孔祥凯
佛山市顺德区江南电力安装工程有限公司 广东佛山 522031
摘要：近年来，为了促进电网的日常高效安全运行，我国很多地区都开展了电网改造工作，主要工作内容便是对高能耗的变压器进行更换，工作的关键环节便是变压器的容量选择。配电变压器容量的选择，要求规划的负荷选择标称容量要大于计算负荷的变压器，在满足技术要求的同时，还要具有较好的经济性。因此，本文就10kV 配电变压器容量的选择及其经济效益进行分析。
关键词：电网改造；10kV 配电变压器；效益方程；经济效益
改革开放以来，我国人们平均生活水平有了质的提高，科学技术的更新进步推动着我们进入了一个崭新的电气化时代。随着人们对电网的需求的不断提升，我国进行了大规模的电网建设与改造，在这个过程中使用的大量配电变压器由于其容量不同直接关系着电网建设工程的经济性与安全性。因此，配电变压器容量选择不仅关系着整个配电系统的正常运行，还对日常运行的经济效益产生影响。本文从10kV配电系统的安全及高效角度，根据10kV 配电变压器效益方程，对其配电变压器的选择进行分析，确定10kV 配电变压器的最佳经济容量区间，从而更好的进行10kV 配电变压器容量的选择。
一、10kV 配电变压器的损耗方式与容量选择
空载损耗和变动损耗是配电变压器主要的两种损耗方式，其中空载损耗也可以称之为铁损耗，是指当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，所消耗的有功功率，其值不随着负荷的变化而变化；变动损耗也可以称之为铜损耗，发电机绕组中的损耗包括基本铜损耗和附加铜损耗两部分。基本铜损耗是电流流过定子绕组和转子绕组在导线电阻上产生的损耗；附加铜损耗为交流电在定子绕组上因趋肤效应和邻近效应作用引起的额外损耗以及定子绕组各股线之间的循环电流引起的杂散铜损耗，其值将随着负荷的变化而变化。因此，配电变压器容量的选择将直接影响配电变压器的损耗，当配电变压器容量的选择较小时，其空载损耗、投资与维护费用等均相对较小，但其变动损耗将有所提升；当配电变压器容量的选择较大时，其空载损耗、投资与维护费用等均相对较大，但其变动损耗将有所降低。配电变压器将存在一个最佳经济容量区间，其容量选择在此区间内，将保证变压器的高效运行，同时也能够获得最大化的经济效益。
二、10kV 配电变压器的效益方程
在满足正常负荷的情况下，使变压器长期运行效益最大化，通过这样的方式确定10kV 配电变压器的经济容量。10kV 配电变压器的效益为ΔF，其效益方程可以表示为：ΔF=F（Sn，S，τ，D，λ，Cz，Cw）。在此公式中，Sn 代表的是变压器的额定容量；S 代表的是变压器的负荷；τ 表示的是变压器最大功率损耗时间；D 表示的是变压器的无功损耗在配电网输送过程中有功损耗折算的系数；λ 表示的是变压器的空载损耗与变动损耗的电价；Cz 表示的是变压器的总投资折算的年费用；Cw 表示的是变压器的年维护的费用。可见变压器的经济效益与变压器的容量、变压器的负荷、变压器的投资与维修费用等诸多方面都有关联。当变压器的容量增大时，与其相关的空载损耗、投资费用、维修费用等均将有所变化。
三、10kV 配电变压器最佳经济容量区间的确定
配电变压器选择中除应按技术原则确定配电变压器的容量外，同时还应考虑经济因素，即使变压器长期运行的效益最大化。配电变压器经济容量与负荷的最大功率损耗时间有关，如附图曲线所示。配电变压器经济容量随最大负荷利用时间、功率因数等的不同而不同。最大负荷利用时间越大，对应的变压器经济容量选择就越大，反之亦然。对应最大功率损耗时间较小时的配电变压器容量选择，首先应考虑按技术原则和在考虑了变压器过负荷能力的基础上按经济方法确定变压器容量。即当经济与安全矛盾较大时，应按安全要求选择容量。同时，在我国，配电变压器的投入使用10 年左右将被替换，将配电变压器的维修费用确定为1.5%，将配电变压器的年平均运行时间确定为8600h，将配电变压器的平均电价确定为0.49 元/kWh，因此，根据附图进行分析：
由附图可知，在规划期内，其负荷容量为150kVA，主要的负荷为城市生活用电，最大的负荷利用时间为4500h，最大功率损耗时间为2000h，此时的10kV 配电变压器的容量选择可以为160kVA，既能够满足技术要求，同时还符合经济需求；当最大的负荷利用时间为5000h，最大功率损耗时间为3500h 时，此时的10kV 配电变压器的容量选择应为200kVA，这样才能满足技术与经济的需求。在规划期内，如果主要的负荷为农村生活照明用电，其最大的负荷利用时间为2500h，最大功率损耗时间为1500h，此时的10kV 配电变压器的容量选择应为125kVA，才能实现经济效益最大化的目标。同时，从附图 可知，10kV 配电变压器的最大负荷利用时间相对较大时，其最大功率损耗时间也将较大，此时，10kV配电变压器的容量选择要根据经济容量进行选择；但当10kV配电变压器的最大负荷利用时间相对较小时，其最大功率损耗时间也将相对较小，此时，10kV 配电变压器的容量选择要在满足技术要求的基础上，根据经济效益进行选择。在电网改造过程中，配电变压器容量的选择，要坚持其技术原则，同时也要坚持经济原则，唯有将二者进行综合的考量，才能保证变压器的高效、长期运行，才能促进变压器经济效益最大化目标的实现。从附图 中可知，10kV 配电变压器的容量选择与最大功率损耗时间有着直接的关系，同时，10kV 配电变压器的经济容量选择也将受最大负荷利用时间与功率因数等因素的影响，当最大负荷利用时间较大时，10kV 配电变压器的经济容量选择将较大；当最大负荷利用时间较小时，10kV配电变压器的经济容量选择将较小。当最大功率损耗时间相对较小时，10kV 配电变压器的经济容量选择要保证其技术需求，唯有变压器具有一定的负荷能力基础之际，10kV 配电变压器的容量才能依照经济方法进行选择；当10kV 配电变压器容量的选择存在经济性和安全性相矛盾之际，需要根据其安全性要求进行容量选择。
四、结束语
10kV 配电变压器容量的选择直接关系着电网改在的安全性、技术性与经济性，电网改造中大量使用配电变压器，其容量的选择，往往只注重技术原则而忽视变压器长期运行的经济性问题。配电变压器容量选择，不仅要按技术原则，更应注重变压器长期运行的经济效益，并对变压器效益方程及影响因素等作了推导和分析，最后给出了配电变压器最佳经济容量的选择方法。
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论文作者:孔祥凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/1
标签：变压器论文; 容量论文; 负荷论文; 经济论文; 的是论文; 时间论文; 电网论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;