配电变压器容量选择.docx

农村配电变压器容量的合理选择张金星 徐成宇 山东省青州供电局 (262500) 接要 本文提出了运用技术经济比较的方法选择配电变压器容量的主张。针对农村用电的性质和特点，计算了配电变压器的负荷及其在不同情况下的年运行费，揭示了配电变压器的主要技术经济状况，通过对配电变压器容量的选择，证明了上述方法与主张是切合实际的，是合理的。关键词 农村用电 配电变压器 容量 合理选择 计算负荷 年运行费 分析 计算 配电变压器在农村电力网中分布广、数量多，占有举足较重的地位。配电变压器容量(视在功率)的选择是农电工程中的一个重要环节，选择的合理与否，不但影响供用电的可靠性，而且还决定着初投资的大小和运行的经济性。因此，配电变压器容量的选择问题应当认真探讨。 目前关于配电变压器容量选择的方法较多，其中有分析负荷系数法、比较电能损耗法等。这些方法各有特点，多数是反映问题的一个侧面。实践证明，单纯的技术观点和经济观点是片面的。配电变压器容量的选择应当把有关变压器的技术理论与农村用电的实际紧密地结合起来，从技术、经济和运行等方面进行研究，力求使配电变压器达到带负荷能力强、电能损耗低、效率高和投资最省的目标。1 农村用电负荷的分析与计算 在选择配电变压器时，使其具有足够的带负荷能力，满足各种用电负荷的需要是对它的基本要求。因此，只有对农村用电负荷进行分析和计算，得到针对变压器的计算负荷来，为其容量的确定提供技术依据，才能在各容量等级的配电变压器中进行技术性选择。1.1 农村用电负荷的分析 农村用电的特点归纳起来主要表现在以下四个方面： (1)多样性：负荷种类有照明排灌、动力及乡镇村办企业的综合负荷。照明在时间上比较集中，动力多为中小型电动机，负载率低，自然功率因数(cos)低。 (2)分散性：负荷分布广、线路长、容量小、数量多及供电距离长短不一。 (3)波动性：农电负荷昼夜变化较大。如照明多在晚上，动力多在白天，排灌连续用电，综合负荷有开有停，峰谷差别较大。年最大负荷利用小时在3000h左右。 (4)季节性：灌溉在旱季，排涝在雨季，收获期及其后的加工用电负荷也较为突出，年峰谷差也较大。 从以上情况可以看出，就负荷而言以下五个方面是影响变压器容量的主要因素。 (1)实际统计的总负荷。它是一个基本量，反映了变压器用电负荷的多少，再考虑同时率后就是比较实际的负荷了。 (2)高峰负荷。是用电负荷大的季节且负荷同时率最高时出现的负荷，它要求变压器的容量应大于该值。 (3)三相导步电动机起动电流。起动电流是额定电流的57倍，如变压器容量选得过小，在单台较大容量电动机起动和多台电机同时起动时，就会出现过电流和严重的低电压。如果没有减压措施，配电变压器容量势必选得过大，在负荷平稳时就会“大马拉小车”。 (4)自然功率因数与无功补偿。当负荷的自然功率因数很低时，带同样的有功负荷就需选较大容量的变压器，且变压器的有功损耗很高，显然，若用电容器进行无功补偿，就可以避免上述情况，但是又增加了低压配电装置的投资。 (5)低压出线的供电半径。原部颁规程规定400V低压线路的供电半径不应超过500m，这个值既能保证电压质量又比较经济。在实际中有些农村尽管供电区域半径不超过500m，但由于地理条件限制，配电变压器无法安装在中心，还有些农村的负荷点远离中心区(半径超过500m)。为了解决这些问题，我们不得不增加配电变压器的安装点和台数，调剂配电变压器的容量。1.2 农村用电负荷的计算1.2.1 照明负荷 农村照明负荷主要集中在夜间灯峰期，其同时率很高，此时其他家用电器的负荷比较高，并且日光灯、洗衣机、电冰箱、电风扇、电视机等存在无功负荷，因此，计算负荷与统计负荷基本相当，即PCP。1.2.2 排灌负荷 由于电动机同时运行，且在同一排灌期内大多数电动机连续运行，所以把各电动机铭牌功率加起来，同时考虑电动机的效率、功率因数cos以及5%10%的功率损失，即可得到排灌专用配电变压器的计算负荷：Sc 式中 Sc计算负荷，kVA； MN电动机额定功率的总和，kW； 电动机的效率，取0.85； cos电动机的功率因数，取0.85； 功率损失，取5%10%。 计算负荷应按直接起动最大的电动机的功率校核，最大的电动机的功率不应大于计算负荷的30%，即PMN0.3SC，如不满足此项条件，应采取降压措施。1.2.3 综合负荷 综合负荷是指既有用于农村工业、农副产品加工业等的动力负荷，又有相应的生产照明及生活照明等负荷，有时还有学校、商业、娱乐等办公营业负荷。这些负荷的大小、年受电时间、同时率、功率因数及供电半径等因素，对计算负荷的大小与准确性影响很大。因此，必须全面综合分析，并应考虑到经济运行和负荷的发展。 (1)估测计算负荷 gc式中 gc综合负荷的运行计算值，kVA； P总计负荷，kW； K综合负荷的同时率取，取0.50.8； K功率因数和效率的综合系数，取0.750.8。 (2)经济计算负荷 1。2。A/cos 1 式中 A全年用电的电能数，kWh； cos负荷的功率因数，取0.80.85； K1经济负荷系数，1/h； K2近期(23年)负荷发展系数，取1.01.2； K配电变压器的损耗比Pk0，S7系列取6.3，S9系列取5.3； tf全年有负荷时间，h； td全年有电时间，h。 (3)用直接起动的一台最大功率电动机进行校核。2 单台配电变压器的经济性分析与计算 投资最省是对配电变压器的经济性要求，分析和计算它的综合年运行费是考察的必要手段。将拟定的计算负荷对高于计算负荷23级容量的配电变压器进行分析、计算和比较，其结果是确定变压器容量经济性的依据。2.1 年运行费的内容 (1)在抵偿年限内的初投资的年均值(Z1) 1m (1)式中 Z配电变压器的现行市场参考价格，元，见表1； m抵偿年限，取20年。 (2)年大修折旧费(2) 2n (2)式中 n%折旧率，取6%。表1 配电变压器价格ST（kVA）80100125160200250315ZT10500117001320015300170002150024500注 配电变压器容量。 (3)年空载损耗费(3) 300(1/3C1232) (3)式中 0配电变压器空载损耗，kW，见表2； 0年带电时间，取8400h(其照明占1/3，取2800h，动力占2/3，取5600h)； C1照明电价，取现价0.412元/kWh； C2动力电价，取现价0.61元/kWh。 (4)年负载耗费(Z4) 4（f）2(131232) (4)式中 P配电变压器的额定负载损耗，kW，见表2； Sf拟定的计算负荷，kVA； S被计算的配电变压器容量，kVA； 最大功率损耗时间，取2600h(最大负荷利用小时Tm取4000h，cos取0.85，由m-关系查出)。表2 9系列配电变压器空载损耗P0、额定负载损耗P标准数(kW)ST（kVA）80100125160200250315P0（kW）024029034040048056067PN（kW）10251050108020202060305365 (5)供电贴费的年均值(5)：供电贴费又叫业务扩充资金，是用户申请用电时，应承担的由供电部门统一规划并负责建设的110kV以下各级电压外部供电工程的建设、扩充与改造等费用的总称(其中纯农灌、生活用电400元/kVA，余者450元/kVA，综合负荷按比例核算，现设动力占2/3，照明占1/3)。5（2345013400）m433.333 (5) 综合年运行费为各项之和，即 12345 (6)2.2 单台配电变压器年运行费的计算 因为农村负荷较小，所以仅计算315kVA以下的配电变压器。计算中设计算负荷为105kVA和170kVA两种，分别对125、160、200kVA和200、250、315kVA配电变压器进行计算。 现以计算负荷S170kVA对200kVA配电变压器年运行费的计算为例，其计算结果见表3。表3 配电变压器投资计算表SL（kVA）105170ST（kVA）125160200200250315Z1（元）66076585085010751225Z2（元）7929181020102012901470Z3（元）155361872842193421934255897306163Z4（元）17964134010136265695199475150363Z5（元）270833346664333334333335416636825Z（元）75103383175094103410536912335.3514085.26 结果表明：在同一计算负荷下，随着配电变压器容量的增加，各项费用除负载损耗渐降外，其他均为渐增，年运行费也是渐增。配变价格与电贴费是影响年运行费高低的主要因素。3 负荷增长时配电变压器经济性分析 针对负荷的增长，单台配电变压器容量改变时，其选择可有多种方案，下面主要考察两种情况。 (1)先选小容量配电变压器，待负荷增长时再换大容量配电变压器与直接选大容量配电变压器的计算比较。第一种选法是先选容量较小的配电变压器，仅满足当前实际负荷的需要，待日后负荷增长时，再换较大容量的配电变压器；第二种选法是初选变压器时就考虑负荷的增长，让配电变压器容量留有裕度，负荷增长时可不更换变压器。 但何时增加负荷，增长多少，往往难以预测，不过农村照明负荷增长不会很大，村办企业等另论，三年内有明显增长是现实的。 下面就这两种情况举例计算： 如：当计算负荷180kVA，计算200kVA与250kVA配电变压器，根据前述计算，可选200kVA配电变压器，三年后负荷增长为230kVA，重换为250kVA配电变压器，也可直接初投250kVA配电变压器。 现针对100kVA与160kVA、160kVA与200kVA、200kVA与250kVA、250kVA与315kVA之间计算，其结果见表4。表4 配电变压器投资一览表ST(kVA)100换160160160换200200200换250250250换315315SC=80SC=140SC=180SC=230Z(元)6136.667755.49359.910198.711375.512576.913991.9155333.95 (2)更换较大容量变压器单台运行与增加小容量变压器两台运行的分析与计算。当配电变压器需要增容(设原配电变压器运行三年后增容)时，经常会遇到这样的情况：更换一台大容量的还是增加一台小容量呢?这就需要从配电变压器本身的投资、配电装置及建筑的规格、运行维护等方面进行考虑。各级容量配电变压器增容时投资计算结果见表5。表5 各级容量配电变压器增容时投资的计算结果序号ST(kVA)运行费(元) 原有新增更换原有新增更换180801605037.805116.559382.2321001002006048.906136.6511247.553125802007179.855046.9411311.3041251252506782.387343.3813662.55160802509012.845225.1213751.7661601002508701.686036.7313751.7671601603158381.459031.7016749.03820012531510478.007247.0816608.17 计算时若选两台小变压器，则应减去原配电变压器部分(设3年)折旧费，若换为大变压器，如原配电变压器不能变卖则应加折旧费(17/20Z1)。4 配电变压器容量的选择 以上几个重要环节的分析与计算，为配电变压器容量的合理选择提供了技术经济依据。我们就是运用这些结果及数据进行综合，对配电变压器容量的选择加以定性与定量的约束，把它从一个理想的范围内确定下来，即配电变压器容量的选择条件如下： (1)配电变压器必须能在计算负荷下长期运行，并能承担最大负荷(包括电动机起动电流)，这是一个最基本的技术要求。因此，配电变压器容量应使。 (2)单台新投运配变应根据年运行费的计算结果，选择费用低者，如果不满足技术要求，就必须选择高一级容量的配电变压器，例如，当计算负荷为170kVA和195kVA时，显然对200kVA变压器年运行费最低，但经技术条件的校核，后者不符合要求，所以应分别选200kVA和250kVA配电变压器。 (3)当负荷增长时，一种情况是单台变压器间的选择，当原小容量变压器能变卖时，应采用选由小容量配电变压器运行，待增容时再换较大容量配电变压器的方案。如不能变卖，应采取直接上较大容量的配电变压器的方案。 另一种情况就是单台大容量与两台小容量配电变压器的选择。从计算结果可以看出，两台小容量变压器运行费高，一台大容量变压器运行费低。同时，两台配电变压器的高低压配电(含电能