10kV電力系統(tǒng)中變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇研究

陳波

摘 要：本文介紹了10kV電力系統(tǒng)中變電所變壓器工作的原理，列舉了變電所變壓器如何進(jìn)行選擇，從實(shí)際的操作中選擇應(yīng)用的臺(tái)數(shù)和容量以及變電所需要承擔(dān)用戶的情況，進(jìn)而利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定如何安裝無(wú)用功率的補(bǔ)償裝置。要想充分地利用10kV電力系統(tǒng)，需要確定所選擇變壓器的類別、需要的臺(tái)數(shù)和所承載的容量。

關(guān)鍵詞：10kV電力系統(tǒng)；變壓器；臺(tái)數(shù)；容量

1 變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇考慮因素

第一，變壓器的容量選擇需要考慮能夠承載當(dāng)?shù)胤秶鷥?nèi)的用電負(fù)荷。一所新建立的變電所中變電器的容量要滿足當(dāng)?shù)厮杏秒娫O(shè)備10年以上的負(fù)荷需求，避免進(jìn)行重新調(diào)整，增大擴(kuò)建費(fèi)用，也能有效地避免因?yàn)橹匦聰U(kuò)建造成大面積的停電，影響用戶的正常生活。按照相關(guān)規(guī)定，要確保變電所的供電安全，最好在變電所內(nèi)一次安裝兩臺(tái)符合規(guī)定的變電器，每臺(tái)變電器的負(fù)載量低于50%。

第二，如果在供電范圍內(nèi)，有非常重要的用戶，需要考慮在變電所內(nèi)備用一臺(tái)緊急變電器，從而應(yīng)對(duì)平時(shí)變電器出現(xiàn)故障或者臨時(shí)檢修造成不必要的損失。所有變電器在正常運(yùn)作的范圍內(nèi)，要確保用戶的負(fù)荷能力，從而確保用戶的用電安全。如果所在供電區(qū)域內(nèi)沒(méi)有重要的用戶，變電所中任何一臺(tái)變電器出現(xiàn)故障，都不能影響所在區(qū)域內(nèi)用戶的用電安全，其他變電器需要承載的負(fù)荷電量要達(dá)到80%左右。

2 變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇

2.1 變壓器的選擇原則

供電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備就是電力變壓器，它最主要的功能是升壓或者降壓，進(jìn)而確保電力的傳輸和運(yùn)用，同時(shí)，電力變壓器的安全運(yùn)行能夠確保變電所供電的安全和經(jīng)濟(jì)。按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，選擇變壓器需要按照不同地區(qū)的情況而定，結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，選擇技術(shù)最先進(jìn)、節(jié)能效果最好和零維修的變壓器。

2.2 變壓器類型的選擇

變壓器類型的選擇需要按照變壓器的相數(shù)、容量、工作方式和絕緣方式等進(jìn)行選擇。變壓器的相數(shù)一般可以分為單相的相數(shù)和雙相的相數(shù)兩種，但是在變電所內(nèi)變壓器的相數(shù)是三相的。按照變壓器的調(diào)試方式可以分為有載調(diào)壓和無(wú)載調(diào)壓兩種方式，對(duì)于10kV配電變壓器，我們通常使用的是無(wú)載調(diào)壓的方式。變壓器按照纏繞的方式，可以分為雙相纏繞方式、三相纏繞方式和自耦纏繞方式。但是很多變電所選用的都是雙相纏繞方式的變壓器。對(duì)于聯(lián)結(jié)方式，10kV配電變壓器主要有兩種，一種是Yyn0，另一種是Dyn11。如果采用Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器就會(huì)使單側(cè)的電壓直接接地，整個(gè)線路因?yàn)殡娏魉查g過(guò)大，造成線路出現(xiàn)短路，這種方式的好處是便于故障的切除、有很強(qiáng)大的負(fù)載能力和有效的抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)，由于這些好處促使低壓電網(wǎng)得到了變電所的喜愛(ài)，被很多變電所使用。

2.3 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

在選擇變壓器臺(tái)數(shù)的時(shí)候，一般需要考慮的是負(fù)荷等級(jí)、所能承載的電量以及什么時(shí)候運(yùn)行起來(lái)最合理。在相關(guān)的規(guī)定中指出，對(duì)于一個(gè)10kV電力系統(tǒng)中，變電器臺(tái)數(shù)的選擇需要滿足以下條件中的一項(xiàng)：一是10kV電力系統(tǒng)中安裝2臺(tái)以上的變壓器；二是所選擇的變壓器有很大的承載能力，能夠滿足當(dāng)?shù)厮杏秒娫O(shè)備的一級(jí)或二級(jí)用電；三是能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)丶竟?jié)性變化引起的電量差異；四是如果出現(xiàn)集中用電的話，變壓器要有足夠大的負(fù)荷容量。在變電所中，每一臺(tái)變壓器的容量都要在0.4～250kV之間，如果所在地區(qū)的用電設(shè)備量過(guò)大，負(fù)荷電量相對(duì)比較大，為了確保其運(yùn)營(yíng)安全，需要選擇容量大的變壓器。

2.4 變壓器容量的選擇

變壓器在進(jìn)行能量傳遞過(guò)程中，需要消耗一定的能量，這部分能量需要產(chǎn)生一定的功率。根據(jù)一些研究學(xué)者的探究發(fā)現(xiàn)，變壓器因?yàn)樽陨磉\(yùn)轉(zhuǎn)和能量傳遞中消耗的電能占整個(gè)系統(tǒng)能量消耗的1/3，造成了很嚴(yán)重的浪費(fèi)。因此，如果在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)選擇最經(jīng)濟(jì)、最合理的變壓器，將使損耗的電能降到最低。

如果變壓器的容量用SN.T來(lái)表示，要計(jì)算負(fù)荷SC的數(shù)值，我們就需要變壓器能夠安全、有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

例如：如果在一個(gè)變電所中有2臺(tái)變壓器，為了好計(jì)算，我們假設(shè)這2臺(tái)變壓器的容量相同，同時(shí)，每臺(tái)變壓器的容量需要滿足以下兩個(gè)條件：

（1）滿足總計(jì)算負(fù)荷70%的需要，則：

SN.T≈0.7SC （1）

（2）滿足全部一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的需要，則：

SN.T≥SC（Ⅰ+Ⅱ） （2）

條件（1）是在變壓器正常運(yùn)作過(guò)程中，每臺(tái)變壓器需要獨(dú)自承受總計(jì)算負(fù)荷的50%，負(fù)載率約為0.7，得出的結(jié)論是，此時(shí)的變壓器效率非常高。當(dāng)故障出現(xiàn)，在一定的運(yùn)作時(shí)間內(nèi)，有一臺(tái)變壓器的承載能力下降，承載負(fù)荷下降10%。在這種情況下，要及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)地切斷三級(jí)負(fù)荷，保護(hù)正常的用電安全。條件（2）是變壓器一旦出現(xiàn)故障，變電所要保證一臺(tái)變壓器能夠提供一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的供電，使用戶的供電不受影響。

根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷，Sc=674.19kVA，即SN.T≥0.7×674.19=471.933kVA，取變壓器容量為500kVA，因此，選擇S9-500/10Dynll型電力變壓器，為油浸式、無(wú)載調(diào)壓、雙繞組變壓器。主變壓器的選擇如表1所示。

表1 主變壓器的選擇

變壓器的損耗計(jì)算：

如果能夠確定負(fù)荷能力的大小，我們需要對(duì)變壓器進(jìn)行綜合計(jì)算，得出最佳的容量大小，從而確定變壓器的容量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在滿足相關(guān)規(guī)范的情況下，要對(duì)變壓器進(jìn)行合理的計(jì)算，計(jì)算出變壓器的臺(tái)數(shù)、容量，有效提高變壓器的負(fù)荷能力，從而提升當(dāng)?shù)氐挠秒姲踩?/p>

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局952臺(tái)）