关于配电变压器过负荷运行的分析与解决措施

保定供电公司 平 凡 陈 光

1.配电变压器过负荷概况

保定供电公司配网变压器共计2299台，在负荷高峰期间，其中重载配电变压器334台，轻载配电变压器1378台。在334台重载配电变压器中有71台配电变压器存在过负荷运行现象，平均负载率达到130%。最高负载率达到了160%，变压器严重过负荷运行，容易造成变压器烧损，对配网安全稳定运行构成很大的威胁。

2.配电变压器过负荷原因分析

有关规程和实践经验表明，变压器绕组绝缘老化速度与温度有关，一般油浸式变压器绕组用的电缆纸适用温度为80～140摄氏度，温度增加6摄氏度，其老化速度增加1倍。为避免配电变压器过负荷运行烧损，我们可以采取安装配电变压器冷却器的办法降低变压器温度。配电变压器的冷却系统共6组冷却器，每组冷却器根据变压器的温度和负荷变化自动投入和切除，投入冷却器的组数取决于变压器的温度和负荷。当任意运行的变压器冷却器故障或变压器温度达到设定值，备用冷却器自动投入运行。备用冷却器应定时轮换，使得每台冷却器的利用率达到最优。此种措施降低了配电变压器绕组温度，减缓了其老化速度。使配电变压器因过负荷运行烧损的几率大大降低。而我们知道，造成变压器绕组温升的最根本因素是变压器的负载率过高。只有降低变压器负载率，才能降低变压器运行温度。我们可以采取在配电变压器下装设低压配电箱，将低压负荷类型进行分析，在低压配电箱将低压负荷分为2路进行供电。1路为重要负荷，1路为普通负荷。当变压器负载率达到设定上限时，普通负荷自动切断。保障了变压器的安全稳定运行，及重要负荷的正常供电。但是也影响了供电可靠性。

由此可见，以上措施只能在短时间内保障变压器安全稳定运行，如要从根本上解决配电变压器过负荷问题，只有采取增容增点的改造方案。

针对保定供电公司的配电变压器过负荷运行情况，我们进行了技术上的分析。发现保定供电公司71台配电变压器有67台为农网变压器，所占比例为94%。这67台农网变压器均为农村灌溉浇地用农网变压器，此种变压器负荷特点是在农村集中灌溉浇地时期，变压器负载率较大，变压器处在重载运行状态，特别在春季浇灌季节，变压器甚至出现过负荷运行，个别负载率甚至达到140%左右。变压器严重过负荷运行容易造成故障，影响电网运行安全。但在灌溉浇地期间以外时间，变压器处于轻载状态，负载率降到了20%以下，甚至个别变压器处于几乎空载运行状态。出现了“大马拉小车”的情况。针对此类变压器过负荷情况，如果单纯实施增容增点改造方案，确实能够解决变压器过负荷问题，但是除灌溉浇地以外的大部分时间变压器处于轻载甚至空载运行状态。空载损耗增加，配电变压器的效率降低。造成了资源上的浪费。

3.配电变压器过负荷治理措施

结合以上技术分析结果，我们对保定供电公司配电变压器时段性负荷增长的现状，进行了以下几个方面的整改措施。

3.1 两台配电变压器并联运行

配电变压器实施并联运行条件是：额定电压比相等；联结组标号相同，且相序相同；阻抗电压接近相等；变压器的容量比不大于3:1。实施配电变压器并联运行的优点是可充分利用变压器的容量，在用电负荷较小、低于其中一台的容量时，停用其中一台。这样就提高了变压器的效率，保证了变压器经济运行。例如：原400KVA配电变压器，在负荷高峰期间有功可达420KW，负载率105%。在负荷低谷期间有功为70KW，负载率仅为17.5%。现改为一台200KVA与一台315KVA变压器并联运行，在负荷高峰期间两台配电变压器同时运行，在原有功不变的情况下，负载率为81.5%，保证了配网台区安全稳定运行。在负荷低谷期间只运行一台200KVA配电变压器，315KVA配电变压器停运，在原有功不变的情况下，负载率为35%，减少了配电变压器的空载损耗，提高了配电变压器的效率。

以S9-200型变压器为例：原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。那么变压器全年损耗通过计算得出E=10659.6KW·h。现改为2台配电变压器并联运行，1台为S9-100，1台为S9-100。市场价值28000元，加上台架材料及安装费用共计72000元。在负荷低谷期间只运行一台S9-100变压器，就可以满足负荷需求，其全年损耗为

E′=E1+1392/8640*E2=5760.96+928.15=6 689.11KW·h

注：E1为不停运变压器全年损耗，E2为时段性停运变压器全年损耗。

全年节约电能损耗为：

ΔE=E-E′=10659.6-6689.11=3970.49KW·h

按照1度电0.52元，实施两台变压器并联运行一年可以节省电能损耗费用2064.65元。资金投入比单台变压器运行多出29000元，由此可见，两台变压器并联运行得需要14年的时间，才能收回多出的投资成本。此种改造措施存在的问题是：占地面积增加一倍，特别是市区中心地带，实施配电变压器并联运行，占地问题难度较大。且一次性投入资金较大。后期收回投资成本时间较长。目前，两台变压器并联运行自动判断投切设备技术还未成熟，还需人工进行根据负荷情况进行手动投切，操作频繁，造成人力资源浪费。

3.2 增容更换为非晶合金变压器

将时段性过负荷变压器增容更换为非晶合金型变压器。非晶合金变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗（指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗）下降80%左右，空载电流(变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流)下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器。

以S9-200变压器为例，原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。现更换为非晶合金SBH15-200变压器，变压器市场价值33000元，加上台架材料及安装费用共计55000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。原S9-200变压器全年损耗为E=10659.6KW·h。SBH15-200变压器全年损耗为E′=6971.4KW·h.

全年节约电能损耗为：

ΔE=E-E′=3688.2KW·h.

按每度电0.52元计算，使用非晶合金变压器每年可节省电能损耗费用1917.86元。资金投入比原S9型变压器多出12000元，非晶合金变压器只需运行6年以上，就能够收回多出的投资成本。此种措施不受占地面积限制，一次性投入资金较少，后期收回投资成本时间相对较短。

3.3 增容更换为自动调容变压器

自动调容变压器是一种新技术节能型配电变压器，能够根据负荷大小自动调节容量，其工作原理是：在大容量时，高压绕组接成三角形接线方式，低压绕组并联结构。在小容量时，高压绕组接成星形接线方式，低压绕组串联结构。使变压器在负荷低谷期间自动运行在小容量档位，轻载时其空载损耗大大降低，小容量空载损耗仅为大容量时的1/3，节能效果显著。它解决了配电台区时段性负荷变化幅度很大而造成变压器空载损耗大的问题，克服了无载调容变压器断电手动调容导致的运行维护难题。

以S9-200变压器为例，原运行1台S9-200变压器，变压器市场价值21000元，加上台架材料及安装费用共计43000元。现更换为新型自动调容SZ11-T-200型变压器，市场价值63000元，加上台架材料及安装费用共计85000元。经统计全年变压器运行时间约为8640h，重载运行时间大约为1392h。经计算原S9-200变压器全年损耗为E=10659.6KW·h。自动调容SZ11-T-200变压器负荷高峰期间（1392h）在大容量档位（200KVA）运行，负荷低谷期间在小容量档位运行（63KVA）运行，经计算可得S11-T-200变压器全年损耗为：

E′=4317.6KW·h.

全年节约电能损耗为：

ΔE=E-E′=6342KW·h.

按每度电0.52元计算，使用S11-T-200变压器每年可节省电能损耗费用3297.84元。资金投入比原S9型变压器多出42000元，S11-T-200变压器需运行12.7年才能够收回多出的投资成本。此种措施不受占地面积限制，但一次性投入资金较大，后期收回投资成本时间仍较长。且按照自动调容变压器的工作原理，变压器在自动转换容量时，会产生电压波动，虽然持续时间较短（2ms），但是否会对低压用户供电质量造成影响尚未明确。

4.结论

通过上述三种措施分析比较可知，以上三种措施均能解决配电变压器时段性过负荷的问题，而且能提高供电可靠性，降低配电变压器损耗，提升用电管理水平。但是，从经济效益角度考虑，三种措施比较，采用增容更换非晶合金变压器的实施方案明显优于其他两种措施。

综合以上分析，针对配电变压器过负荷运行的情况，我们有以下几点建议：一是要设备管理部门切实加强配电变压器运行巡视管理工作，密切关注与监测配变负荷情况，努力提高对配变负荷增长的预判能力。对于过负荷运行的配电变压器提前进行整改。二是采用新技术，努力提高配网台区智能化水平。在低压配电箱内采用负荷监测远程控制技术，在配电台区低压线路上装设分段开关，分段开关由负荷监测设备远程控制。负荷监控设备根据配电变压器的负荷情况，选择性的切断某个分段开关，保证配电变压器安全稳定运行。三是为提高变压器效率，降低变压器空载损耗，增加经济效益。配电变压器增容措施应采取更换为非晶合金变压器的改造方案。

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