變電站供電負(fù)荷與變壓器的容量選擇

變電站供電負(fù)荷與變壓器的容量選擇摘要：針對(duì)變電站供電區(qū)域內(nèi)負(fù)荷情況，對(duì)變壓器容量選擇和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件及要求進(jìn)行了分析。結(jié)合實(shí)例，介紹了變壓器實(shí)施經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與容量選擇之間的安全和經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系，提出了相關(guān)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：變電站；供電負(fù)荷；變壓器的容量；選擇

電力系統(tǒng)為滿足社會(huì)用電量和供電安全可靠性的要求!在變電站建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器增容等項(xiàng)工作中，首要考慮的問(wèn)題是根據(jù)變電站的供電負(fù)荷選擇變壓器的容量"。選擇變壓器的容量如果過(guò)大，那么就會(huì)增加變壓器本身和相關(guān)設(shè)備購(gòu)置和安裝、運(yùn)行維護(hù)的投入，造成資金浪費(fèi)；如果選擇變壓器的容量過(guò)小，就不能滿足供電的需求，使變壓器超銘牌額定值運(yùn)行，造成設(shè)備損壞，影響變電站對(duì)外安全可靠供電；如果選擇變壓器容量相當(dāng)，不僅可節(jié)約建設(shè)的一次性投資，而且有利于變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少運(yùn)行、維護(hù)的費(fèi)用。筆者依據(jù)有關(guān)的規(guī)程制度，結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，提出在選擇變壓器容量時(shí)應(yīng)遵循的原則及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件和要求，對(duì)不同的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)和安全性比較，分析變壓器容量選擇所要考慮的因素，并對(duì)供電負(fù)荷和變壓器容量的確定進(jìn)行綜合效益分析。

1.在選擇變壓器容量時(shí)應(yīng)遵循的原則

變電站內(nèi)變壓器的容量和臺(tái)數(shù)是影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素"，而容量大小的選擇一般取決于區(qū)域負(fù)荷的現(xiàn)狀和增長(zhǎng)速度、周圍上一級(jí)電網(wǎng)或電廠提供負(fù)載的能力、與之相聯(lián)結(jié)的配電裝置技術(shù)和性能指標(biāo)、負(fù)荷本身的性質(zhì)和對(duì)供電可靠性要求的高低、變壓器單位容量造價(jià)以及系統(tǒng)短路容量和運(yùn)輸安裝條件等等。在變電站建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器增容時(shí)，變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的選擇，在國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確具體規(guī)定的情況下，通常是按相關(guān)規(guī)程、制度并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。筆者認(rèn)為應(yīng)考慮如下因素：

1.1變壓器額定容量應(yīng)能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷的需要，即滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要，避免變壓器長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。新建變電站變壓器容量應(yīng)滿足五年到十年規(guī)劃負(fù)荷的需要，防止不必要的擴(kuò)建和增容。

1.2對(duì)于供電區(qū)域內(nèi)有重要用戶的變電站，應(yīng)考慮一臺(tái)變壓器在故障或停電檢修狀態(tài)下，其它變壓器在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。對(duì)一般負(fù)荷的變電站，任何一臺(tái)變壓器停運(yùn)，應(yīng)能保證全部負(fù)荷的百分之七十到百分之八十的電力供應(yīng)不受影響。

1.3雖然大容量變壓器單位容量造價(jià)低，在高負(fù)荷密度供電區(qū)域建設(shè)大容量變電站能夠節(jié)省投資，且容量越大，效果就越明顯；但為保證供電運(yùn)行方式靈活，應(yīng)考慮采用多臺(tái)變壓器。單臺(tái)變壓器容量的選擇不宜過(guò)大或過(guò)小，要預(yù)留負(fù)荷發(fā)展而擴(kuò)建的可能，實(shí)現(xiàn)變電站容量由小到大，變壓器的臺(tái)數(shù)由少到多。

1.4為保證變電站運(yùn)行方式靈活可靠，減少和方便備用容量?jī)?chǔ)備，便于與相聯(lián)結(jié)配電裝置的配合，便于檢修維護(hù)，達(dá)到變電站整體規(guī)范統(tǒng)一，選擇的變壓器容量種類應(yīng)盡量減少，一般不超過(guò)兩種。在城市供電的一個(gè)變電站內(nèi)最好統(tǒng)一變壓器容量等級(jí)。

1.5雖然容量增大損耗降低，但與之配套的開關(guān)等設(shè)備的開斷能力的要求也大，節(jié)約的電費(fèi)可能難以補(bǔ)償投資費(fèi)用的增加。所以，變壓器容量的選擇要考慮變壓器及其配套裝置的一次性投資#$%，執(zhí)行國(guó)家降損節(jié)能政策，必要時(shí)，要對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算。

1.6由于供電企業(yè)要求城區(qū)供電滿足N-1的可靠性準(zhǔn)則。變壓器容量的選擇，除符合上述條件外，還要考慮事故和檢修狀態(tài)下，減少供電引起的經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)社會(huì)的影響。應(yīng)滿足一臺(tái)變壓器停電后，部分負(fù)荷調(diào)至周圍變電站，不影響對(duì)全部用戶的正常用電需求。

1.7對(duì)供電企業(yè)變電站密集區(qū)，由于變電站之間存在聯(lián)絡(luò)供電線路，因此變電站之間可以拉手互供。變壓器的容量選擇可以適當(dāng)減小，正常條件下分區(qū)域各自供電。當(dāng)不能滿足供電輸出時(shí)，可以靠周邊的變電站通過(guò)聯(lián)絡(luò)線帶部分負(fù)荷。

1.8對(duì)低壓側(cè)有發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的變電站，變壓器容量也可以適當(dāng)減小，但容量選擇時(shí)要考慮：①滿足發(fā)電機(jī)組的額定容量在區(qū)域負(fù)荷最小時(shí)，能夠通過(guò)變壓器向電力系統(tǒng)正常輸出；②變壓器和發(fā)電機(jī)組的額定容量之和大于該地區(qū)的最大負(fù)荷；③發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的百分之七十到百分之八十的電力供應(yīng)不受影響，并保證一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷正常用電。

2.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行應(yīng)具備的條件和要求

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全和滿足供電質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)上，充分利用變電站的設(shè)備條件，選擇變壓器最佳運(yùn)行方式，降低變壓器本身的能量損耗，提高其電源側(cè)的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能的目標(biāo)。供電負(fù)荷與變壓器容量的確定，關(guān)系到變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方式。實(shí)施變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與變電站內(nèi)變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和性能參數(shù)密切相關(guān)，是建立在確保安全可靠供電前提下的一項(xiàng)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，貫穿在變壓器從設(shè)計(jì)選型、運(yùn)行檢修到退役的整個(gè)過(guò)程。在變電站建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器增容時(shí)就要考慮其相關(guān)的因素和條件，確保變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在變壓器設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)對(duì)如下幾點(diǎn)給予充分考慮。

2.1新建變電站分期建設(shè)，要考慮負(fù)荷的增長(zhǎng)，要結(jié)合最終規(guī)模確定變壓器的容量，其負(fù)載率應(yīng)貼近最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域，一般在百分之七十以下為最佳，若短期內(nèi)不進(jìn)行擴(kuò)建，變壓器不宜滿負(fù)荷運(yùn)行。

2.2并列運(yùn)行的多臺(tái)變壓器應(yīng)滿足并聯(lián)條件：即聯(lián)結(jié)組別與相位關(guān)系相同，電壓和變壓比相同，允許偏差相同，調(diào)壓范圍內(nèi)的每級(jí)電壓相同，短路阻抗相同，允許偏差控制在百分之十的范圍內(nèi)#)%，容量比在0.5~2之間，以保證負(fù)荷分配均勻，防止短路阻抗小和容量小的變壓器超銘牌額定值運(yùn)行，而容量大和短路阻抗大的變壓器欠載。

2.3變壓器技術(shù)參數(shù)的選擇，應(yīng)綜合考慮技術(shù)參數(shù)的合理性和安全性及先進(jìn)性，并兼顧該臺(tái)變壓器對(duì)系統(tǒng)安全的影響，充分考慮變壓器自身固有的綜合損耗。在負(fù)載損耗基本相同時(shí)，盡量選用空載損耗小的變壓器，負(fù)載損耗滿足國(guó)標(biāo)《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》。

2.4變壓器在負(fù)載區(qū)域運(yùn)行時(shí)，其繞組、線夾、引線、絕緣油及絕緣部件的溫度不宜過(guò)高，在變壓器負(fù)載導(dǎo)則規(guī)定的溫度限值內(nèi)，避免因在高溫下運(yùn)行造成絕緣老化加快而縮短變壓器的壽命和引發(fā)損壞事故。

2.5在裝有備用變壓器的變電站，要按負(fù)載的變化規(guī)律，合理選擇最佳組合方式。要通過(guò)調(diào)整負(fù)載，提高負(fù)荷率，提高功率因數(shù)，使變壓器在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的優(yōu)選段內(nèi)工作。

2.5變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須建立在安全可靠的前提下。備用變壓器應(yīng)用可靠的自動(dòng)投入裝置相配套，保證在相鄰變壓器不能運(yùn)行時(shí)備用變壓器能自動(dòng)投入運(yùn)行，確保不中斷正常供電。

2.6安排變壓器并列運(yùn)行時(shí)，要對(duì)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的額定遮斷容量進(jìn)行核算，防止系統(tǒng)短路故障時(shí)因開關(guān)遮斷容量不足而損壞設(shè)備，影響故障點(diǎn)的自動(dòng)隔離；分列運(yùn)行的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)備用電源自投動(dòng)作時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)斷開接入母線側(cè)的其它電源的開關(guān)。

結(jié)語(yǔ)

變電站供電負(fù)荷與變壓器的容量選擇關(guān)系密切，是一項(xiàng)關(guān)系供電企業(yè)安全和效益的綜合性工作，需要認(rèn)真執(zhí)行《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》等相關(guān)規(guī)程制度，以《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》為依據(jù)，進(jìn)行周密的計(jì)算分析，綜合供電區(qū)域內(nèi)的各類因素，發(fā)揮變壓器良好的節(jié)能技術(shù)指標(biāo)，以達(dá)到供電負(fù)荷與變壓器容量的優(yōu)化和統(tǒng)一。本文著重介紹裝備