变电站变压器容量的选择和经济运行.doc

变电站变压器容量的选择和经济运行尹荣庆,韩振泉，王刚，时刚（山东省夏津县电业总公司 253200）摘要：介绍变压器容量选择应考虑的因素和变压器经济运行应具备的条件，依据供电区域内负荷性质，结合实际应用实例进行分析计算，选择变压器的容量，并对其经济运行进行分析。关键词：变电站；变压器；容量选择；经济运行6变电所设计规程规定：主变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，一般根据常规经验和设计者的观点来进行，结合相关规程制度，一般都应考虑如下因素：（1）新建变电站变压器容量应满足510年规划负荷的需要，应能满足供电区域内用电负荷的需要。（2）有重要负荷的变电所应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷；一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器应能保证全部负荷的70%80%。（3）虽然大容量变压器单位容量造价低，但为保证供电运行方式灵活，应考虑采用多台变压器。（4）变压器容量的选择要考虑变压器及其配套装置的一次性投资，执行国家降损节能政策。（5）变电站密集区，变电站之间可以拉手互供，容量选择可以适当减小，正常条件下分区域各自供电，当不能满足供电输出时，可靠周边的变电站通过联络线带部分负荷。实施变压器的经济运行，一般应具备和满足以下条件：（1）新建变电站分期建设，考虑负荷的增长首期一台变压器时，要结合最终规模确定变压器容量，变压器的负载率应贴近最佳经济运行区域，一般在75%以下为最佳，若短期内不进行扩建，变压器不宜满负荷运行。（2）并列运行的多台变压器应满足并联条件。（3）变压器的技术参数，应以变压器整体可靠性为基础，综合考虑技术参数的先进性和合理性，兼顾对系统安全的影响，充分考虑变压器自身固有的综合损耗，在负载损耗基本相同时，尽量选用空载损耗小的变压器。（4）装有备用变压器的变电站，要选择综合功率损耗小的变压器，要按负载的变化规律，合理选择最佳组合方式，要通过调整负载，提高负荷率，提高功率因数，使变压器在经济运行区的优选段内工作。（5）单台变压器经济运行区平均负载系数的上限为1，下限为Pk / Po，(其中Pk为变压器空载损耗，Po为额定负载损耗)；经济运行区优选运行段的平均负载系数，的上限为0.75，下限为1.33（Pk / Po）。（6）变压器经济运行必须建立在安全可靠供电的前提下，备用变压器应有可靠的自动投入装置。下面结合我公司三个变电站和供电区域内不同的负荷性质，计算变压器的容量并对经济运行进行分析。一、供电区域内为稳定负荷西苑变电站区域内的用电负荷稳定，基本在35000kW左右，且全部为一、二类负载，为此，选择两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110的变压器，变电站110kV电源侧双回线路供电；考虑供电的安全可靠和电网的经济运行，110kV线路一主一备，装设无压自投装置；两台变压器并列运行，10kV负荷侧单母线分段，投分段开关保护。两台变压器损耗的性能参数如表1：变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗（kW）甲变（1#）4000034.6136.5乙变（2#）4000042.2145.3按工矿企业电力变压器经济运行导则，对变压器容量选择的经济性进行核算；得出变压器的最佳负载系数分别为：1=Pk1=50.3%。2 =Pk2=53.9%。为方便计算，假定两台变压器并列运行时的负载分配平衡，两台变压器实际运行的负载系数=S/Sn=17500kVA/40000kVA=43.8%， 接近最佳经济运行点，在变压器的经济负载区域范围内。两台变压器运行损耗分别为：P1= P01+2Pk1=34.6+2136.5=67.8kWP2= P02+2Pk2=42.2+2145.3=70.1kW可见，两台变压器的总损耗P=P1+P2=137.9 kW。甲变压器的损耗特性优于乙变压器，两台变压器的效率为：=（Pk-P）/Pk=99.61%。若正常安排一台变压器带全部负荷，变压器的实际负载系数为：=S/Sn=35000kVA/40000kVA=87.5%。两台变压器分别运行时的功率损耗为：P1=P01+2Pk1=34.6+2136.5=139.1kW P2= P02+2Pk2=42.2+2145.3= 153.4kW皆高于两台变压器并列运行时的综合损耗137.9 kW。可以看出，两台SFZ7-40000kVA的变压器，在并列运行时处在经济运行区域内；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另一台变压器能够承担正常供电任务，满足安全可靠供电的基本要求。二、供电区域内为季节性负荷北铺店变电站共110kV、35kV和10kV三个电压等级，正常负荷为11MW，在农灌时达到50MW；变电站改造时，考虑正常负荷时变压器运行的时间长，变压器的容量选择无须过大，同时又要满足农灌高负荷的需要，容量又不能太小，所以选择安装两台变压器的方式，型式为SFSZ7-31500/110，额定容量比为：31500/31500/31500；变电站有两条110kV线路，正常运行方式为1路主供，1台变压器运行，另一条线路单向备自投，两台变压器的损耗性能参数如表2：变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗（kW）甲变（1#）3150031.8高中147.7高低143.8中低121.7乙变（2#）3150031.8高中146.9高低143.4中低119.32按工矿企业电力变压器经济运行导则，在此，仅考虑有功功率损耗，对变压器容量选择的经济性进行核算；由于变压器三侧绕组容量相等，两台变压器的阻抗和变比基本相同，为简化计算方法，采用稳态工程计算式。计算1#变压器各侧额定负载损耗，分别为：高压侧Pk1=( Pk12+ Pk13-Pk23)/2=84.9kW，中压侧Pk2= 62.8kW，低压侧Pk3=58.85kW；计算2#变压器各侧额定负载损耗分别为：高压侧Pk1= 85.49kW，中压侧Pk2=60.14kW，低压侧Pk3=57.91kW。得出两台变压器一次侧绕组的最佳负载系数分别为：1J= =50.1%2J = =52.7%正常负载条件下，变压器实际运行的负载系数=S/Sn=11000kVA/31500kVA=35%。农灌时，变压器实际运行的负载系数=S/（Sn1+ Sn2） =50000kVA/63000 kVA=79%。相比较得出：正常负载和农灌时，变压器实际运行的负载系数在其经济运行负载区域范围内。正常方式下：甲变压器运行时有功损耗P1= P01+2Pk1=31.8+284.9=42.2 kW。甲变压器效率=（Pk1-P1）/Pk1=99.6%。乙变压器运行时有功损耗P2=P02+2Pk2=31.8+285.49=42.3kW乙变压器效率=99.6%。两台变压器都运行时有功损耗P= P02+ P02+（/2）2（Pk1+Pk2）=68.8 kW。变压器效率=99.37%。可以看出，正常方式下，甲变压器运行，较乙变压器和两台变压器同时运行的总功率损耗都低。农灌时两台变压器同时运行： 两台变压器都运行时有功损耗P= P02+ P02+2（Pk1+Pk2）= 170kW。变压器效率=99.66%。可以看出，选择两台31500kVA的变压器能够满足负荷变化的需求。 三、变电站需要扩建或增容栾庄变电站地处负荷中心地段，95年建设投运；随着经济的快速发展，目前，区域内的用电负荷稳定在60000kW左右，最高时可达65000kW，所带负荷全部为一、二类负载，原为两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110的变压器；当一台变压器停电检修或故障时，约有5000 kW的负荷能够通过10kV的线路调至临近的变电站供电，有约10000kW的负荷不能供出，需要对用户停电,在周围再建新变电站困难的前提下，决定对变电站进行扩建或增容，考虑了两种方案，一是把两台变压器更换为容量为63000kVA的变压器，再是增加一台40000kVA的变压器，对两种方案进行论证比较分析。变压器损耗的性能参数如表3变压器名称容量（kVA）空载损耗P0（kW）负载损耗Pk（kW）甲变（1#）4000035.65134.52乙变（2#）4000035.63134.73拟新增3#4000035.63134.73拟更换63000*60*260表中*的数据为参照三相油浸电力变压器技术参数和要求给出的标准数据。原两台变压器运行，若负载为60000kW时，变压器的负载系数为（假定变压器并列运行时的负载平衡）：=S/Sn=60000kVA/80000kVA=75%。两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：P1=P01+2Pk1=35.65+2134.52= 111.3kW。P2=P02+2Pk2=35.63+2134.73= 111.4kW。 总损耗功率P=P1+P2=222.7kW。若增加第三台变压器，则变压器的负载系数=S/Sn=600000kVA/120000kVA=50%。三台变压器并列运行时的有功损耗分别为：P1=P01+2Pk1=35.65+2134.52= 69.3kW。P2= P3= P02+2Pk2=35.63+2134.73= 69.3kW。 总损耗功率P=P1+P2+P3=207.9kW。可见，三台变压器运行较两台运行每年节约电能A=TP=8760h（222.7-207.9）kW=129648kWh。若更换为两台SFZ7-63000/110的变压器运行；其负载系数=S/Sn=60000/126000=47.6%。 两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：P1=P2=P0+2Pk=60kW+2260kW=119kW。 总功率损耗P=P1+P2=238kW。若单台SFZ7-63000/110的变压器运行其负载系数=S/Sn=60000kVA/63000kVA=95.2%。变压器的有功损耗为：P1=P2=P0+2Pk=60kW+2260kW=295.8kW，高于两台变压器并列运行的功率损耗。可见三台SFZ7-40000/110变压器运行较两台SFZ7-63000/110kVA运行每年节约电能A=TP=8760h（238-207.9）kW=263676kWh。可见三台SFZ7-40000/110变压器运行较一台SFZ7-63000/110kVA运行每年节约电能A=TP=8760h（295 .8-207.9）kW=770000kWh可以看出，我们选择增加一台SFZ740000kVA变压器的增容方案，在改造投资基本不变的前提下，做到了安全性和经济性的双重兼顾；符合工矿企业电力变压器经济运行导则的要求；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另两台变压器能够