住宅小区配电干式变压器节能运行方案

提出了一种根据日负荷曲线自动切换两台容量相等的干式配电变压器的节能运行方案。对两台小容量干式配电变压器和一台大容量干式配电变压器的损耗和节能效果进行了分析和计算，并对该方案的投资和回收期进行了简单估算。作者希望该方案能在城市住宅供电工程中得到试验和推广。关键词：配电干式变压器；住宅小区；损失；节能中间图分类号：TM714.3文件标识码：b篇：1003-0867 (2006) 10-0054-02配电系统中，有大量的配电干式变压器，是产生电能损耗的重要环节，配电干式变压器的节能降损问题已成为关注的焦点。在节能型干式变压器的应用中，S11型低损耗干式变压器、非晶合金铁心干式变压器和调容干式变压器得到了推广应用，取得了良好的节能效果。从配电干式变压器的运行方案入手，可以达到更好的节能效果。根据日负荷曲线，提出了两台干式配电变压器的运行方案，并分析了该方案的节能效果和投资效益。1住宅小区配电变压器当前运行方案住宅小区负荷特点是峰谷差大，负荷率低(30% ~ 40%)。较大负荷一般发生在17:00-22:00，较小负荷一般发生在0:00-5:00。目前住宅小区的供电方案大多是在供电区域配置干式变压器。干式变压器的额定容量是根据该地区的较大负荷选择的，干式变压器的容量不能调整。由于干式变压器的容量越大，其空载损耗越高，所以当负载较小时，会出现“大马拉小车”的现象，不是一种经济的运行方案；一台干式变压器长期运行，出现故障时没有备用干式变压器，不符合“N-1”原则，影响供电可靠性。2、两台同容量干式变压器运行方案为了减少干式变压器的损耗，根据总容量要求，在一个供电区域内配置两台同容量干式变压器，使两台配电变压器的容量之和等于总容量。换句话说，如果一个供电区需要配置一台SN1=630 kVA的干式变压器，那么可以按照本文所述的方案在供电区配置两台SN2=315 kVA的干式变压器。SN1=2SN2运行方案：一台配电变压器正常运行，另一台干式变压器在高峰负荷时投入运行。比如每天17:00-22:00，两台干式变压器并联运行，满足高峰负荷要求，其他时段一台干式变压器供电。当干式变压器停止运行时，高压和低压侧开关关闭。两台干式变压器互为备用。当一台干式变压器发生故障或检修时，另一台干式变压器可以供电，不会出现因干式变压器故障而切断所有供电区域的现象。工作原理如图1所示。3节能效果分析3.1干式变压器损耗有功损耗计算公式： P=P0 KT 2 PK无功损耗： Q=Q0 KT 2 QK综合功率损耗：PZ=P KQQ年功率损耗：WZ=8760PZRS3: Q0——空载无功损耗(kvar)，Q0 .P0——空载损耗(kw)；PK——额定负荷损失(kw)；SN——干式变压器的额定容量(kva)；I03354干式变压器空载电流百分比；B——负荷率，城市住宅小区估计30% ~ 40%；KT——负荷波动损失系数，kt=1.05QK——额定负载泄漏功率(kvar)，qkuk % sn；KQ——无功经济当量(kW/kvar)，城市电网和工业企业电网6 ~ 10kv降压干式变压器取较小系统负荷时，其无功当量kq=0.1kw/kvar；RS3——供电可靠率，此处为99.9%；3.2日较大并联运行时间为 #p#分页标题#e#

因此，两台小型干式变压器每日并联运行时间不能大于t，否则，功率损耗高于一台大容量干式变压器，因此不能采用该方案。大型干式变压器和小型干式变压器的综合功率损耗(PZ1， PZ23354)在两个干式变压器较大日并列运行时间的公式T 24(PZ1/PZ2-1)中由上述公式推导计算。3.3利用上述公式，分别计算S11-R-315/10和S11-R-630/10配电干式变压器的有功功率损耗、无功功率损耗、综合功率损耗和年功率损耗。负载率为40%，供电可靠性为99.9%。负荷率与有功功率损耗和无功功率损耗呈平方关系，是干式变压器经济运行的重要参数。表1是一些干式配电变压器的损耗参数表。表1配电干式变压器损耗参数表表2节能效果对比表从表2可以看出，用两台小型干式变压器代替一台大型干式变压器的方案节能效果更好，干式变压器容量越大，节能效果越明显。假设某县城有10个2S11-R-315供电站和10个2S11-R-160供电站，每年可节约电能约100 MWh，具有明显的推广应用价值。4设备配置及投资估算两台同容量干式变压器的配置方案，根据安装方式的不同，可分为室外柱式安装方式、室内配电室安装方式和箱式变压器安装方式。关键设备包括干式变压器高低压侧断路器和干式变压器自动切换控制器。4.1断路器设备断路器设备应具有远程控制和远程通信接口，并且每天可打开和关闭一次或两次。户外立柱安装方式：每台干式变压器高压侧配一台电力负荷断路器，低压侧配一台断路器。断路器的类型与单个干式变压器相同。为了节省投资，长期运行的干式变压器高压侧可以不装负荷断路器。室内配电室和箱式变压器安装方式的断路器类型与单干式变压器相同

。在户内配电室设计时，有的配电室已经按2台配变设计，这样的配电室很容易实现2台配变按日负荷曲线运行方案。 4.2 干式变压器自动投切控制器 干式变压器自动投切控制器要求具备根据负荷大小自动合分相应干式变压器高低压断路器的功能。此功能可以集成于负荷管理终端、干式变压器监控终端或无功补偿控制器中，因为此三种终端设备已经具备负荷测量等功能，尤其是具有交流采样功能的负荷管理终端，稍加改动就可用于干式变压器自动投切，这样的控制器软硬件平台稳定，开发工作量小，功能集成，一机多用，节省用户投资。 4.3 新增投资与回收期估算 下面以2台 S11-R-315配置方案为例估算新增投资和回收期。新增投资是指2台315 kvA干式变压器方案比1台630 kvA干式变压器方案增加的投资。 表3 新增投资与回收期估算表 从3表可以看出，户外柱上方式投资较大，回收期较长，主要投资花费在高压侧断路器上，如果能开发出廉价的新型断路器，该方案还可以采用。配电室方式和箱式变方式投资较少，应该优先采用本文所述的方案。如果配电室原设计方案已经按2台干式变压器配置，采用本文所述方案的优势更明显。 从2台小干式变压器与1台大干式变压器的投资差价而言，2台S11-R-315的价格与1台S11-R-630的价格相当，而2台S11-R-160的价格比1台S11-R-315的价格贵1万多元。所以，630 kVA以上的大容量干式变压器更换为2台小容量干式变压器比较节省投资。 5 结束语 本文所述的住宅小区配电干式变压器节能运行方案有明显的节能效果，符合“N-1”原则，对降低综合线损率，提高供电可靠率有积极作用。 本文所述的配变运行方案比较适用于日负荷变化比较大的供电台区。 本文所述的配变运行方案比较适用于配电室方式和箱式变供电方式，这两种供电方式新增投资较少，投资回收期较短。 对于户外柱上配变供电方案，主要问题是选择廉价的新型高压断路器，以降低投资。 参考文献 [1] 方向晖. 中低压配电网规划与设计基础. 北京: 中水利电力出版社, 2004.#p#分页标题#e#