低压配电网变压器增容改造增供电量计算方法的研究

徐骁 丁胜 饶尧

（1.南瑞集团有限公司/国网电力科学研究院有限公司 江苏省南京市 210000）

（2.国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司 湖北省武汉市 430074）

增供电量是定量分析电网建设工程后新增负荷贡献的重要指标，能够有效评价新建电网工程的实际运行效果，并能够对后续电网建设起到指引作用[1]。因此，准确、科学地计算增供电量及增供电量效益，对电网建设工程的后评价有重要意义。

当前，我国学者对电网增供电量及增供电量效益的作了大量的研究，主要从电网供电能力的评估入手[2]。具体评估方法主要有三类，容载比法，计及网络约束的方法和基于N-1 安全准则的计算方法[3-9]。其研究对象主要为35kV 及以上电网中，考虑主变容量、网络约束及稳定供电等条件下的供电能力评估。而对于10kV 以下的低压配电网增供电量评估，国内文献鲜有提及，其增供电量计算及效益评估也并无统一规定，影响了低压配电网建设运行后评价工作的顺利开展[10-11]。

本文首先明确界定了低压配电网新建工程增供电量的影响范围，在此基础上，从工程实用角度开展了低压配电网变压器增容改造面临的多种情景，并提出了对应情景下的增供电量计算方法，按此方法可计算出每种典型情景下的低压配电网变压器增容改造的增供电量，为新建电网工程后评价提供数据基础，具有较强的实用性。

1 低压配电网增供电量计算的基本概念

1.1 增供电量的定义

新建电网工程会带来电网结构的改变，使网络的最大供电能力有所增加，系统整体能够承担的负荷增上升。由系统承担的负荷电量增量即为增供电量。其计算公式为：

式中，为增供电量，为项目投运后的增供负荷，Tmax为最大负荷利用小时数。

1.2 低压配电网变压器增容改造的影响范围界定

在中压及以上配电网中，电网最大供电能力是指一定供电区域内配电网满足N-1 安全准则条件以及各种实际运行约束下的最大负荷供应能力。

而低压配电网一般为供电的末端，其最大供电能力提升主要由变压器增容改造带来。根据相关标准对供电等级的划分，低压配电网的供电安全水平要求为：“N-1”停运时，维修完成后恢复组负荷，因此一般为单回路供电，且低压配电网原则上不分段，不与其他台区低压配电网联络。因此，在改造台区原带负荷片区内无新增台区时，将本文所述低压配电网变压器增容改造的增供电量影响范围，界定为改造配电变压器本体及所带低压配电网（380V/220V），不涉及其他台区，如图1所示。

2 低压配电网变压器增容改造情景分析

随着居民生产、生活中电气化水平的不断提升，变压器年最大负荷呈现不断上升的趋势，阶段性的会出现台区供电容量不能满足居民生产、生活最高用电负荷需求的情况，常存在图2所示三种状态：

（1）台区供电能力大于当前负荷；

（2）台区供电能力小于当前负荷；

图1：低压配电网变压器增容改造的影响范围

图2：典型变压器负荷增长状态

图3：变压器增容改造前后过负载情况分析

图4：变压器增容改造前后负荷特性曲线推算

表1：变压器增容前后增供电量计算的9 种典型情景

（3）台区供电能力与当前负荷同步发展。

图中C0、C1为变压器增容前后的额定容量，P0、P1为变压器增容前后最大供电负荷。根据变压器增容前后的数据获取情况，结合电网最大负荷与供电能力之间的五种状态关系，识别出计算改造前后增供电量可能面临的4 大类9 小类典型情景，如表1所示。

3 低压配电网变压器增供电量计算方法

情景1 当变压器增容前后供电量均已知，且不存在过负载情况时，增供电量计算公式为：

式中：为增供电量；E0，E1为变压器增容改造前、后供电量；

实际操作过程中，还应考虑边界内其他因素影响、原配电变压器存量供电能力的贡献等影响，为此可将公式（2）修正为：

式中f1为边界影响修正系数；f2为原配电变压器存量供电能力修正系数。

情景2 当变压器增容前后负荷特性曲线已知，且不存在过负载，不存在供电能力提升带来的增供电量。当变压器增容改造前、后存在过负载情况时，如图3所示。

计算公式为：

式中，ti为第i 个过负载时段的首末时刻，为功率因数。

情景3 变压器增容改造前负荷特性曲线已知，但改造后未知。此类情景下，可根据社会用电量增长率或年最大负荷增长率推算得到变压器增容改造后的负荷特性曲线，如图4所示。

负荷曲线推算公式如下所示：

式中，S0i为改造前在i 时刻点的实际负荷；S1i为改造后在i 时刻点的推算负荷，β 为负荷推算系数，该系数可为社会用电量增长系数或年最大负荷增长系数

推算出改造后的负荷特性曲线后，可带入公式（4）进行计算。

情景4 变压器增容改造前负荷特性曲线未知，但已知供电量、年最大负荷。变压器增容改造后推算公式如下：

式中，E0，E1为变压器增容改造前、后供电量；P0，P1为改造前后年最大负荷，Tmax改造后的最大负荷运行小时数。

在此种情景下，当改造前后不存在过负载情况时，不计及增供电量。当改造前最大负荷不存在过负载、改造后年最大负荷存在过负载时，增供电量计算公式如下：

当改造前最大负荷过负载，改造后最大负荷不存在过负载时，增供电量计算公式如下：

当改造前后均存在过负载时，增供电量计算公式调整为：

4 算例

某10kV 公用台区变压器进行增容改造，原有型号容量为S9-100kVA，改造后型号容量为S13-400kVA。增容改造前年供电量为682652.64kWh，年最大负荷为120.5kW。按本文的分析情景，取供电增长率为6%，最大负荷增长率为25%，变压器改造后年增供电量为723611.80kWh，改造后年最大负荷为150.63kW，改造后年最大负荷利用小时数为4803.90h。属于改造前存在最大负荷过负载，改造后不存在最大负荷过负载的情况，最终选择对应公式计算增供电量。

经计算，可知该10kV 公用台区的变压器增容改造可带来144741.51kWh 的电量增长，满足负荷需求，整个计算过程简单可行，并有效提升了低压配电网增供电量计算的规范程度。

5 结语

本文明确了10kV 及以下配电网中增供电量的影响范围并提出了计算方法，为相关领域的实际应用提供了科学的理论依据；分析了10kV 及以下配电网变压器增容前后增供电量计算的9 种典型情景，并对每种情景进行了充分讨论。经过实例验证，该方法计算方便，简洁，实用性强。