農村電網35kV變電站變壓器容量的選擇

[摘要]新建35kV變電站是農村電網改造的重要內容，由于農村用電負荷往往偏小，因此，變壓器容量的選擇至關重要。通過用負荷增長曲線圖法選擇農村電網35kV變電站變壓器的容量，并經技術、經濟分析，既滿足負荷增長需求，又滿足經濟要求，是一種非常直觀、實用的方法。
　　[關鍵詞]負荷曲線法農村電網變電站變壓器容量選擇　　 為了提高農村電網的供電質量，改善農村用電環境，規范用電管理，降低綜合線損率。1998年6月國務院部署和開展了農村電網建設與改造工作，目前大規模的農村電網改造工程正在全國各地如火如荼地進行著。興建35kV變電站是農村電網改造的重要內容。由于農村用電負荷往往偏小，因此，變壓器容量的選擇至關重要。容量選擇小，不能滿足負荷增長的要求:容量選擇大，造成變壓器空載損耗大，起不到降低損耗，同網同價的要求。下面筆者根據農村電網改造實踐，對用負荷增長曲線法選擇農村電網35kV變電站變壓器容量的方法作一簡介。
　　1預測用電負荷
　　由于35kV變電站多為農村電網改造的終端變，其供電范圍為1~3個鄉鎮，所以變壓器容量的選擇至關重要。要正確選擇變壓器容量，必須做好用電負荷的預測工作。
　　1.1了解當前實際的用電負荷。首先確定新建35kV變電站的供電范圍，從縣電力公司處了解供電范圍內近幾年的供用電情況。其主要數據資料有:年用電量（kWh）、年最大負荷（kW）、年用電增長率（%）。由于農村用電量環境的制約（供電質量差、電費高等），實際發生的用電負荷小于實際用電需求。
　　1.2了解鄉鎮近期、遠期經濟發展規劃，滿足負荷正常發展的要求，是考慮變壓器容量的重要依據。
　　1.3考慮同網同價后農村用電量正常負荷的需求。農民用電難、難用電，嚴重制約了農民用電的積極性，因此，同網同價后，農民對用電的需求將會有較大的增長，一是家電普及，二是農村加工業的用電增加。
　　 2繪制最大負荷增長曲線
　　根據負荷預測可確定兩個重要數據，第一個重要數據就是變壓器投運時的年最大負荷(kW)，假定為Po。第二個重要數據就是變壓器投運后每年的年用電增長率(%)，假定為X，并假定每年用電增長率相同，則年最大用電負荷增長的公式為:Pn=Po(1+X)n
　　式中Pn——變壓器投運后第n年的年用電最大負荷（kW）
　　n——變壓器投運后第n年，n=(0~20a)
　　采用取點法可以繪制出最大負荷增長曲線，見圖1。考慮功率因數為cosφ，則最大視在功率Sn為:Sn=Pn/cosφ=Po(1+X)n/cosφ
　　 3繪制平均負荷增長曲線
　　根據年用電量或負荷率，我們可以確定年平均用電負荷（kW）,設為Pe。其視在功率Se，假定負荷率為K，平均負荷年增長率仍為X，則平均負荷增長曲線的公式為:
　　Pe=KPn=KPo(1+X)n
　　Se=Pe/cosφ=KPo(1+X)n/cosφ=KSn
　　由于農村負荷率一般不高，一般取K=0.5
　　同樣用取點法繪出平均負荷增長曲線，見圖1。
　　
　　 圖1變壓器負荷增長曲線圖
　　 4繪制變壓器各級額定容量
　　一般情況下，可選取變壓器容量分別為Sn=1600kVA,2000kVA,2500Kva,3150kVA,4000kVA,將變壓器額定容量繪制于圖1中。
　　 5繪制變壓器最大過負荷容量
　　考慮農村日負荷曲線中，最大用電負荷時間一般不超過2h，因此可以將變壓器事故允許過負荷的時間為2h時的過負荷的1.3倍作為變壓器正常情況下最大過負荷能力。則將變壓器最大過負荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA,分別繪制于圖1中。
　　 6方案技術比較，確定變壓器的容量
　　6.1變壓器額定容量滿足平均負荷增長的需求。
　　從圖1中我們可以看出:
　　Sn=1600kVA<Semax=1935kVA,不滿足要求，此方案取消。
　　6.2變壓器最大過負荷容量滿足最大負荷增長的需求。
　　從圖1中，變壓器最大過負荷容量與最大負荷增長曲線的交點的橫坐標就是最大負荷增長達到變壓器最大過負荷能力時的年限，其結果見表1。
　　表1方案技術比較結果表
　　
　　從結果分析Sn=4000kVA，容量太大，此方案取消。
　　 7方案經濟性比較，確定變壓器的容量
　　經過技術比較，我們初步選取Sn=2000kVA，Sn=2500kVA，Sn=3150kVA進行經濟性比較。
　　 7.1空載損耗:其參數分別為2.9kW，3.4kW，4.0kW。假設變壓器正常運行20a，并假定1kWh平均成本為0.35元，則最大空載損耗分別為:
　　SZ9-2000/35:20×365×24×2.9×0.4=20.32(萬元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×3.4×0.4=23.83(萬元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×4.0×0.4=28.03(萬元)
　　 7.2設備費:由江蘇省鹽城市機電設備公司提供價格資料，結果見表2。
　　表2方案經濟比較結果表萬元
　　
　　 7.3最大負荷超過變壓器最大過負荷容量而少供電的損失，假定全年最大負荷運行時間分別為:3個月、2個月、1個月，并假定變壓器正常運行20a。按供1kWh電量的利潤為0.06元計算，則少供電而少得利潤分別為:
　　SZ9-2000/35,3個月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-2600]×0.8×365×24dn=36.62(萬元)
　　同理:2個月為24.41萬元;1個月為12.21萬元。
　　SZ9-2500/35,3個月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-3250]×0.8×365×24dn=8.16(萬元)
　　同理:2個月為5.44萬元;1個月為2.72萬元。
　　 7.4綜合費:綜合費=空載損耗+設備費+少供電損失。
　　此指標越小的經濟性越好，見表2。
　　從技術性、經濟性比較的結果，選擇SZ9-2500/35型變壓器最好。
　　 8結語
　　農村電網改造工程是一項投資大、涉及面廣的工程，也是一項具有重大社會和經濟效益的工程。合理選擇農村電網35kV變電站變壓器容量是農村電網改造的重要內容。用負荷增長曲線法選擇農村電網35kV變電站變壓器容量是一種非常直觀、實用的方法。經技術經濟分析，既滿足負荷增長的需求，又能滿足經濟性要求。◎
　　 作者簡介:張文淵，男，1965年生，博士，高工，國家注冊監理工程師，現主要從事水利與建筑工程的規劃設計、技術管理及應用研究和工程建設監理等工作。