农村电网35kV变电站变压器容量的选择

[摘要]新建35kV变电站是农村电网改造的重要内容，由于农村用电负荷往往偏小，因此，变压器容量的选择至关重要。通过用负荷增长曲线图法选择农村电网35kV变电站变压器的容量，并经技术、经济分析，既满足负荷增长需求，又满足经济要求，是一种非常直观、实用的方法。
　　[关键词]负荷曲线法农村电网变电站变压器容量选择　　 为了提高农村电网的供电质量，改善农村用电环境，规范用电管理，降低综合线损率。1998年6月国务院部署和开展了农村电网建设与改造工作，目前大规模的农村电网改造工程正在全国各地如火如荼地进行着。兴建35kV变电站是农村电网改造的重要内容。由于农村用电负荷往往偏小，因此，变压器容量的选择至关重要。容量选择小，不能满足负荷增长的要求:容量选择大，造成变压器空载损耗大，起不到降低损耗，同网同价的要求。下面笔者根据农村电网改造实践，对用负荷增长曲线法选择农村电网35kV变电站变压器容量的方法作一简介。
　　1预测用电负荷
　　由于35kV变电站多为农村电网改造的终端变，其供电范围为1~3个乡镇，所以变压器容量的选择至关重要。要正确选择变压器容量，必须做好用电负荷的预测工作。
　　1.1了解当前实际的用电负荷。首先确定新建35kV变电站的供电范围，从县电力公司处了解供电范围内近几年的供用电情况。其主要数据资料有:年用电量（kWh）、年最大负荷（kW）、年用电增长率（%）。由于农村用电量环境的制约（供电质量差、电费高等），实际发生的用电负荷小于实际用电需求。
　　1.2了解乡镇近期、远期经济发展规划，满足负荷正常发展的要求，是考虑变压器容量的重要依据。
　　1.3考虑同网同价后农村用电量正常负荷的需求。农民用电难、难用电，严重制约了农民用电的积极性，因此，同网同价后，农民对用电的需求将会有较大的增长，一是家电普及，二是农村加工业的用电增加。
　　 2绘制最大负荷增长曲线
　　根据负荷预测可确定两个重要数据，第一个重要数据就是变压器投运时的年最大负荷(kW)，假定为Po。第二个重要数据就是变压器投运后每年的年用电增长率(%)，假定为X，并假定每年用电增长率相同，则年最大用电负荷增长的公式为:Pn=Po(1+X)n
　　式中Pn——变压器投运后第n年的年用电最大负荷（kW）
　　n——变压器投运后第n年，n=(0~20a)
　　采用取点法可以绘制出最大负荷增长曲线，见图1。考虑功率因数为cosφ，则最大视在功率Sn为:Sn=Pn/cosφ=Po(1+X)n/cosφ
　　 3绘制平均负荷增长曲线
　　根据年用电量或负荷率，我们可以确定年平均用电负荷（kW）,设为Pe。其视在功率Se，假定负荷率为K，平均负荷年增长率仍为X，则平均负荷增长曲线的公式为:
　　Pe=KPn=KPo(1+X)n
　　Se=Pe/cosφ=KPo(1+X)n/cosφ=KSn
　　由于农村负荷率一般不高，一般取K=0.5
　　同样用取点法绘出平均负荷增长曲线，见图1。
　　
　　 图1变压器负荷增长曲线图
　　 4绘制变压器各级额定容量
　　一般情况下，可选取变压器容量分别为Sn=1600kVA,2000kVA,2500Kva,3150kVA,4000kVA,将变压器额定容量绘制于图1中。
　　 5绘制变压器最大过负荷容量
　　考虑农村日负荷曲线中，最大用电负荷时间一般不超过2h，因此可以将变压器事故允许过负荷的时间为2h时的过负荷的1.3倍作为变压器正常情况下最大过负荷能力。则将变压器最大过负荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA,分别绘制于图1中。
　　 6方案技术比较，确定变压器的容量
　　6.1变压器额定容量满足平均负荷增长的需求。
　　从图1中我们可以看出:
　　Sn=1600kVA<Semax=1935kVA,不满足要求，此方案取消。
　　6.2变压器最大过负荷容量满足最大负荷增长的需求。
　　从图1中，变压器最大过负荷容量与最大负荷增长曲线的交点的横坐标就是最大负荷增长达到变压器最大过负荷能力时的年限，其结果见表1。
　　表1方案技术比较结果表
　　
　　从结果分析Sn=4000kVA，容量太大，此方案取消。
　　 7方案经济性比较，确定变压器的容量
　　经过技术比较，我们初步选取Sn=2000kVA，Sn=2500kVA，Sn=3150kVA进行经济性比较。
　　 7.1空载损耗:其参数分别为2.9kW，3.4kW，4.0kW。假设变压器正常运行20a，并假定1kWh平均成本为0.35元，则最大空载损耗分别为:
　　SZ9-2000/35:20×365×24×2.9×0.4=20.32(万元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×3.4×0.4=23.83(万元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×4.0×0.4=28.03(万元)
　　 7.2设备费:由江苏省盐城市机电设备公司提供价格资料，结果见表2。
　　表2方案经济比较结果表万元
　　
　　 7.3最大负荷超过变压器最大过负荷容量而少供电的损失，假定全年最大负荷运行时间分别为:3个月、2个月、1个月，并假定变压器正常运行20a。按供1kWh电量的利润为0.06元计算，则少供电而少得利润分别为:
　　SZ9-2000/35,3个月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-2600]×0.8×365×24dn=36.62(万元)
　　同理:2个月为24.41万元;1个月为12.21万元。
　　SZ9-2500/35,3个月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-3250]×0.8×365×24dn=8.16(万元)
　　同理:2个月为5.44万元;1个月为2.72万元。
　　 7.4综合费:综合费=空载损耗+设备费+少供电损失。
　　此指标越小的经济性越好，见表2。
　　从技术性、经济性比较的结果，选择SZ9-2500/35型变压器最好。
　　 8结语
　　农村电网改造工程是一项投资大、涉及面广的工程，也是一项具有重大社会和经济效益的工程。合理选择农村电网35kV变电站变压器容量是农村电网改造的重要内容。用负荷增长曲线法选择农村电网35kV变电站变压器容量是一种非常直观、实用的方法。经技术经济分析，既满足负荷增长的需求，又能满足经济性要求。◎
　　 作者简介:张文渊，男，1965年生，博士，高工，国家注册监理工程师，现主要从事水利与建筑工程的规划设计、技术管理及应用研究和工程建设监理等工作。