淺談110kv變電站容量計(jì)算

羅猛 陳沖 孫哲

摘 要：介紹變電站容量選擇需要考慮的因素和變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行應(yīng)具備的條件，依據(jù)供電區(qū)域內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析計(jì)算，選擇變壓器的容量。

關(guān)鍵詞：變電站： 變壓器； 容量選擇； 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變電所設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定：主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定。建設(shè)、擴(kuò)建和變壓器增容的臺(tái)數(shù)和容量的選擇，一般根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)者的觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，結(jié)合相關(guān)規(guī)程制度，一般都應(yīng)考慮如下因素：

（1）新建變電站變壓器容量應(yīng)滿足5～10年規(guī)劃負(fù)荷的需要，應(yīng)能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷的需要。

（2）有重要負(fù)荷的變電所應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變 壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%。

實(shí)施變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，一般應(yīng)具備和滿足以下條件：

（1）新建變電站分期建設(shè)，考慮負(fù)荷的增長(zhǎng)首期一臺(tái)變壓器時(shí)，要結(jié)合最終規(guī)模確定變壓器容量，變壓器的負(fù)載率應(yīng)貼近最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域，一般在75%以下為最佳，若短期內(nèi)不進(jìn)行擴(kuò)建，變壓器不宜滿負(fù)荷運(yùn)行。

（2）并列運(yùn)行的多臺(tái)變壓器應(yīng)滿足并聯(lián)條件。

（3）變壓器的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)以變壓器整體可靠性為基礎(chǔ)，綜合考慮技術(shù)參數(shù)的先進(jìn)性和合理性，兼顧對(duì)系統(tǒng)安全的影響，充分考慮變壓器自身 固有的綜合損耗，在負(fù)載損耗基本相同時(shí)，盡量選用空載損耗小的變壓器。

下面結(jié)合某公司三個(gè)變電站和供電區(qū)域內(nèi)不同的負(fù)荷性質(zhì)，計(jì)算變壓器的容量并對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行分析。

一、供電區(qū)域內(nèi)為穩(wěn)定負(fù)荷

某市變電站區(qū)域內(nèi)的用電負(fù)荷穩(wěn)定，基本在35000kW左右，且全部為一、二類負(fù)載，為此，選擇兩臺(tái)雙繞組、型式為SFZ7-40000/110的變壓器，變電站110kV電源側(cè)雙回線路供電；考慮供電的安全可靠和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，110kV線路一主一備，裝設(shè)無(wú)壓自投裝置；兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，10kV負(fù)荷側(cè)單母線分段，投分段開關(guān)保護(hù)。兩臺(tái)變壓器損耗的性能參數(shù)如表1：

按《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 導(dǎo)則》，對(duì)變壓器容量選擇的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行核算；得出變壓器的最佳負(fù)載系數(shù)分別為：?1==50.3%。 ?2 =/=53.9%。 為方便計(jì)算，假定兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配平衡，兩臺(tái)變壓器實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載系數(shù)：β=S/Sn=17500kVA/40000kVA=43.8%，接近最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，在變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載區(qū)域范圍內(nèi)。兩臺(tái)變壓器運(yùn)行損耗分別為：⊿P1= P01+βPk1=34.6+β2136.5=67.8kW ⊿P2=P02+β2Pk2=42.2+β2145.3=70.1kW

可見(jiàn)，兩臺(tái)變壓器的總損耗⊿P=⊿P1+⊿P2=137.9 kW。甲變壓器的損耗特性優(yōu)于乙變壓器，兩臺(tái)變壓器的效率為：η=（Pk-⊿P）/Pk=99.61% 若正常安排一臺(tái)變壓器帶全部負(fù)荷，變壓器的實(shí)際負(fù)載系數(shù)為： β=S/Sn=35000kVA/40000kVA=87.5% 兩臺(tái)變壓器分別運(yùn)行時(shí)的功率損耗⊿P1= P01+β2Pk1=34.6+β2136.5=139.1kW ⊿P2= P02+β2Pk2=42.2+β2145.3= 153.4kW 皆高于兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)的綜合損耗137.9 kW?？梢钥闯?，兩臺(tái)SFZ7-40000kVA的變壓器，在并列運(yùn)行時(shí)處在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)；且當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或正常停電檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能夠承擔(dān)正常供電任務(wù)，滿足安全可靠供電的基本要求。

二、供電區(qū)域內(nèi)為季節(jié)性負(fù)荷

某地變電站共110kV、35kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí)，正常負(fù)荷為11MW，在農(nóng)灌時(shí)達(dá)到50MW；變電站改造時(shí)，考慮正常負(fù)荷時(shí)變壓器運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)，變壓器的容量選擇無(wú)須過(guò)大，同時(shí)又要滿足農(nóng)灌高負(fù)荷的需要，容量又不能太小，所以選擇安裝兩臺(tái)變壓器的方式，型式為SFSZ7-31500/110，額定容量比為：31500/31500/31500；變電站有兩條110kV線路，正常運(yùn)行方式為1路主供，1臺(tái)變壓器運(yùn)行，另一條線路單向備自投，兩臺(tái)變壓器的損耗性能參數(shù)如表2：

按《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》，在此，僅考慮有功功率損耗， 對(duì)變壓器容量選擇的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行核算；由于變壓器三側(cè)繞組容量相等， 兩臺(tái)變壓器的阻抗和變比基本相同，為簡(jiǎn)化計(jì)算方法，采用穩(wěn)態(tài)工程計(jì)算式。計(jì)算1#變壓器各側(cè)額定負(fù)載損耗，分別為：高壓側(cè)Pk1=（ Pk12+ Pk13-Pk23）/2=84.9kW，中壓側(cè)Pk2= 62.8kW，低壓側(cè)Pk3=58.85kW；計(jì)算2#變壓器各側(cè)額定負(fù)載損耗分別為：高壓側(cè)Pk1= 85.49kW，中壓側(cè)Pk2=60.14kW，低壓側(cè)Pk3=57.91kW。正常負(fù)載條件下，變壓器實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載系數(shù) β=S/Sn=11000kVA/31500kVA=35% 農(nóng)灌時(shí)，變壓器實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載系數(shù)β=S/（Sn1+ Sn2） =50000kVA/63000 kVA=79% 相比較得出：正常負(fù)載和農(nóng)灌時(shí)，變壓器實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載系數(shù)在其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載區(qū)域范圍內(nèi)。正常方式下：甲變壓器運(yùn)行時(shí)有功損耗⊿P1= P01+β2Pk1=31.8+β284.9=42.2 kW。甲變壓器效率η=（Pk1-⊿P1/Pk1=99.6% 乙變壓器運(yùn)行時(shí)有功損耗⊿P2=P02+β2Pk2=31.8+β2 85.49=42.3kW 乙變壓器效率η=99.6% 兩臺(tái)變壓器都運(yùn)行時(shí)有功損耗⊿P=行區(qū)域內(nèi)；且當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或正常停電檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能夠承擔(dān)正常供電任務(wù)，滿足安全可靠供電的基本要求。

通過(guò)以上計(jì)算分析可以得出結(jié)論：變電站變壓器容量選擇過(guò)大，增加投入成本，造成資金浪費(fèi)；容量選擇過(guò)小，不能滿足供電的需求，使變壓器過(guò)載運(yùn)行，影響變電站對(duì)外安全可靠供電。