农网高过载能力配电变压器配置分析

摘要：我农网由于用电时段分布不均，容易造成部分地区配电干式变压器短时段严重过载运行，采用高过载配电干式变压器可解决此问题。本文介绍了高过载配电干式变压器的性能要求和配置原则，以及实际运行效果和经济效果。关键词：干式变压器；农村电网；高过载高过载能力配电干式变压器是指满足一定的过载曲线，且不影响正常使用寿命的配电干式变压器，主要针对农村配电干式变压器全年绝大部分时间处于轻载运行状态，年平均负载率偏低，但用电负荷时段较为集中，春节农村用电负荷急剧增长，造成干式变压器短时段严重过载甚至烧毁等情况，解决农村春节及农忙时期的安全稳定供电，同时确保农村配电干式变压器的运行经济性。解决配电干式变压器过载运行问题的方法有三种：一是单纯增加配电干式变压器的容量，这是较为直观的一种，但这样既造成电网投资成本的大幅提高，又会增加配电干式变压器的空载损耗，使得电网运行效益显著降低；二是采用可调容干式变压器，虽然可调容干式变压器能使总体运行损耗降低，但投资成本将大幅增加；三是采用一种在一定时间内具有较强过负载运行能力的配电干式变压器，即本文论述的高过载配电干式变压器，是经济高效地解决这一难题的理想方案。1 性能参数要求高过载能力配电干式变压器主要通过三个方面实现过载性能。一是优化配变结构，通过增加干式变压器高、低压绕组油道的数量（即增加内散热面积），降低绕组对油的温度，防止干式变压器过载的线圈局部过热；二是增加油箱的散热面积，降低干式变压器顶层油对外部空气的温升；三是通过选用耐高温绝缘材料和绝缘油，提高相关元件和绝缘部件的耐热性能等，增强配电干式变压器耐高温能力。根据《农网高过载能力配电干式变压器技术导则》（家电网公司企业标准Q/GDW 11190–2014），高过载能力配变过载性能须满足1.5 倍额定容量6 h，1.75 倍额定容量3 h，2.0 倍额定容量1 h 阶段性连续运行的设计要求，且不影响干式变压器正常使用寿命，如图1 所示。2 适用条件与容量选择根据《农网高过载能力配电干式变压器技术导则》，高过载能力配变适用于年平均负荷率低、负荷峰谷差大、春节农忙时期负荷短时大幅增长的配电台区，原则上要求上一年度平均负荷率应低于25%。其中平均负荷率β由全年用电量W 和上一年度较大负荷Pmax 计算得到，计算公式为β = W/(8760×Pmax)×100%。高过载能力配变容量根据台区现状年较大供电负荷，结合近3 年较大负荷年均增长情况，按满足5 ～ 10年供电需求，确定高过载能力配变容量，推荐的高过载能力配变容量如表1 所示。3 应用情况3.1 配变台区使用高过载能力前运行情况南方电网某配变台区原采用630 kVA 常规配变，高峰期可达3.5 h 过载时间，较大负荷达1.75 倍电流，集中时间在晚上6:30—22:00，日较大负荷在175%，日较小负荷在10.8%，年平均较小负荷率在38.5%，年平均较大负荷率137%，年平均负荷率129%，那么此干式变压器每月都满负荷及超负荷时间达3.5 h 左右，已严重超负荷运行。从负荷现象中可了解，是一种明显的晚上住宅区用电负荷高，同一区域在一天中的电力负荷是要么高负荷、要么低负荷现象，若采用增容考虑，那么必须选用较小1000 kVA 干式变压器，那么变成日较大负荷在111%，日较小负荷在6.8%，不符合经济运行要求。台区负荷电流情况如图2、表2 所示。3.2 采用高过载能力配电干式变压器后情况高过载干式变压器可在正常温升试验要求的基础上耐高温配变温升可满足F 级及以上绝缘限制值，温升施加电流过程曲线顶层油、绕组（平均）、铁芯油箱及结构表面都是在100 ℃以内，绕组（热点）110 ℃。某台区采用高过载能力配电干式变压器后，较大负荷月发生在7 月份，负荷为1598 A（负载率175%）3.5 h，是额定负荷的1.75 倍。通过使用效果看，此干式变压器是可以在1.75倍额定电流安全运行3.5 h 的，并且该干式变压器采用的绝缘系统温升耐热等级可达到130 ℃，满足高负载下温升要求。经使用一段时间证明，该台区采用高过载能力配电干式变压器可安全运行。运行情况如表3 所示。从经济性分析，高过载能力配电干式变压器的购置成本是同容量的普通配电干式变压器的1.2 倍左右。考虑干式变压器购置成本和空载年运行费，对比采用高过载能力配变和普通大容量配变两种方案，选择高过载能力配电干式变压器的购置成本与大容量干式变压器基本相当，但高过载能力配电干式变压器空载年运行费用只有大容量干式变压器的70% 左右，相比普通大容量配变方案，高过载能力配变方案的经济性更优。4 结束语我农网由于用电时段分布不均，容易造成部分地区配电干式变压器短时段严重过载运行，而高过载配电干式变压器比增加干式变压器容量和使用调容干式变压器更加合理经济。高过载配变需求正不断增大，南方电网某台区试用了630 kVA 容量的高过载配变且得到良好的效果，证明大容量配变采用高过载配变也是切实可行的。目前导则只对50 ～ 200 kVA 的小容量配变做了初步规定，且尚没有发布家标准，仍处在初步发展阶段，因此对高过载配变的研发、使用仍需进一步探索。

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