住宅小區配電干式變壓器節能運行方案

提出了一種根據日負荷曲線(xiàn)自動(dòng)切換兩臺容量相等的干式配電變壓器的節能運行方案。對兩臺小容量干式配電變壓器和一臺大容量干式配電變壓器的損耗和節能效果進(jìn)行了分析和計算，并對該方案的投資和回收期進(jìn)行了簡(jiǎn)單估算。作者希望該方案能在城市住宅供電工程中得到試驗和推廣。關(guān)鍵詞：配電干式變壓器；住宅小區；損失；節能中間圖分類(lèi)號：TM714.3文件標識碼：b篇：1003-0867 (2006) 10-0054-02配電系統中，有大量的配電干式變壓器，是產(chǎn)生電能損耗的重要環(huán)節，配電干式變壓器的節能降損問(wèn)題已成為關(guān)注的焦點(diǎn)。在節能型干式變壓器的應用中，S11型低損耗干式變壓器、非晶合金鐵心干式變壓器和調容干式變壓器得到了推廣應用，取得了良好的節能效果。從配電干式變壓器的運行方案入手，可以達到更好的節能效果。根據日負荷曲線(xiàn)，提出了兩臺干式配電變壓器的運行方案，并分析了該方案的節能效果和投資效益。1住宅小區配電變壓器當前運行方案住宅小區負荷特點(diǎn)是峰谷差大，負荷率低(30% ~ 40%)。較大負荷一般發(fā)生在17:00-22:00，較小負荷一般發(fā)生在0:00-5:00。目前住宅小區的供電方案大多是在供電區域配置干式變壓器。干式變壓器的額定容量是根據該地區的較大負荷選擇的，干式變壓器的容量不能調整。由于干式變壓器的容量越大，其空載損耗越高，所以當負載較小時(shí)，會(huì )出現“大馬拉小車(chē)”的現象，不是一種經(jīng)濟的運行方案；一臺干式變壓器長(cháng)期運行，出現故障時(shí)沒(méi)有備用干式變壓器，不符合“N-1”原則，影響供電可靠性。2、兩臺同容量干式變壓器運行方案為了減少干式變壓器的損耗，根據總容量要求，在一個(gè)供電區域內配置兩臺同容量干式變壓器，使兩臺配電變壓器的容量之和等于總容量。換句話(huà)說(shuō)，如果一個(gè)供電區需要配置一臺SN1=630 kVA的干式變壓器，那么可以按照本文所述的方案在供電區配置兩臺SN2=315 kVA的干式變壓器。SN1=2SN2運行方案：一臺配電變壓器正常運行，另一臺干式變壓器在高峰負荷時(shí)投入運行。比如每天17:00-22:00，兩臺干式變壓器并聯(lián)運行，滿(mǎn)足高峰負荷要求，其他時(shí)段一臺干式變壓器供電。當干式變壓器停止運行時(shí)，高壓和低壓側開(kāi)關(guān)關(guān)閉。兩臺干式變壓器互為備用。當一臺干式變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺干式變壓器可以供電，不會(huì )出現因干式變壓器故障而切斷所有供電區域的現象。工作原理如圖1所示。3節能效果分析3.1干式變壓器損耗有功損耗計算公式： P=P0 KT 2 PK無(wú)功損耗： Q=Q0 KT 2 QK綜合功率損耗：PZ=P KQQ年功率損耗：WZ=8760PZRS3: Q0——空載無(wú)功損耗(kvar)，Q0 .P0——空載損耗(kw)；PK——額定負荷損失(kw)；SN——干式變壓器的額定容量(kva)；I03354干式變壓器空載電流百分比；B——負荷率，城市住宅小區估計30% ~ 40%；KT——負荷波動(dòng)損失系數，kt=1.05QK——額定負載泄漏功率(kvar)，qkuk % sn；KQ——無(wú)功經(jīng)濟當量(kW/kvar)，城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)6 ~ 10kv降壓干式變壓器取較小系統負荷時(shí)，其無(wú)功當量kq=0.1kw/kvar；RS3——供電可靠率，此處為99.9%；3.2日較大并聯(lián)運行時(shí)間為 #p#分頁(yè)標題#e#

因此，兩臺小型干式變壓器每日并聯(lián)運行時(shí)間不能大于t，否則，功率損耗高于一臺大容量干式變壓器，因此不能采用該方案。大型干式變壓器和小型干式變壓器的綜合功率損耗(PZ1， PZ23354)在兩個(gè)干式變壓器較大日并列運行時(shí)間的公式T 24(PZ1/PZ2-1)中由上述公式推導計算。3.3利用上述公式，分別計算S11-R-315/10和S11-R-630/10配電干式變壓器的有功功率損耗、無(wú)功功率損耗、綜合功率損耗和年功率損耗。負載率為40%，供電可靠性為99.9%。負荷率與有功功率損耗和無(wú)功功率損耗呈平方關(guān)系，是干式變壓器經(jīng)濟運行的重要參數。表1是一些干式配電變壓器的損耗參數表。表1配電干式變壓器損耗參數表表2節能效果對比表從表2可以看出，用兩臺小型干式變壓器代替一臺大型干式變壓器的方案節能效果更好，干式變壓器容量越大，節能效果越明顯。假設某縣城有10個(gè)2S11-R-315供電站和10個(gè)2S11-R-160供電站，每年可節約電能約100 MWh，具有明顯的推廣應用價(jià)值。4設備配置及投資估算兩臺同容量干式變壓器的配置方案，根據安裝方式的不同，可分為室外柱式安裝方式、室內配電室安裝方式和箱式變壓器安裝方式。關(guān)鍵設備包括干式變壓器高低壓側斷路器和干式變壓器自動(dòng)切換控制器。4.1斷路器設備斷路器設備應具有遠程控制和遠程通信接口，并且每天可打開(kāi)和關(guān)閉一次或兩次。戶(hù)外立柱安裝方式：每臺干式變壓器高壓側配一臺電力負荷斷路器，低壓側配一臺斷路器。斷路器的類(lèi)型與單個(gè)干式變壓器相同。為了節省投資，長(cháng)期運行的干式變壓器高壓側可以不裝負荷斷路器。室內配電室和箱式變壓器安裝方式的斷路器類(lèi)型與單干式變壓器相同

。在戶(hù)內配電室設計時(shí)，有的配電室已經(jīng)按2臺配變設計，這樣的配電室很容易實(shí)現2臺配變按日負荷曲線(xiàn)運行方案。 4.2 干式變壓器自動(dòng)投切控制器 干式變壓器自動(dòng)投切控制器要求具備根據負荷大小自動(dòng)合分相應干式變壓器高低壓斷路器的功能。此功能可以集成于負荷管理終端、干式變壓器監控終端或無(wú)功補償控制器中，因為此三種終端設備已經(jīng)具備負荷測量等功能，尤其是具有交流采樣功能的負荷管理終端，稍加改動(dòng)就可用于干式變壓器自動(dòng)投切，這樣的控制器軟硬件平臺穩定，開(kāi)發(fā)工作量小，功能集成，一機多用，節省用戶(hù)投資。 4.3 新增投資與回收期估算 下面以2臺 S11-R-315配置方案為例估算新增投資和回收期。新增投資是指2臺315 kvA干式變壓器方案比1臺630 kvA干式變壓器方案增加的投資。 表3 新增投資與回收期估算表 從3表可以看出，戶(hù)外柱上方式投資較大，回收期較長(cháng)，主要投資花費在高壓側斷路器上，如果能開(kāi)發(fā)出廉價(jià)的新型斷路器，該方案還可以采用。配電室方式和箱式變方式投資較少，應該優(yōu)先采用本文所述的方案。如果配電室原設計方案已經(jīng)按2臺干式變壓器配置，采用本文所述方案的優(yōu)勢更明顯。 從2臺小干式變壓器與1臺大干式變壓器的投資差價(jià)而言，2臺S11-R-315的價(jià)格與1臺S11-R-630的價(jià)格相當，而2臺S11-R-160的價(jià)格比1臺S11-R-315的價(jià)格貴1萬(wàn)多元。所以，630 kVA以上的大容量干式變壓器更換為2臺小容量干式變壓器比較節省投資。 5 結束語(yǔ) 本文所述的住宅小區配電干式變壓器節能運行方案有明顯的節能效果，符合“N-1”原則，對降低綜合線(xiàn)損率，提高供電可靠率有積極作用。 本文所述的配變運行方案比較適用于日負荷變化比較大的供電臺區。 本文所述的配變運行方案比較適用于配電室方式和箱式變供電方式，這兩種供電方式新增投資較少，投資回收期較短。 對于戶(hù)外柱上配變供電方案，主要問(wèn)題是選擇廉價(jià)的新型高壓斷路器，以降低投資。 參考文獻 [1] 方向暉. 中低壓配電網(wǎng)規劃與設計基礎. 北京: 中水利電力出版社, 2004.#p#分頁(yè)標題#e#