住宅小区配电变压器的节能运行

电力18讯：    
1 云南电网公司昭通供电局 2山东省微山县供电公司 3 中国电力科学研究院  顾文沛1 张波2 刘凯3

摘要：该文提出了两台容量相等的配电变压器按照日负荷曲线自动投切的节能运行方案，对两台容量相等的小配电变压器运行和一台容量为两台小变压器容量之和的大变压器运行的损耗和节能效果进行了分析计算，还对本文所述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镇住宅小区供电工程中得到试验和推广。

关键词：配电变压器；住宅小区；损耗；节能

中图分类号：TM714.3 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)10-0054-02

在配电系统中，配电变压器数量大，是产生电能损耗的重要环节，配电变压器的节能降损问题已成为众人关注的问题。

在节能型变压器应用方面，S11型低损耗变压器、非晶合金铁芯变压器和调容变压器得到推广应用，取得了比较好的节能效果。从配电变压器运行方案入手，也能取得比较好的节能效果，

本文提出两台配电变压器按照日负荷曲线运行方案，并对该方案的节能效果和投资效益进行分析。

1 住宅小区现行配变运行方案

住宅小区的负荷特点是峰谷差比较大，负荷率比较低（30%～40%），最大负荷出现时间一般为17时至22时，最小负荷一般出现在0时至5时。现行的住宅小区供电方案大多是一个供电区域配置一台变压器，变压器的额定容量按满足区域最大负荷选定，变压器容量不能调整。由于变压器容量越大，其空载损耗越高，所以，在负荷较小时使用大容量变压器会出现“大马拉小车”现象，不是经济运行方案；一台变压器长期运行，出现故障时没有备用变压器，不符合“N-1”原则，影响供电可靠性。

2 两台容量相同的变压器运行方案

为了降低变压器的损耗，将一个供电区域按照总容量要求配置2台容量相等的变压器，使2台配变容量之和等于总容量。

换言之，如果一供电区域需要配置1台SN1 = 630 kVA的变压器，则按照本文所述的方案，该供电区域可以配置2台SN2 = 315 kVA变压器。

SN1 = 2SN2

运行方案：平时一台配变运行，负荷高峰时，再投运另一台变压器。如每天17时至22时两台变压器并列运行，满足峰值负荷要求，其余时段一台变压器供电。变压器退出运行时，高压和低压侧开关断开。两台变压器互为后备，当一台变压器故障或检修时，另一台变压器可以供电，不会发生因变压器故障造成供电区域全部停电的现象。运行原理如图1所示。

3 节能效果分析

3.1 变压器损耗计算公式

有功损耗 ： △P ＝ P0 ＋ KTβ2PK

无功损耗 ：△Q ＝ Q0 ＋ KTβ2QK

综合功率损耗：△PZ = △P + KQ△Q

年电能损耗：△WZ = 8760×△PZRS3

式中 Q0――空载无功损耗（kvar），Q0≈I0%SN；

P0――空载损耗（kW）；

PK――额定负载损耗（kW）；

SN――变压器额定容量（kVA）；

I0%――变压器空载电流百分比；

b――负荷率，城镇住宅小区估取30%～40%；

KT――负载波动损耗系数，取KT＝1.05；

QK――额定负载漏磁功率（kvar）， QK≈UK%SN；

KQ――无功经济当量（kW/kvar），对城市电网和工业企业电网的6～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ = 0.1 kW/kvar；

RS3――供电可靠率，此处取99.9%；

3.2 两台变压器日最大并列运行时间

用2台小容量变压器代替1台大容量变压器，2台小变压器并列运行时其综合功率损耗大于1台大变压器综合功率损耗。因此，2台小变压器日并列运行时间不能大于T，否则，电能损耗高于1台大容量变压器电能损耗，该方案不能使用。

经过推导得出2台变压器日最大并列运行时间

T < 24(△PZ1/△PZ2 - 1)

式中△PZ1、△PZ2――大变压器和小变压器的综合功率损耗，由上式求出。

3.3 损耗计算

应用上式，分别计算出S11-R-315/10 与S11-R-630/10 配电变压器的有功损耗、无功损耗、综合功率损耗和年电能损耗，负荷率取40%，供电可靠率取99.9%。负荷率与有功损耗和无功损耗成平方关系，负荷率是变压器经济运行的重要参数。表1为部分配电变压器损耗参数表。

表1　配电变压器损耗参数表

表2　节能效果对比表

从表2可知，用2台小变压器取代1台大变压器供电方案有比较好的节能效果，变压器容量越大，节能效果越明显。假设1个县城有10个2×S11-R-315配置供电台区和10个2×S11-R-160配置供电台区，每年能节约100 MWh左右的电能，有明显的推广应用价值。

4 设备配置和投资估算

两台容量相同变压器配置方案按照安装方式不同可分为户外柱上安装