关于公用变压器的n－1运行方式与损耗的探讨

谭玉玲
广州电力工业局黄埔供电局，广东省 广州市 510700

　随着社会经济的发展，商住小区越来越多，但由于各种原因，商住小区投产后的1～3年内入住率普遍偏低，造成了大量公变台区轻载，引起线损电量的上升。因此探讨如何减少变损显得十分必要。

1　变压器损失电量

　　表1列出了1997年和1999年变损电量的理论值。表2和表3分别列出了公变损耗和馈线损失电量。





　　由表1可见，1999年的变损电量比1997年的变损电量增加了407 MWh，使占总损耗的比例增加7．55个百分点。此变损电量的增长是由于固定损耗电量的增长引起的。
　　由表2可见，1999年的铁损和铜损比1997年分别增加了269．23%和136．84%，使变损增加很大。尤其是铁损的增加更为明显。在1999年的线损理论计算中，有些线路是全电缆线路 ，虽供电半径短，但线损率仍高达38．4%，这完全是由于公变的固定损失造成的。

2 目前典型轻载台区的负荷情况

　　目前500 kVA、630 kVA变电器的负荷率在15%以下的有210台（全部是近几年建设的商住小区），占总公变台数的57%，容量是116 415 kVA，占总公变容量的64%，而建成相邻变压器房的这类负荷有100台，同容量、同型号。因此，正如理论计算结果一样，目前黄埔供电局的轻载情况严重，相邻低负荷配变占总台数的34%，占低负荷台数的60%。根据近年本地区的报装情况，及近几年公变台区增长趋势，预测到2001年公变台区将达到700台，轻载情况将继续上升。
　　表4列出了典型台区的负荷情况(三相负荷中取最高一相)。


3 n-1运行方式的可行性探讨

　　由于电力工程具有必须超前建设的特点，新建台区在投产前期负荷较轻，面对这种客观情况，结合目前配变建设的特点，商住小区的配变一般建成相邻的、同型号、同容量的变压器房。采用n－1的运行方式，通过低压联络电缆、联络开关适当投退部分公变。这种运行方式，既不影响原来的设计要求，操作简单、灵活、安全，又可降低损耗。下面对棠下解困小区9号开关房1号变、2号变，金鑫1号房1号变、2号变，黄村教师新村1号变、2号变、3号变采用n—1运行方式的前后的综合功率损耗进行讨论。

3.1 变压器的综合功率损耗

　　变压器的综合功率损耗是变压器有功功率损失和因其消耗的无功功率使电网增加的有功功率损耗之和。综合功率损耗也是有功功率损耗。变压器综合功率经济运行立足于电力系统总体最佳节电方法，是既考虑有功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳，是既考虑用电单位的节电，又考虑降低供电网损的系统最佳。
双绕组变压器综合功率损耗P_Z计算式为
　　
式中　P_0Z为空载综合功率损耗，kW；β为平均负荷系数；P_kZ为负荷综合功率损耗，kW。
　　P_0Z=P₀+K_QQ₀(2)
P₀为变压器载损耗，KW；K_Q为无功经济当量，配电变压器取0．1；Q₀为变压器励磁功率，kvar。
Q₀＝I₀%×S_e×10^－2(3)

I₀%为空载电流百分比；S_e为变压器额定容量，kVA。

β＝P_2T／(S_e×cosφ)(4)

P_2T为时间段T内的变压器输出平均功率，kW；cosφ为时间段T内的变压器计量侧的加权平均功率因数。
P_kZ＝P_k＋k_QQ_k(5)

P_k为变压器短路损耗，kW；Q_k为变压器漏磁功率，kvar。
　　Q_k＝U_k%×S_e×10^－2
U_k%为变压器短路阻抗。
经济负荷系数为
　　

β^′为n－1运行方式后的平均负荷系数。
　　采用n－1运行方式后降低的综合功率损耗为
　　ΔP_Z＝P_Z－P^′_Z(9)

3.2 采用n－1运行方式前后的综合功率损耗比较　

　
负荷电流如表4所列。将数据代入式(1)～(9)进行计算。
　　1)S7－500 kVA型的2台同容量、同型号变压器计算，以棠下解困小区9号开关房的1号、2号变为例，参数结果列于表5。

　　采用n－1运行方式后，由于在相近的负荷情况下（如表5）2号变的综合功率损耗较小，因此以2号变承担原2台变压器的负荷，则负荷率β^′是3．5%，
ΔP_Z＝1．51kW＋1．46kW－1．46kW＝1．51kW　
　2)以金鑫1号变、2号变为例，2台SC5－630 kVA型的同容量、同型号变压器计算结果如表6所列。

　　采用n－1运行方式后，由于在相近的负荷情况下（如表6），1号变的综合功率损耗较小 ，因此以1号变承担原2台变压器的负荷，则负荷率β^′是15%，ΔP_Z＝1．61kW＋1．71kW－1．81kW＝1．51kW　　3）SC8－630 kVA型的3台同容量、同型号变压器计算，以黄村教师新村1号变、2号变和3号变为例，计算结果如表7所列。


　　采用n－1运行方式后（如表7）用2号变承担3号变负荷，则2号变的负荷率β^′是9.92% ，
ΔP_Z＝1．76kW＋1．70kW＋1．71kW－1．77kW－1．76kW＝1．64kW
　　设全年8640h，无论是“2－1”、“3－1”，均以1．5kW计算。以目前轻载的相邻变压器统计，有100台，约50组，每组实现n－1后，全年降损共650MWh，可使全年线损率下降为0．04%。
　　根据目前的负荷发展特点，如金鑫小区，在1996年6月安装送电，当时负荷是2A，到1999年6月，负荷仍很低，最大负荷是90A。因此，实现n－1后，3年的降损效果将更明显。

4　n－1运行方式的有关问题

　　1)需要加装1条低压联络电缆，以便承担相邻的另1台变压器的负荷；
2)加装联络开关，以便操作灵活、简单；
3)加强负荷监控，结合配网仪表及时了解负荷变化，并做好负荷的定期预测；
　　4)采用n－1运行方式时，以技术特优的台区承担容量相同、型号相同的公变，可粗略地以P₀来判断，小者为优选。
　　目前常用型号变压器标准值的经济负荷系数如表8所示。

　　根据表8，目前常用型号变压器容量的经济负荷系数β在40%左右。变压器在经济负荷系数下运行时效果最佳。而变压器的最劣区的负荷系数β的范围是0＜β＜β²_JZ。因此，以0＜β＜β²_JZ为实施n－1运行方式的前提，对于S7－500型变压器，负荷电流在170A以下，SC8-630型变压器的负荷电流在150 A以下时，实施n-1运行方式为佳；相反，则恢复分裂运行方式。即在近两年内负荷电流低于以上值时，实施n-1运行方式，将有的降损效果。
如果有些台区实施n-1运行方式后，负荷率仍很低时可暂不作进一步考虑，因为n-1方式运行的目的是在现有的设备条件下，以最简单的方法实现降低损耗。
对于新建的商住小区，由于配变与配变之间的距离较短，其至是相邻的变压器房，且是同容量、同型号变压器，在投运初期入住率较低，负荷很轻，这种状况一般持续1～3年。因此，建议对S7-500KV A型变压器，负荷电流在170 A及以下时，或SC5-630 KV A型变压器，负荷电流在150 A及以下时，或SC8-630 KV A 型变压器，负荷电流在150 A及以下时，可采用n-1运行方式，这样能立即获得很好的降损效果和经济效益，而且运行操作简单、方便、灵活、安全，既不影响投资者的复兴又可降低损耗。而且在设计时还可考虑当地负荷的发展情况，同时设计出低压联络电缆、联络开关，施工时一步到位，建成后便于灵活操作。


参考文献

[1] 胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，1999.

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