S13-M.ZT-160(50)～630(200)/10系列智能型有载调容变压器技术经济分析

刘长江 龙世熠

(广东广特电气有限公司，广东 佛山 528000）

0 概述

众所周知，农村电网负荷的大小是随季节的变化而变化的。农忙时负荷大，农闲时负荷小。这就给农村电网配电变压器的选型带来困难。容量选大了，在农闲时，会出现“大马拉小车”现象，容量选小了，在农忙时，因负荷过大从而引发变压器烧毁事故。广东清远地区农村在2012年就出现过春节期间务工人员陆续返乡，因负荷陡增而导致很多变压器烧毁事故发生，给当地农村造成很大的经济损失。

现有的配电变压器，包括箱式变电站、美式箱变等都是一种固定容量变压器模式，变压器的额定容量均按用户单位最大负荷情况来配制，而实际用电负荷长期达不到负荷状态。电力部门一直想使用一种变压器的容量随用电量大小不同而随之匹配的变压器，即在满足用电需求的前提下最大限度降低变压器容量以达到减少变压器空载损耗和降低网络无功电流的目的。为了能改变变压器容量问题，国内在农村电网曾大力推广过无励磁调容变压器，其原理是在变压器断电的情况下，通过调整改变变压器内部联结组的方式，从而改变变压器的容量，可实现容量3：1或2：1的变化。

无励磁调容存在的问题是不能适时改变变压器容量，电网质量提高也不允许常停电进行操作，且常因变压器处于低容量时负荷突然变大，造成变压器烧损。之所以采用无励磁调容技术是因为始终不能解决调容开关带电转换的难题。

广东广特电气有限公司通过多年探索，开发出S13-M.ZT系列节能智能型有载调容变压器。该系列变压器具有大小两个容量，根据实际负荷大小通过智能型有载调容开关自动调节运行容量，适用于季节性负荷变化幅度比较大的农村电网，以及一些昼夜负荷变化显著的用电场所，负荷较轻或接近空载时由大容量调为小容量运行可大幅度降低空载损耗。

1 技术参数与结构特点

1.1 技术参数见表1

表1 S13-M.ZT-160(50)～630(200)/10系列有载调容变压器技术参数表

1.2 结构特点

1.2.1 铁心

铁心采用纵横七步进叠片结构，这样能较好地降低气隙相邻电工钢片磁密，减少磁力线横穿越气隙的次数，从而改善传统接缝铁心在接缝处的磁性能，起到节约能源，提高供电质量，减轻噪声环境污染和增加材料利用率的作用。

1.2.2 线圈

高压线圈采用无氧铜绕制，多层圆筒式结构。160kVA及以上低压线圈采用铜箔绕制，160kVA以下容量采用铜线绕制，从而提高了变压器的抗突发短路能力。高低压采用套绕结构，这样能保证高低压线圈之间主空道的尺寸。为了保证线圈的辐向尺寸，在高低压线圈外表各半迭绕一层半干性粘带。线圈绕制完毕后，采用辐向压紧工艺，保证铁心窗口方向的线圈辐向尺寸达到图纸及工艺文件的要求。

1.2.3 器身装配

为了确保产品有足够的机械强度，我们在设计上尽量保证绕组上下端面的有效支撑及压紧。为此，铁轭绝缘我们采用整体结构的环氧板，并在上面开槽，凸起的部分作垫块用，凹下的部分作油流的通道。

1.2.4 引线

引线结构比较复杂，从线圈到开关的引线布置采用侧面联结比采用从铁轭上部联结要简单、且导线用量要少。

其它结构与普通的变压器基本相同，在此不再赘述。

2 技术经济分析

2.1 经济参数表2

表2 S13-M.ZT智能有载调容变压器与普通S13型变压器经济参数表

2.2 运行参数见表3

表3 S13-M.ZT智能有载调容变压器与普通S13型变压器运行参数表

2.3 分析计算

2.3.1 变压器的总拥有费用计算表达式为：

其中

式中：

TOC—变压器的总拥有费用，元；

CI—变压器设备的初始费用，元。一般为设备的采购价格；

Kpv—贴现率为i的连续n年费用现值系数；

E—该变压器用户的平均销售电价，元/kWh；

Hpy—变压器年带电小时数，取8760h；

P0—变压器空载损耗，W；

τ—年最大负载小时数,h；

β0—变压器初始负载系数，标么值；

Pk—变压器额定负载损耗，W；

n—变压器经济使用年限，一般取20年；

i—年贴现率。

式（1）中，τ、β0、Kpv的取值见表 4、表 5

表4 不同功率因数及年最大负载利用小时数下的年最大负载损耗小时数(τ)

表5 不同用电行业负载系数、最大负荷利用小时数与年最大负载损耗小时数的典型值

若变压器一年中有四分之一时间按大容量方式运行，四分之三时间按小容量方式运行，根据以上数据，代入式(1)进行计算，结果见表6

表6 S13-M.ZT智能有载调容变压器与普通S13型变压器TOC值比较

从上表我们不难看出，S13-M.ZT智能有载调容变压器的TOC值要比S13型普通变压器低，说明其技术经济性更好，是最佳方案

2.3.2 最佳方案回收年限

回收年限表示式为：

其中：

式中：

h—回收年限；

kpvh—贴现率为i的连续h年费用现值系数；

CI1、CI1、—两种被比较变压器的初始费用，元；

Pk1、Pk2—两种被比较变压器的负载损耗，W；

P01、P02—两种被比较变压器的空载损耗，W。

其他参数同 2.3.1

把这些参数代入式（3）、式（4）中，得出较之S13型普通变压器，S13-M.ZT智能有载调容变压器回收年限，见表7。

表7 S13-M.ZT智能有载调容变压器回收年限投资回收年限

以上是与S13型变压器相比较，若与S11相比，投资回收年限会更短，约为 4.2 年～5.3 年

3 试验结果分析

广东广特电气有限公司于2013年开发了S13-M.ZT-250(80)/10和S13-M.ZT-315(100)/10二种规格的有载调容油浸式变压器，现将其试验数据列表如下：

表8 标准值、计算值与实测值的比较

从表中可以看出，空载损耗均小于标准值和设计值，说明硅钢片的材质与工厂的工艺系数均能满足设计的要求。负载损耗与短路阻抗均大于标准值与设计值。究其原因，其一是由于在设计时引线所占的损耗计算少了，其二是由于低压线圈的导线较粗，多根并绕，辐向尺寸没有控制好，这在以后的设计制造中会加以矫正。总的说来，试验值与设计值、标准值虽有出入，但也在标准允许范围之内，产品开发是成功的。

综上所述，该产品的开发，在给工厂带来可观的经济效益的同时，也能带来巨大的社会效益，有着广阔的发展和应用前景。

[1]中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG11624-2008：配电变压器能效标准及技术经济评价导则[S].