浅析配电变压器容量选择

王小龙　丁宝帅　吕赜名　张成　李琳　崔悦　李淼　高永俊

摘 要：随着我国社会经济不断发展，当今我国电网系统也变得更加完善。配电变压器容量直接影响着电力系统的安全性和经济效益。这就需要结合配电变压器负合率现状，提出更加合理的负荷率，在负荷曲线当中分析配电变压器的最佳容量。基于此，本文重点对配电变压器容量选择进行进一步探究。

关键词：配电变压器；容量；选择；负荷率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.149

0 引言

在电力行业不断发展的背景下，我国发电机装机容量也在逐年增加，配电变压器容量不断提高，这就需要重点考虑变压器的损耗问题。通过有关调查显示，变压器电能转换率和损耗成反比例，想要提高变压器的使用效率就必须要减少自身损耗。通过分析可知，变压器损耗主要包括空载损耗和负载损耗，其中，空载损耗也就是铁耗，因为铁芯磁力通电交流频率变化造成的影响，以热形式散发到变压器体外，通常情况下变压器的空载损耗是恒定的。负载损耗也就是铜耗，包括负载电流通过绕组在导线电阻中所出现的损耗问题，这部分损耗同样是以热形式散发到变压器外，负载损耗与负荷率有着直接关系，所以变压器损耗研究中主要以负载损耗为主。

1 变压器负荷曲线

由于住宅负荷变压器负荷率普遍偏低，但却无法明确负荷的实际范围。为了能够进一步掌握负荷变压器负荷率实际情况，需要对指定住宅小区展开变压器动态测试。在动态采样过程中，需要每隔10s进行一次采样，找出6个周期数据，可以认为数据采集是连续采集，这样可以更加真实的反映住宅实际用电情况。通常情况下，小区所安装的变压器总容量为2×800kVA，并在夏季、冬季高峰期两个变压器同时运行，其他时间是一用一备。初秋时期所测得变压器负荷大约是160kVA，负荷率为20%；部分时间段为190kVA，此时变压器的负荷率是24%。通过分析春秋数据来看，无论是工作日还是非工作日，变压器负荷率都在25%以内，并且还配备了备用变压器，不仅造成了资源浪费，也提高了空载损耗。

夏冬季的工作日和非工作日所配备的变压器负荷分别为400kVA和370kVA，负荷率在50%左右，在测试负荷过程中只有一台变压器运行，之后另一台变压器再运行，这一段的负荷率在50%，在另一台投入运行后变压器的负荷率降到25%，和春秋季节基本相同。由此可见，很多民用住宅建筑配电变压器负荷率通常比较低。

2 变压器经济负荷率

对于一台给定变压器来说，由于运行效率和功率因素、负荷率有着直接关系，我们可以设定功率因素永恒不变，所以要重点考虑变压器在最高运行效率时的负荷率。通过调查研究可以发现。在空载损耗和负载损耗相等时，变压器使用效率最高。但是在实际运行当中，变压器的负荷会随着时间变化而产生变化。也就是变压器负荷率是时间函数，并不是任何时间变压器的负荷率都是固定的。所以在计算变压器损耗时，需要重点考虑负荷曲线对变压器经济负荷率的影响。

由于无功功率会对变压器损耗造成影响，变压器在实际运行过程中也会受到无功功率影响，以无功经济量作为衡量数值，把无功功耗折算成为有功功耗。考虑到变压器负荷会变化，这就要考虑负荷曲线形状，对于给定变压器来说，如果负合率满足运行标准（非常接近阈值）情况下，则是最佳变压器负荷率。

3 变压器最佳容量选择

（1）变压器年电能损耗。由于变压器容量和电能损耗有直接关系，所以可以针对不同容量的变压器来测定年电能损耗。计算时可以采用MATLAB编程进行计算。如果容量是500kVA时，通过计算年电能损耗，负荷率为0.4111时会产生最小损耗，无论采用哪种计算方法其电能损耗差距都不大，并且具备相同的变化趋势，具有代表性。在变压器负荷、容量不大的情况下，所得出的数值依然相差无几，但如果负荷较大，则会产生很大的差异。

（2）不同参数负荷曲线。对于负荷曲线来说，如果具有相同负荷，但其他参数不同的负荷曲线中，通过比较负荷曲线形状对变压器容量选择的影响。则可以根据不同曲线选择不同容量的变压器电能损耗。

通过分析负荷曲线可知，每天的电力使用高峰分别在早晨小高峰、晚上大高峰。由于在夏季空调运行的时间较长，所以白天和夜晚的差异并不明显。而通过分析办公楼电压负荷曲线可以发现，用电高峰期主要是集中在上班时间（白天），并且白天和夜晚的差距较大；而对于三班制的生产工厂来说，其负荷变化不大，白天用电量略微比夜晚高一些讲；对于住宅楼无空调负荷曲线分析可知，主要的用电高峰在夜间。

通过对各类建筑分析可知，在相同变压器容量时，负荷率差异并不大，所以年电量损耗差也不大，所以对变压器容量并无太大要求。通过分析曲线数据可知，在具备相同变压器容量的情况下，负载损耗越大整个变压器的损耗就越大；反之，负载损耗越小，就越接近最佳负荷率，可以提高整个电力系统的节能性。如果负荷曲线变化较大，主要是集中在夜间几个小时，其余时间电能损耗较小，所以负载损耗也有所降低，变压器容量设置为800kVA左右即可。

考虑变压器需要长时间运行，并且某段时间承担着最大负荷，这就需要保证变压器容量大于等于最大负荷量。单台变压器需要结合运行费计算结果，选择更加经济的方法，如果无法满足经济要求，就必须要选择更高容量的变压器。如果计算机负荷为170kVA和195kVA，则200kVA的变压器运行年费更低，但是过于接近195kVA，所以可以分别采用200kVA和250kVA容量的变压器。在不同容量变压器选择过程中，为了能够满足技术要求，可以选择运行费用更低的变压器，在投资相同或相差无几时，则选择技术数据更好的变压器。

4 结束语

综上所述，通过对配电变压器容量进行计算和分析，可以让变压器技术经济状况一目了然，这就需要在选择变压器容量时有的放矢，避免變压器容量选择的盲目性。同时，采用经济比较方法来选择配电变压器容量也是不错的选择，这样不仅能够满足变压器技术条件，也可以采用更加经济的方法合理选择变压器容量。

参考文献：

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