城市居民住宅輕載配電變壓器節(jié)能降耗研究

朱志杰（深圳供電局有限公司，廣東深圳，518000）

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城市居民住宅輕載配電變壓器節(jié)能降耗研究

朱志杰
（深圳供電局有限公司，廣東深圳，518000）

摘要：本文主要以配變負(fù)載率與年電能損耗關(guān)系為基礎(chǔ)，通過分析深圳市龍華新區(qū)城市居民住宅配變負(fù)載率現(xiàn)狀，探討導(dǎo)致配變負(fù)載率過低的原因，提出提高配變負(fù)載率應(yīng)采取的措施，最后以配變負(fù)載率與節(jié)能的角度，論述提高城市居民住宅配變負(fù)載率的必要性。

關(guān)鍵詞：配變負(fù)載率；年電能損耗；最佳負(fù)載率；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)

0　引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市居民住宅項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大，居民用電負(fù)荷逐年升高。而城市居民住宅普遍存在配變長期處于輕載，報大用小情況。配變負(fù)載率偏低可以導(dǎo)致配變輸出單位容量年損耗值急劇增加，因此有必要從節(jié)能的角度出發(fā)，論述提高城市居民住宅配變負(fù)載率的必要性。

1　配變負(fù)載率與年電能損耗

1.1 配變損耗與經(jīng)濟(jì)負(fù)載率

配變空載損耗：由于空載電流和變壓器一次繞組電阻都比較小，所以空載電流在變壓器一次繞組電阻中的損耗可以忽略不計(jì)。因此，變壓器的空載損耗可以近似認(rèn)為等于鐵損。當(dāng)電源電壓和頻率一定時，鐵損是個定值，與負(fù)載的大小和性質(zhì)無關(guān)。

配變負(fù)載損耗：當(dāng)變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時，其一、二次繞組流過電流所產(chǎn)生的損耗稱為負(fù)載損耗，又稱為銅損。變壓器的短路損耗可認(rèn)為就是銅損。變壓器的銅損與負(fù)載的大小和性質(zhì)有關(guān)，負(fù)載損耗與負(fù)載率的平方成正比。

配變經(jīng)濟(jì)負(fù)載率：當(dāng)變壓器運(yùn)行在某一負(fù)載率時負(fù)載損耗和空載損耗相等，變壓器的效率最高，該負(fù)載率常常稱之為經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。配電變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)載曲線是隨時間變化的，不可能總在效率最高點(diǎn)運(yùn)行，同時和負(fù)載的性質(zhì)等因素有關(guān)，因此從節(jié)能角度考慮有必要從年電能損耗著手進(jìn)一步研究探討配電變壓器的負(fù)載率問題。

1.2 配變年電能損耗與最佳負(fù)載率

配變年電能損耗：等于配電變壓器年有功電能損耗及無功電能損耗在電力系統(tǒng)引起的有功電能損耗之和。

1.3 居民住宅配變負(fù)載率分析

城市居民住宅目前普遍采用環(huán)氧樹脂澆注干式電力變壓器SCB10型號配變，其配變輸出單位容量年有功電能損耗（kWh/ kVA）曲線圖如圖一所示。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果分析，可以得出以下結(jié)論：

1.在無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，及最大負(fù)載年損耗小時數(shù)值確定下，變壓器輸出單位容量年有功電能損耗值與負(fù)載率有關(guān)。配變最佳負(fù)載率一般出現(xiàn)在50%～70%之間。

2.在最佳負(fù)載率前后的一定負(fù)載率范圍內(nèi)，變壓器輸出單位容量年有功電能損耗比較低。其損耗在比最佳負(fù)載率值多損耗15%以內(nèi)的負(fù)載率范圍可以認(rèn)為都屬變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。

3.配電變壓器在負(fù)載率很低時 （如在30%及以下），輸出單位容量年電能損耗急劇上升， 因此應(yīng)當(dāng)“禁止大馬拉小車”。提高配變運(yùn)行的負(fù)載率，讓配變運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，是減少配變 輸出單位容量年有功電能損耗值有效手段。

2　城市居民住宅配變負(fù)載率分析

2.1 城市居民住宅配變概況

根據(jù)龍華新區(qū)轄區(qū)內(nèi)居民住宅配電變壓器負(fù)載率統(tǒng)計(jì)情況，城市居民住宅公用配變在用電高峰期間普遍處于最高負(fù)載率偏低的情況，配變負(fù)載率小于50%占總數(shù)為82%；負(fù)載率小于30%占總數(shù)為41%。綜合考慮到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)范圍為用電高峰期間，且配變不能長期處于最高負(fù)載率狀態(tài)，城市居民住宅配變實(shí)際負(fù)載率更低。

2.2 配變負(fù)載率過低的主要原因

通過城市居民住宅配電變壓器實(shí)際情況分析，造成變壓器負(fù)載率過低的原因主要有三點(diǎn)：

1.配變報裝容量過大。配變報裝容量過大是城市居民住宅配變負(fù)載率過低的主要原因之一，居民住宅用電負(fù)荷計(jì)算，以往一般采用負(fù)荷密度法和單位指標(biāo)法。按照上述兩種方法因未考慮設(shè)備同時率與負(fù)載率，從而配置的變壓器容量往往過大，是城市居民住宅配變負(fù)載率過低的主要原因。配變?nèi)萘吭O(shè)置過大，導(dǎo)致配變負(fù)載率過低，不僅浪費(fèi)電網(wǎng)建設(shè)資金，而且增加變壓器年有功損耗，不利于配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，造成電能的浪費(fèi)。

2.配變投運(yùn)時間與用電負(fù)荷需求不一致。配變投運(yùn)時間與用電負(fù)荷需求不一致是導(dǎo)致配變負(fù)載率過低的主要原因之二。城市居民住宅配變往往由房地產(chǎn)開發(fā)公司向供電部門申請業(yè)擴(kuò)報裝，一次投資建設(shè)完成，但是，居民住宅用電負(fù)荷完全釋放周期需要1～5年。

3.配變運(yùn)行方式不合理。配變運(yùn)行方式不合理是導(dǎo)致配變負(fù)載率過低的主要原因之三。城市居民住宅入伙時間超過5年以上，可以認(rèn)為用電負(fù)荷需求已完全釋放，配變最大負(fù)荷趨于穩(wěn)定值。配變原有容量配置過大，而用電負(fù)荷仍分配至多臺配變進(jìn)行供電，配變運(yùn)行方式?jīng)]有根據(jù)實(shí)際用電負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)整，是導(dǎo)致配變運(yùn)行時間超過5年而負(fù)載率過低的主要因素。

3　提高配變負(fù)載率應(yīng)采取的措施

3.1 配變報裝容量合理化分析

居民用電負(fù)荷計(jì)算采取負(fù)荷密度法和單位指標(biāo)法因未考慮設(shè)備同時率與負(fù)載率，導(dǎo)致配置的變壓器容量往往過大。因此，在城市居民住宅報裝用電環(huán)節(jié)應(yīng)采用需要系數(shù)法進(jìn)行容量核算。需要系數(shù)與居民住宅總戶數(shù)有關(guān)，戶數(shù)越少則需要系數(shù)越大，戶數(shù)越多則需要系數(shù)應(yīng)相應(yīng)遞減，但最少不得小于0.5。采取需要系統(tǒng)法計(jì)算的居民住宅配變?nèi)萘浚惴ㄖ锌紤]了用電設(shè)備同時率與居民住宅用電設(shè)備平均負(fù)荷率因素，相對于負(fù)荷密度法和單位指標(biāo)法較為科學(xué)，可以避免居民住宅配變?nèi)萘颗渲眠^大的問題。

3.2 配變投運(yùn)時序合理化分析

配變投運(yùn)時間需與用電負(fù)荷需求盡量保持一致。原則上，配變報裝容量小于6000kVA的居民住宅分兩年進(jìn)行投運(yùn)，第一年為總?cè)萘康?0%，第二年為總?cè)萘康?00%；配變報裝容量超過6000kVA的居民住宅分三年進(jìn)行投運(yùn)，第一年為總?cè)萘康?0%，第二年為總?cè)萘康?0%，第三年為總?cè)萘康?00%。配變在投運(yùn)前需經(jīng)過供電部門進(jìn)行用電負(fù)荷確認(rèn)，在保障居民用電安全可靠的前提下，避免配變提前投運(yùn)導(dǎo)致運(yùn)行負(fù)載率過低。

圖一：SCB10配變輸出單位容量年有功電能損耗（kWh/kVA）曲線圖

3.3 配變運(yùn)行方式合理化分析

根據(jù)配變最佳負(fù)載率公式，單臺獨(dú)立運(yùn)行的配變應(yīng)采取提高功率因數(shù)，合理利用用電谷底期電能，增加最大負(fù)載年損耗小時數(shù)，盡量使配變處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)，減少配變年有功電能損耗；通過低壓配電柜聯(lián)絡(luò)單元互為備用的配變，可以將用電負(fù)荷調(diào)整為單臺配變進(jìn)行供電，另外一臺配變作為備用，采取“一供一備”的運(yùn)行方式，減少在運(yùn)配變臺數(shù)，從而提高配變負(fù)載率。

4　節(jié)能效益性分析

居民住宅配變在正常運(yùn)行情況下，不考慮變壓器參數(shù)、運(yùn)行時間及運(yùn)行環(huán)境等因數(shù)，變壓器輸出單位容量年有功電能損耗值與負(fù)載率有關(guān)。配電變壓器在負(fù)載率很低時（如在30%及以下），在輸出同等用電負(fù)荷的情況下，年電能損耗會急劇增加。年電能損耗急劇增加，不僅影響臺區(qū)線損，而且增加運(yùn)行成本，因此，可以通過分析不同負(fù)載率下配變年電能損耗值，進(jìn)行節(jié)能效益性分析。

5　小結(jié)

針對城市居民住宅進(jìn)行分類細(xì)化研究，不斷完善配變?nèi)萘繄笱b、投運(yùn)時限與運(yùn)行方式的研究，制定可行的城市居民住宅配變管理辦法，采取以上提高配變負(fù)載率的措施，降低配變運(yùn)行過程中的電能損耗，通過可以節(jié)約的電能損耗減少用戶電費(fèi)支出將更為可觀。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭寶婭.降低配變運(yùn)行損耗的技術(shù)和管理措施[J].云南電業(yè),2015(01).

[2] 郭小保.降低配變損耗的方法[J]. 云南電力技術(shù),2011(01) .

Research on energy saving and consumption reduction of urban residential light load distribution transformer

Zhu Zhijie
（Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd. Shenzhen Guangdong，518000）

Abstract：This paper mainly with variable load rate and annual electric energy loss relations as the foundation,through the analysis of Shenzhen Longhua District Urban Residential with variable load rate of to lead to distribution transformer load rate is too low,proposed to increase the distribution transformer load rate should take measures, finally change with load ratio and energy conservation point of view, discuss how to improve urban residential with variable load rate of necessity.

Keywords：variable load ratio；annual power consumption；optimal load rate；economic operation zone