雙繞組變壓器經濟容量的優選

胡景生
（沈陽變壓器經濟運行研究所，遼寧省 沈陽市 110011）

　　摘　要： 論述電網中雙繞組變壓器按經濟運行選取變壓器容量比按變壓器容量利用率來選取容量要增大。雖然一次性投資有所增多，但節電效果顯著。投資收回期很短，并提高了變壓器供電能力和安全供電可靠性，實現變壓器安全、優質、經濟供電。
　　關鍵詞： 變壓器；容量；安全；優質；經濟

　　在電網改擴建中對新型變壓器容量的選擇，不僅應考慮到變壓器容量的利用率來滿足安全供電的需求，同時更應考慮到變壓器運行效率，按經濟運行來選取變壓器容量來降低變壓器的電能損耗。一般來說按變壓器經濟容量選擇比按變壓器容量利用率來選取要大一些。按變壓器經濟容量來選擇增大了變壓器一次性投資，但是運行中減少變壓器的無功消耗和有功損失，也就相應的減少了電容器的投資和節約了變壓器的運行費用，由此計算出變壓器容量增大所增加投資的回收年限，并計算出企業節電經濟效益和節電的社會效益，擇優選取變壓器經濟容量。由于變壓器容量的增大，降低了變電所的負載率，提高了供電能力與安全供電可靠性，減少了電壓損耗，提高了供電質量。
　　由于35/10kV變電所是配電網的重要組成部分，因此本文將專門論述對35/10kV變電所中雙繞組變壓器經濟容量進行優選的方法。

1 變壓器的功率損耗

　　雙繞組變壓器運行時的有功功率損耗ΔP、無功功率消耗ΔQ與綜合功率損耗ΔPZ的計算式為

ΔP＝P0+KT(S/SN)2PK （1）
ΔQ=Q0+KT(S/SN)2QK （2）
ΔPZ=POZ+KT(S/SN)2PKZ（3）

　　式中，P₀為變壓器空載的有功功率損耗，kW；P_K為變壓器額定負載的有功功率損耗，kW；S_N為變壓器的額定容量，kVA；K_T為負載波動損耗系數；S為變壓器平均負載視在功率，kVA；Q₀為變壓器空載的勵磁功率，kvar；Q_K為變壓器額定負載的漏磁功率，kvar；P_OZ為變壓器空載的綜合功率損耗，kW；P_KZ為變壓器額定負載的綜合功率損耗，kW。
　　變壓器空載的綜合功率損耗POZ與額定負載的綜合功率損耗PKZ的計算式為

 
POZ=(1+KP)PO+KQQ0（4）

PKZ=(1+KP)PK+KQQK（5）

2 不同容量變壓器間經濟運行方式的臨界負載

　　雙繞組的小容量變壓器X與大容量變壓器D間的有功經濟運行方式的臨界負載、無功經濟運行方式的臨界負載、綜合功率經濟運行方式的臨界負載的計算式為

3 優選變壓器經濟容量的節電效果

3.1 優選變壓器經濟容量的功率節約
大容量雙繞組變壓器D比小容量變壓器X的有功功率節約ΔΔP、無功功率節約ΔΔQ及綜合功率節約ΔΔP_Z的計算式為

由大容量變壓器比小容量變壓器節約的無功功率ΔΔQ，相當于減少電容器介質損耗產生的有功功率ΔΔPC，其計算式為

ΔΔPC=ΔΔQtgα（12）

式中，tgα為電容器的介質損耗角。

3.2 優選變壓器經濟容量的節電率
大容量雙繞組變壓器D比小容量變壓器X運行的有功節電率（有功損耗下降率）ΔΔP％、無功節電率（無功消耗下降率）ΔΔQ％、綜合節電率（綜合功率損耗下降率）ΔΔPZ％的計算式為

3.3 優選變壓器經濟容量的全年電量節約
大容量雙繞組變壓器D比小容量變壓器X運行全年有功電量節約ΔΔA_P,無功電量節約ΔΔA_Q和綜合電量節約ΔΔA_Z的計算式為

 
ΔΔA_P＝8760ΔΔP(16)

ΔΔA_Q=8760ΔΔQ(17)

ΔΔA_Z=8760ΔΔPz(18)

4 優選變壓器經濟容量的經濟效益

　　優選雙繞組變壓器經濟容量，是把變壓器經濟容量比基礎容量增大，不僅大量節約電量，并給企業與社會都帶來顯著的經濟效益，而且還提高供電能力和安全供電可靠性及提高供電質量。

4.1 優選經濟容量的投資回收期
　　設選擇雙繞組變壓器的基準容量為S_NX，所需的投資為Z_X，按經濟容量選取的容量為S_ND的投資為Z_D，則變壓器增加的投資ΔZ_B為

ΔZ_B=Z_D-Z_X（19）

　　設變壓器經濟容量比基準容量節約無功功率ΔΔQ,節約了電容器的投資Zc（元）為

Zc=ΔΔQ·Zcd（20）

式中，Z_cd為單位kvar電容器的價格，元/kvar。
由于變壓器經濟容量增加的投資有一部分被減少，電容器的投資有所補償，凈增資產ΔZ為

 
ΔZ =ΔZ_B-Z_c（21）

 
　　設變壓器經濟容量優化選擇年節約的綜合功率ΔΔA_Z乘以平均電價Jd(元/kWh),則得出年節約電費G_d為

G_d=ΔΔAT·Jd(22)