浅谈变电站变压器容量选择及经济运行

引言：本文阐述了变电站变压器经济运行的条件和要求，介绍了变电站变压器容量选择的原则，探讨了变电站变压器容量选择及经济运行的应用。

变压器经济运行是指在确保安全可靠运行及满足供电需求的基础上，对变压器负载实施经济调度，最大限度地降低变压器的电能损耗。在节能的同时，还能降低运行费用，取得经济效益。因此，通过对变压器的选择及经济运行相关情况的研究，对城市电力系统的供电安全可靠性具有重要的意义。

一、变电站变压器经济运行的条件和要求

1.1 合理调整变压器经济运行方式。①分列运行的双绕组变压器时，在总供电负载不变的情况下，对二次侧有联络线的应对共用一台或两台分列运行方式进行比较选择。②并列运行的双（三）绕组变压器时，根据负载特性曲线比较两条负载特性曲线确定组合变压器经济运行方式。当负载特性曲线无交点时，选用综合功率空载损耗较小的变压器运行。

1.2 合理配置变电站内的变压器运行。新建变电站分期建设，要结合最终规模和负荷增长情况确定一期变压器的容量。变压器的负载率应接近最佳经济运行区域，一般在75%以下为最佳，若短期内不进行扩建，变压器不宜满负荷运行。选用变压器的技术参数，充分考虑变压器自身固有的综合损耗，在负载损耗基本相同时，尽量选用空载损耗小的变压器。

1.3变压器经济运行要进行负载经济调整。双（三）绕组变压器分列运行时，应合理分配变压器间负载，使变压器总功率损耗最小。对于单独运行的三绕组变压器，应通过变压器二次侧和三次侧绕组负载的合理分配，使变压器总的综合功率损耗最小。在总用电量不变的情况下，为降低综合功率损耗率，应采用调整变压器负荷率，调整变压器相间不平衡负载和削峰填谷等技术措施。

1.4 变压器经济运行应在优选运行段运行。单台变压器经济运行区平均负载系数β的上限为1，下限为Pk/Po，（其中Pk为变压器空载损耗，Po为额定负载损耗）；经济运行区优选运行段的平均负载系数β的上限为0.75，下限为1.33（Pk/Po）。现在变压器制造技术水平的不断提高，变压器的效率较高，变压器的空载损耗大幅度降低，变压器的最佳经济运行负载系数也在降低。

二、变电站变压器容量选择的原则

2.1为满足供电N-1的可靠性准则，变压器容量的选择要考虑事故和检修状态下，减少供电引起的经济损失和对社会的影响；对变电站密集区，由于变电站之间存在联络供电线路。

2.2变压器容量选择要因地制宜，既要考虑变压器及其配套装置的一次性投资的节约，又要考虑国家降损节能政策和变压器长期运行中的功率损耗，对新上的变压器应优先选用损耗参数良好、节电效果大、经济效益好、投资收回期短的新型变压器，符合国家相关能效标准。

2.3对一般负荷的变电站，变电站一般装设两台以上变压器，保证供电运行方式灵活，提高供电可靠性。

2.4变电站变压器的额定容量应要满足全部用电设备总负荷的需要，从而能够在投入后常年经济运行，避免变压器长期处于过负荷状态运行。

三、变电站变压器容量选择及经济运行的应用

35kV某变电站，原有两台4000kVA主变压器，主要负荷是乡镇工业与居民生活用电等。一般正常负荷达2500kVA，最高可达4000kVA，变电站原有两台变压器并列运行时可以满足其用电需要。今年又要新增1200kVA负荷，该变电站原有变压器的容量只能长期并列运行才能满足需要，因此必须增加变电站变压器的容量。变电站主变增容改造时，方案一：在原有两台主变的情况下再增加1台4000kVA变压器，随负荷变化并列或停运1～2台变压器；方案二：将其中一台4000kVA主变压器换成一台6300kVA变压器。

3.1变电站变压器增容方案一：扩建新间隔，增加一台4000kVA的主变，最大负载5200kVA时进行运行分析论证。

①当原两台变压器并列运行，变压器的负载系数β=S/Sn=5200kVA/8000kVA=65%。两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=P01+β2PK1=4.56kW+β229.19kW=16.89kW。

⊿P2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=16.86kW。總损耗功⊿P=⊿P1+⊿P2=33.75kW，同时也可得出乙变（2#）的损耗特性优于甲变（1#）。②若增加第三台变压器，则变压器的负载系数β=S/Sn=5200kVA/12000kVA=43.3%。三台变压器并列运行时的有功损耗分别为：ΔP1=P01+β2PK1=4.56kW+β229.19kW=10.03kW。 ΔP2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=9.94kW。

ΔP3=P03+β2PK3=5.15kW+β232kW=11.15kW。总损耗功：ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3=31.12kW。三台变压器运行较原两台运行每年节约电能：A1=T×ΔP=8760h×（33.75-31.12）kW=23039kWh。

3.2变电站变压器增容方案二：若更换其中一台4000kVA变压器为一台6300kVA变压器，最大负载为5200kVA时运行分析论证。

①若单台SZ9-6300/35的变压器运行时：其负载系数β=S/Sn=5200kVA/6300kVA=82.54%。变压器的有功损耗ΔP1=P0+β2PK=7.3kW+β241kW=101.69kW。②若两台变压器并列运行时：其负载系数β=S/Sn=5200kVA/10300kVA=50.5%。由上述分析可知，乙变（2#）的损耗特性优于甲变（1#），故选择用6300kVA变压器替换甲变（#1）。两台变压器的有功损耗分别为ΔP1=P01+β2PK1=7.3kW+β241kW=17.75kW。ΔP2=P02+β2PK2=4.42kW+β229.44kW=11.93kW。总功率损耗ΔP=⊿P1+ΔP2=29.68kW。该方案两台变压器运行较原两台运行每年节约电能为A2=T×ΔP=8760h×（33.75-29.68）kW=35653.2kWh。

3.3由以上两方案分析可知：①方案二中单台SZ9-6300/35的变压器运行时的功率损耗高于两台变压器并列运行时的损耗，故尽量采用两台主变并列运行比较经济；并列运行时，方案二比方案一能每年节约电能为：A=A2-A1=12614kWh，节约电能产生的经济效益十分可观。②从投资上看，1台6300kVA变压器大约需35万元，比购1台4000kVA变压器多花15万元。但反之又节省了1台4000kVA变压器约20万元，加之省去一次架构、二次保护、熔断器、隔离开关、断路器等约30万元，方案二总投资比方案一少35万元，用这笔差价资金是完全可以解决6300kVA变压器的一次开关保护和二次保护及互感器、断路器的更换问题。这样，采用方案二不仅降低了变压器的电能损耗，也大大提高了变压器的保护水平，而且还节省了大量的投资。

结束语

变压器容量的合理选择是变电站建设运行中非常重要的环节。在实际工作中，要提前计算变电站变压器的容量，为变电站适当选择变压器的台数和容量，加强对变压器经济运行过程中各环节的监控，从而更好地发挥出变压器节能的功能，确保变压器的安全可靠经济运行。

参考文献

[1]黄向前.浅谈变电所的变压器经济运行[J].电网技术.2010.

[2]胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社.2011.

（作者单位：国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司）

作者简介

韩文军，男，汉族，大学本科，1977年出生，工程师，现从事电力工程技术规划设计工作。