压器的运行平均温度则高于大容量变压 器，检修周期要短于大容量变压器。因此，在比较起来，可以近似认为它们在相 同时段内的大修费是相同的。可以认为，用经济运行原则选用变压器不受设备大 修费用影响。 综上所述，在选择变压器容量时，可以不考虑容量电费和设备大修费两个因 素的影响。也就是说，在做优化选择方案时，参与计算的仅是变压器的直接投 资费用、部分配套设备费用及变压器年有功电能和年无功电能消耗。 8 第三章三绕组变压器容量配置的计算方法 3 2 选择三绕组变压器容量的基本步骤 3 2 1 单台运行的三绕组变压器容量的选择 对于只有单台变压器的变电站，可基于变压器经济运行理论确定其容量。它 与常规方法有两点不同：其一是根据年小时最大负载来确定变压器所需最小容 量；其二是根据负载波动损耗系数来计算它的有功电能损耗和无功电量消耗，再 进行技术经济比较。基本步骤如下： ( 1 ) 变压器基准方案的选择 确定变压器基准容量的基础数据：全年小时最大有功负载p 卅( m w ) ，功率 因数为c o s ，年负载电能a ，( m w h ) 。则通常情况下选择基准变压器的容量s 。 ( m v a ) 应该满足： s n ) j l( 3 - 1 ) c o s 当缺少p m 时， 也可以从日电流表中取出全年最大电流，一得出 s 。 3 ，一u 。 根据计算，从广电集团有限公司运行部给出的六种容量的变压器中，挑选 出容量值不小于s 。的最小容量变压器，作为所谓“基准方案”。 ( 2 ) 变压器候选方案的确定 对于现时只有单台主变的变电站，所考虑的各方案中变压器台数最少为一 台，最多为两台。只要变压器台数乘以容量，大于等于式( 3 - 1 ) 计算出来的值， 都纳入候选方案。 ( 3 ) 计算某变电站所有侯选方案以及基准方案的年电能损失 根据式( 2 - 2 0 ) 和( 2 - 2 1 ) 计算变压器全年损耗有功电量a ，( l w h ) 及损 耗无功电能a a 。( m v a r h ) 。式中，变压器的一次侧的年平均负载视在功率s ，可 根据其一次侧电流变化曲线求得；变压器二次侧和三次侧的年平均负载分配系 数0 ，、己只能通过估计求得，如，对于三次侧( 1 0 k v 侧) 带负荷的情况，可以 取e ，= 0 8 ，e ，= 0 , 2 ，对于三次侧绕组( 1 0 k v 侧) 不带负荷( 只接电容器组) 的 情况，可以取0 ，= o 9 5 ，己= o 0 5 。各个变电站的实际情况可能有些不同。必要 时可要求现场运行人员给出具体的数值。 ( 4 ) 对于所有的配置方案，计算其相对于基准方案的投资回收年限 设按变压器容量利用率选择的基准变压器，所需要投资为z ：( 元) ，按照经 济运行条件选取变压器的投资为z 。( 元) ，则变压器增加的投资z 。( 元) 为： z 8 = z d z y ( 3 - 2 ) 又设按经济运行条件比按容量利用率选变压器可减少无功功率消耗q p 9 华南理工大学硕士学位论文 ( m v a r ) ，每m v a r 电容器的投资z d ( 元m v a r ) ，则减少电容器的投资z 。( 元) 为 z c = a a o p z c d ( 3 - 3 ) 变压器增加的投资有一部分被减少电容器投资所补偿，净投资a z ( 元) 为： a z = z 口一z c ( 3 - 4 ) 设变压器按经济运行条件每年节约电量a m ，( m w h ) ，平均销售电价厶为( 元 m w h ) ，则每年节约电费为g 。( 元) ： g d = a a p ，d ( 3 - 5 ) 变压器多投资费用的回收年限毛( 年) 为： ；譬 ( 3 _ 6 ) u d ( 5 ) 根据各种容量变压器的投资回收年限，选择所需投资年限最短的变压 器 3 2 2 多台并列运行的变压器容量的选择 对于多台变压器并列运行的变电站，按照变压器经济运行原则选择容量，其 基本原理和步骤与上面叙述的单台变压器容量的选择基本相同。只是有些细节需 要加以改动。这里假定原来并列运行的变压器的台数是t ，现在并列运行的台数 是k 。基本步骤如下： ( 1 ) 变压器基准容量的选择 确定变压器容量的基础数据：全年小时最大负载有功功率p 卅( m w ) ， 功率 因数为c o s ，年负载电量a ，( m w h ) 。则通常情况下选择变压器的容量s 。( m v a ) 应该满足： s 。 上 ( 3 - 7 ) “ c o s 9 i 卅 具体到本章，确定变压器容量的步骤如下： a 计算某变电站最大视在功率，当全年小时最大负载有功功率p 卅( m w ) 已 知时，公式如下： fr f 匕= p 卅，q 。= q 。= p m ，+ 增够 f _ 1i = ii = l s 一= 厩 b 当全年小时最大负载有功功率尸m ( m w ) 未知时，公式如下： s m = 西n l 一 式中，一为全年日最大电流。 1 0 ( 3 - 8 ) ( 3 - 9 ) ( 3 - 1 0 ) 第三章三绕组变压器容最配置的计算方法 根据其计算，从广电集团有限公司运行部给出的六种容量的变压器中，只考 虑相同容量的变压器的组合，确定出基准方案。该基准方案应满足的条件是其总 容量不小于s 一，而且容量最小，台数最小。 ( 2 ) 变压器候选方案的确定 在原变电站容量配置方案的基础上，改变容量或改变台数，选出那些满足最 大视在功率要求s n - l a x 的方案作为候选方案。其中台数的下限为：一台。上限为： 原变电站台数+ 1 。 ( 3 ) 对于某变电站所有侯选方案以及基准方案，计算其年电能损失 变压器的一次侧年平均负载视在功率i ，可根据其一次侧电流变化曲线求 得。在本章中，变压器的一次侧的年平均负载视在功率豆的计算步骤如下( 其中， 该方案台数为k ) ： a 计算某变电站单台变压器的全年平均有功功率和无功功率： 已知全年有功电量a 。，年运行小时数正，年平均功率因数c o s = a “t , ( 3 - 1 1 ) q i = p i * t g o = 等 ( 3 - 1 2 ) b 因为各台主变的功率因数相近，所以计算全站有功负载和无功负载，公 式如下： p = 只，a = a ； ( 3 - 1 3 ) c 计算某站年平均视在功率，公式如下： s = p 2 + a 2 ( 3 - 1 4 ) d 计算每台主变的一次侧的年平均负载视在功率i ，公式如下： 曩= s k( 3 - 1 5 ) 其中，z 为某变电站第i 台变压器年运行时间。 坼则是该变电站的负载波动系数。它是站内各主变负荷电流相加，作为该 站的电流的波动系数。 当计算出变压器的一次侧的年平均负载视在功率豆及负载波动系数巧，后， 可根据式( 2 - 2 0 ) 和( 2 - 2 1 ) 计算单台变压器全年有功电量损耗a a ，( m w h ) 及 无功电量消耗h a 。( m v a r h ) 。然后计算变电站的全年电量损耗a a ( m w h ) 和无 功电量消耗a a 。，( m v a r h ) ，公式如下： a p z = a a p f ( 3 - 1 6 ) 山k = a a q f ( 3 - 1 7 ) 华南理工大学硕士学位论文 变压器二次侧绕组和三次侧绕组的年平均负载分配系数e ，、己只能通过估 计求得，如，对于三次侧绕组( 1 0 k v 侧) 带负荷的情况，可以取0 ，= 0 8 ，己= 0 2 ， 对于三次侧绕组( 1 0 k v 侧) 不带负荷( 只接电容器组) 的情况，可以取c ，= 0 9 5 ， 己= o 0 5 。在本文所编写的程序中取己= o 9 5 ，己= o 0 5 。 ( 4 ) 对于某变电站所有候选方案，计算其投资回收年限 采用式( 3 - 2 ) 一( 3 - 6 ) 进行计算。 ( 5 ) 根据计算出的所有侯选变压器的投资回收年限，选择所需投资年限最 短的变压器 3 3 换成1 8 0 m v a 变压器后年节省的有功电能和无功电能计算 ( 1 ) 计算在原有配置下年有功电能损耗和无功电能损耗 用原变压器的参数，按照每台变的运行数据，按照上节计算有功电能损耗、 无功电能损耗的方法，计算出每台主变的年有功电能损耗和无功电能损耗，从 而求出每个站年有功电能损耗和年无功电能损耗。 ( 2 ) 换变压器后年有功电能损耗和无功电能损耗 将原有容量小于1 8 0 m v h 的变压器都换成运行部所给出的1 8 0 m v a 变压器，按 照新变压器的参数计算出该站年有功电能损耗和年无功电能损耗。 ( 3 ) 将第一步求出的值减去第二步的值，就得到更换变压器后年节省有功 电能和无功电能。数值为负的情况表示换变压器后比原来的损耗大。 1 2 釜璺至茎笙量查量墼量茔墨墨坌堑 第四章变压器容量配置结果及分析 按照上文所述方法，下面分别给出对各地区计算结果，并加以分析。 4 1 几点说明 对经济容量计算结果影响较大的有以下几方面因素： ( 1 ) 最小回收年限：在计算中，所取的方案为回收年限最小者。此年限是 一个相对年限，即相对于基准方案( 满足最小容量的配置方案) 的投资回收年限。 对于该回收年限，设定了一个上限，将其限制在1 5 年以内。对于在1 5 年内没有 可回收投资的方案，就取基准方案为最佳经济方案。 ( 2 ) 基准容量：基准容量& 是满足最大负荷s m a x 的所选系列中的变压 器容量。s m a x 由年最大负荷巴计算而得。巴对基准容量的选取有较大的影响， 而很多变电站并没有给出该数据，或者给出的数据不准确。对于这些变电站，从 其年电流变化曲线中取出了全年最大电流，换算成最大视在功率。与其年平均视 在功率、最大视在功率( 给出p m c o s 妒m 的站可以计算此项) 进行比较，取其中 最大者为基准。 ( 3 )全年电能和运行时间：当一些变电站运行时间过短时，其全年电能很 少，可节省的损耗很小，计算中变压器增加的投资就很难在运行中回收。所以， 对于运行时间过短( 少于半年的) 的变电站，我们通过其现有的运行月份及其电 能数据，估算出其它月份的电能数据，进而得到其在全年都运行的情况下的全年 电能数据，再以新的运行小时数和全年电能进行选型计算。各月份之间电能的比 例约取为：7 、8 、9 月( 高峰期) 的为其它月份的1 1 倍。 4 2 待选的标准变压器的参数 表4 - 1待选的标准变压器参数 t a b 4 1p a r a m e t e r so ft h es t a n d a r dt r a n s f o r m e r sa sc a n d i d a t e 变高变中变低高中高低高中短高低短 中低短路 空载损空载 价格 容量容量容量短路撷短路损 中低短路 路电抗路电抗耗p o电流 损耗( m w )电抗u 2 3 ( 万元) ( m v a )( m v a )( m v a )耗( m 冉)耗( m w )u 1 2 u 1 3 ( m w )1 0 6 36 33 1 50 3 1 20 3 0 60 2 9 81 42 480 0 6 10 14 1 5 9 09 04 50 3 6 00 3 5 60 3 4 01 42 480 0 6 80 14 6 0 1 2 01 2 06 00 4 0 30 4 0 80 3 9 51 42 480 0 7 50 15 3 0 1 5 01 5 07 50 4 1 50 4 1 90 4 0 51 42 480 0 7 70 16 9 0 竺要堡三查兰堡主堂焦笙塞 变高变中变低高中高低 中低短路 高中短高低短 中低短路 空载损空载 容量容量容量短路损短路损 损耗( m - ) 路电抗路电抗 电抗u 2 3 耗p o电流 价格 ( 万元) ( m v a ) ( m v a ) ( m v a )耗( m w )耗( m w )u 1 z u 1 3 ( m w )1 0 1 8 01 8 09 00 4 9 50 4 9 80 4 7 81 4 2 480 9 50 1 7 6 0 2 4 02 4 01 2 00 6 0 80 6 l o0 5 9 01 4 2 480 1 1 00 18 8 0 注：表4 一l 中的标准变压器参数由广电集团有限公司运行部提供。 4 3 选型结果及说明 4 3 1 广州 表4 - 2 主变负荷状况 t a b 4 - 2t h e1 0 a dd a t ao ft r a n s f o r m e r s 变电站名主变号全年电能( m w h )运行时间( h )最大有功功率p m a x ( m w ) l3 9 3 5 2 3 6 8 08 7 6 0 碧山站 23 8 6 0 7 0 9 6 08 7 6 0 14 5 9 3 2 0 4 0 08 0 4 8 茶山站 24 5 5 1 7 2 9 6 08 5 7 4 l4 2 2 4 0 2 6 4 08 7 6 0 赤沙站 24 1 4 6 3 5 7 6 08 7 6 0 19 3 1 1 0 1 6 08 7 5 08 9 7 6 0 从化站 21 5 3 5 2 1 2 8 08 7 6 01 3 2 0 0 0 l4 6 0 6 8 2 6 4 08 7 6 0 番禺站24 8 7 8 1 3 9 2 08 7 6 0 35 3 2 1 9 7 6 0 08 7 6 0 14 7 2 1 7 1 9 2 08 7 6 0 芳村站 24 4 1 5 8 2 2 4 08 7 6 0 12 6 0 1 6 9 3 6 08 7 6 0 郭塘站24 3 0 4 9 4 2 4 08 7 6 0 33 6 5 1 4 3 6 8 08 7 6 0 17 7 0 5 2 0 9 6 08 7 6 0 嘉禾站 27 6 5 9 4 8 4 8 08 7 6 0 l2 4 6 5 5 2 2 4 08 7 6 0 开元站 22 2 3 i 1 1 6 8 08 7 6 0 l6 4 7 2l 8 4 8 08 7 5 5 荔城站 26 6 8 1 8 9 8 4 08 7 5 4 l2 7 6 2 2 5 8 4 08 7 2 8 鹿鸣站 22 3 3 5 7 1 3 6 08 6 7 7 l2 3 1 3 5 6 4 0 08 7 6 0 罗涌站 22 3 1 4 0 6 5 6 08 7 6 0 31 9 7 9 8 6 8 0 08 7 6 0 l6 0 1 2 5 2 0 8 08 7 6 0 瑞宝站 24 8 9 2 1 3 1 2 08 7 6 0 34 2 3 3 4 2 4 8 0 8 7 6 0 l2 1 6 2 3 1 8 4 08 7 6 0 潭村站 22 7 6 9 3 6 0 0 08 7 6 0 第四章变压器容量配置结果及分析 变电站名 主变号全年电能( m w h ) 运行时间( h )最大有功功率p m a x ( m w ) 1 1 9 0 1 3 2 8 0 08 7 6 0 棠下站 2 1 9 3 8 7 6 3 2 08 7 6 0 l4 5 2 9 4 2 1 6 0 8 7 6 0 天河站2 3 3 6 4 2 5 7 6 08 7 6 0 34 5 7 7 4 4 3 2 08 7 6 0 l3 6 2 5 6 9 6 8 0 8 7 5 0 田心站 2 4 1 3 9 3 0 8 8 08 7 4 9 13 3 9 5 0 6 6 2 4 8 7 6 0 伍仙门站22 6 7 4 9 0 0 8 08 7 6 0 32 7 0 9 1 9 4 2 48 7 6 0 新塘站两台1 4 7 2 31 6 6 0 08 7 6 0 13 5 9 7 4 4 8 8 0 8 6 9 2 鱼飞站 23 3 7 7 6 0 6 4 08 7 6 0 表4 - 3 选型结果 t a b 4 3r e s u l t so ft r a n s f o r m e rc o n f i g u r a t i o e l 变电原容量经济容量昂大负荷 换1 8 万变压器换1 8 万变压器 站名( m v a )( m v a ) 各注年节约有功电年节约无功电 ( m v a ) 能( m w h )能( m v a r h ) 碧山站2 x 1 5 02 1 2 0 *过剩2 2 5 7 2 5 48 4 5 5 6 65 8 2 6 8 6 6 茶山站 2 1 8 02 1 2 0 过剩2 1 8 3 4 2 3不做更换计算 2 1 5 0 + 1 赤沙站2 1 2 0 过剩2 3 8 5 3 88 1 8 2 3 1 51 3 0 6 3 9 4 1 8 0 l 1 2 0 + 1 x 从化站2 1 2 0 十过剩2 3 8 1 9 33 8 8 9 6 4 73 4 1 6 8 2 9 1 5 0 2 1 5 0 + 1 x 番禺站2 2 4 0 *恰当4 3 8 5 8 9 98 5 4 3 6 5 7 1 2 2 5 3 7 9 l 8 0 芳村站 2 1 5 02 1 2 0 *过剩2 2 2 1 5 2 82 5 0 5 8 8 71 2 0 4 0 3 7 郭塘站 3 1 5 02 1 5 0过剩z z l 3 9 0 7- 8 7 4 2 5 5 83 6 6 9 9 9 3 嘉禾站 2 1 8 02 2 4 0不足3 3 7 2 3 0 3不做更换计算 荔城站 2 1 5 02 1 5 0恰当2 3 7 7 7 5 91 4 5 2 3 9 41 7 1 3 2 7 开元站2 1 5 02 1 2 0 *过剩2 0 4 6 2 4 5 1 9 4 4 4 1 85 8 2 7 9 鹿鸣站2 1 8 0z 1 2 0 *过剩 2 3 8 1 5 7不做更换计算 2 1 5 0 + l 罗涌站 2 1 5 0 过剩2 8 4 2 6 4 28 3 2 2一1 5 7 6 8 1 8 0 2 1 5 0 + i 瑞宝站 2 2 4 0 * 恰当 4 0 0 1 0 3 81 3 7 5 4 5 l1 0 8 7 5 9 8 1 8 0 竺壹墨三查兰堡主兰篁丝苎 变电原容量经济容量晟大负荷 换1 8 万变压器换1 8 万变压器 站名( m v a )( m v ) 备注年节约有功屯年节约无功电 ( m v ) 能( m w h )能( m v a r h ) 潭村站 2 1 8 02 x9 0 过剩1 6 4 9 9 5 2 棠下站2 x 1 8 02 9 0 过剩1 4 2 5 1 3 1不做更换计算 天河站3 1 8 0 2 2 4 0 * 过剩4 1 3 4 4 0 5 田心站 2 1 5 02 12 0 * 过剩 1 9 9 6 7 0 87 4 3 8 5 3 82 2 7 0 5 3 3 伍仙门站 3 1 8 02 1 5 0 过剩 2 6 2 9 2 5 3 新塘站 2 1 8 02 1 5 0过剩1 8 7 4 7 7 2不做更换计算 鱼飞站 2 x 1 8 02 1 2 0 * 过剩 1 8 7 4 7 7 2 注意：在表4 - 3 选型结果中，备注栏为“过剩”的变电站，说明现在负荷 不太够，今后要多带负荷，提高负荷率：备注栏为“不足”的变电站说明现在负 荷较大，应当增加变压器或者更换大容量变压器；备注栏为“恰当”的变电站说 明容量配置是合理的。打“木”的容量说明在1 5 年内无可回收的方案，所以选取 了基准容量。以下各小节中，在选型结果表中，备注栏的含义是相同的。 4 3 2 佛山 表4 - 4 主变负荷状况 t a b 4 4t h el o a dd a t ao ft r a n s f o r m e r s 最大有功功率 变电站名 主变号全年电能( k w h )运行时间( h ) p m a x ( m w ) 16 3 4 0 0 0 0 0 0 8 7 5 06 8 0 0 0 大良站 24 8 3 0 0 0 0 0 08 7 0 6 6 8 0 0 0 36 4 6 0 0 0 0 0 0 8 7 1 26 8 0 0 0 l4 4 7 7 7 0 4 0 08 0 7 5 都宁站 24 6 9 5 3 4 5 6 0 8 7 2 0 l4 2 1 4 5 2 2 4 08 7 3 6 佛山站 24 1 5 2 6 6 7 2 0 8 7 2 0 l2 9 5 7 5 6 5 6 08 7 2 4 6 3 0 0 0 高明站 22 9 5 0 0 6 8 0 0 8 7 6 06 3 0 0 0 荷城站 l2 9 8 0 2 i 6 8 0 8 7 0 4 15 6 1 6 5 7 3 6 0 8 7 6 0 红星站 25 5 7 5 8 3 8 4 0 8 6 0 8 吉安站 l5 6 9 6 4 6 0 0 0 8 7 6 0 1 6 一墨璺量銮垦墨窒墨堡墨丝墨垄坌塑 最大有功功率 变电站名主变号 全年电能( m w h ) 运行对间( h ) p m a x ( m w ) 2 4 1 6 9 0 8 8 0 08 7 6 0 l3 5 2 6 0 3 6 8 0 8 2 8 5 雷岗站 2 2 7 5 8 6 4 1 6 08 2 6 7 33 3 3 8 5 4 4 0 0 8 6 3 9 15 17 0 7 2 0 0 0 8 7 2 8 南海站 25 2 4 4 7 5 6 0 0 8 7 2 7 l 3 4 3 8 3 3 6 0 08 7 1 2 平胜站 23 4