淺談10 kV配電變壓器容量的經(jīng)濟可靠性規(guī)劃

李海鋮

摘 ?要：近年來，我國經(jīng)濟的發(fā)展，帶動了電力相關(guān)行業(yè)的進步，人們對于電力行業(yè)給予了越來越多的關(guān)心與重視。針對10kV配電變壓器容量的經(jīng)濟可靠性規(guī)劃，進行研究分析。通過對配電變壓器進行相應(yīng)地描述，了解到配電變壓器在整個電網(wǎng)中的重要作用。在此基礎(chǔ)上，對配電變壓器容量的優(yōu)化進行分析，發(fā)現(xiàn)可以通過求解相關(guān)模型來進行變壓器的優(yōu)化計算，并利用相關(guān)實例對研究模型進行驗證分析。

關(guān)鍵詞：10 kV;配電變壓器容量;經(jīng)濟可靠;規(guī)劃

中圖分類號：TM401.1 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0079-02

1 ?概 ?述

現(xiàn)階段，我國大部分地區(qū)只規(guī)定了配電變壓器的負荷報裝容量下限，而沒有對其上限進行相應(yīng)的限制。例如：我省的供電部門只制定了相關(guān)部門規(guī)章要求80 m3及其以上的普通住宅用戶所申請的容量不得小于6 kW，商業(yè)用戶每1 m2不得低于

100 W，非工業(yè)用戶每1平方米不得小于80 W。這種制度條例容易造成用戶選擇更大容量的配電變壓器，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象的出現(xiàn)，不符合我國電力行業(yè)的經(jīng)濟利益。因此，必須對其進行改進。

針對10 kV配電變壓器容量的經(jīng)濟可靠性規(guī)劃進行一系列的研究分析。借此平臺，與各位相關(guān)研究人員交流討論。

2 ?簡述配電變壓器

配電變壓器是將某一數(shù)值的交流電壓或者交流電流通過電磁感應(yīng)定律轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其頻率相同的另外一種或者幾種數(shù)值不同的交流電壓或者交流電流的一種電氣設(shè)備，其主要作用是傳輸電能。

因此，額定容量是其主要參數(shù)，其數(shù)值表示所傳輸電能的大小，用kVA或者MVA來表示。我國現(xiàn)階段，配電變壓器產(chǎn)品可按照電壓等級的不同分為：

①特高壓，是指750 kV以上的變壓器。

②超高壓。指500 kV以上的變壓器。

②高壓指：220～110 kV變壓器。

④中壓指：35 kV及以下變壓器。

在對我國居民進行供電的過程中，10 kV高壓電網(wǎng)采用三相三線中性點不接地系統(tǒng)的方式進行;用戶變壓器供電為實現(xiàn)三相四線制供電，大多數(shù)選擇D/yn11結(jié)線方式的中性點直接接地系統(tǒng)進行運行。在此，我們主要討論10 kV高壓電網(wǎng)的運行。在配電變壓器的運行過程中，既可能發(fā)生由于配電變壓器容量過大而出現(xiàn)的欠載運行現(xiàn)象，也可能出現(xiàn)因過載而導(dǎo)致的設(shè)備過熱現(xiàn)象，從而對電力系統(tǒng)供電的經(jīng)濟可靠性造成嚴重的影響。

因此，在進行配電變壓器的選擇工作時，要以其最大負荷量為標準。這樣，便可在充分利用配電變壓器設(shè)置容量的基礎(chǔ)上，延長配電變壓器的使用壽命。

3 ?配電變壓器容量的優(yōu)化工作

①由于配電變壓器器的成本主要包括：

配電變壓器運行過程中的相關(guān)投資與運行成本。這一部分主要指的是配電變壓器自身的成本，主要涉及的方面為配電變壓器的設(shè)備投資費用、相關(guān)設(shè)施設(shè)備的消耗與磨損費用、運行費用等。

②由于配電變壓器容量的約束而造成的一系列相關(guān)損失。主要是指配電變壓器在欠載運行的情況下所造成的空載有功損耗、空載無功損耗、短路有功損耗、短路無功損耗等。

通常情況下，供電可靠性與配電變壓器投資費用之間存在著一定程度的矛盾，相關(guān)研究人員通過對其進行一系列的分析研究，發(fā)現(xiàn)可以利用模糊方法，采取加權(quán)處理對兩者進行協(xié)調(diào)。

4 ?配電變壓器優(yōu)化求解

通過研究分析，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)可以建立相應(yīng)的配電變壓器容量優(yōu)化模型。運用該模型對某一型號配電變壓器的投資成本、運行成本、損失成本等進行一系列的計算。

一般來說，該模型的求解方法如下：

①確定一段時期內(nèi)配電變壓器負荷預(yù)測的概率分布，一般多采用正態(tài)分布的方式。在這一過程中，主要通過確定其平均值與方差，設(shè)定顯著性水平，來得到配電變壓器負荷的最值。

②根據(jù)相關(guān)公式計算不同容量配電變壓器所對應(yīng)的上級電網(wǎng)成本。

③由于相同型號下，配電變壓器的容量與參數(shù)的不同。所以，在對配電變壓器優(yōu)化模型進行求解的過程中，相關(guān)人員應(yīng)針對配電變壓器容量的不同，根據(jù)其負荷的概率分布，計算不同負荷水平下的能量損耗與點損失值。

④在之前數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計算不同容量配電變壓器的總成本，從而得出最佳的配電變壓器容量，實現(xiàn)配電變壓器容量的經(jīng)濟可靠性規(guī)劃。

5 ?案例分析

接下來，對我省某一用電部門進行配電變壓器容量優(yōu)化計算工作。在這一過程中，該用戶的概率密度函數(shù)為：

f（pit）=1/44.8*√2πexp{-[（-x-145）2/2*44.8]}

其中，貼現(xiàn)率為10%，電價為1 kW·h0.5元，上級電網(wǎng)預(yù)留單位容量成本為1 kV0.03萬。假設(shè)其顯著性水平為1%。

通過計算，發(fā)現(xiàn)：其負荷值沒有出現(xiàn)低于50 kW或者大于250 kW的現(xiàn)象。因此，其負荷量的最大值為250 kW，最小值為50 kW。通過配電變壓器相關(guān)優(yōu)化模型，對其進行一系列地仿真計算，得出不同容量配電變壓器下的各種費用數(shù)值，見表1和表2。

從以上表格中，我們可以看出：

①對于不同容量的配電變壓器，配電變壓器的投資與上級網(wǎng)絡(luò)成本隨著配電變壓器額定容量的遞增而增加，失電成本則隨之減少。同時，運行成本呈現(xiàn)先降后升的狀態(tài)。所有的綜合成本也是先下降后上升。此時，如果按照利益最大化原則，則配電變壓器的最優(yōu)容量為250 kV。但是，如果去除上級網(wǎng)絡(luò)成本的影響，則其最優(yōu)容量為400 kV。

從中，我們也可以看出上級網(wǎng)絡(luò)成本在總成本中的重要作用，其對結(jié)論有著重要的影響。

②當(dāng)綜合費用處于最小值時，優(yōu)化的配電變壓器容量的有功帶載能力達到了有功負荷預(yù)測上限值的92%，平均負載率為0.6。此時，配電變壓器的經(jīng)濟可靠性較高，處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。

通過對不同類型用戶的負荷曲線波動異常狀況進行研究分析，發(fā)現(xiàn)其中的差異。商業(yè)負荷波動最大，單位失電成本也較大，所以其所用的配電變壓器容量也較大;工業(yè)負荷則處于平穩(wěn)狀態(tài)，沒有較大的波動出現(xiàn)，因此其配電變壓器成本值最小，所需要的變壓器容量也比商業(yè)配電變壓器以及居民配電變壓器小。

6 ?結(jié) ?語

在電力行業(yè)中，配電變壓器的選擇具有非常重要的作用。因此，受到了電力行業(yè)相關(guān)部門的高度重視。不同的用電部門應(yīng)根據(jù)自身的不同特點，選用不同類型的配電變壓器，避免“欠載”或者“過載”現(xiàn)象的發(fā)生，保證其經(jīng)濟可靠性[5]。通過對配電變壓器優(yōu)化工作進行一系列地研究分析，根據(jù)算例仿真模型，對10 kV配電變壓器的經(jīng)濟可靠性進行分析，提出最優(yōu)的解決方法，使配電變壓器能夠處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，解決現(xiàn)階段我國大部分地區(qū)出現(xiàn)的“大馬拉小車”現(xiàn)象。

參考文獻：

[1] 黃山，李敏虹，李丹，等.10 kV配電變壓器容量的經(jīng)濟可靠性規(guī)劃[J].電 ? 力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2012，（12）：134-137.

[2] 王賢軍，江煒，程軍.10 kV配電變壓器的安裝技術(shù)研究[J].電子技術(shù)，

2014，（11）：109.