農(nóng)村電網(wǎng)35kV變電站變壓器容量的選擇

[摘要]新建35kV變電站是農(nóng)村電網(wǎng)改造的重要內(nèi)容，由于農(nóng)村用電負(fù)荷往往偏小，因此，變壓器容量的選擇至關(guān)重要。通過(guò)用負(fù)荷增長(zhǎng)曲線圖法選擇農(nóng)村電網(wǎng)35kV變電站變壓器的容量，并經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，既滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求，又滿足經(jīng)濟(jì)要求，是一種非常直觀、實(shí)用的方法。
　　[關(guān)鍵詞]負(fù)荷曲線法農(nóng)村電網(wǎng)變電站變壓器容量選擇　　 為了提高農(nóng)村電網(wǎng)的供電質(zhì)量，改善農(nóng)村用電環(huán)境，規(guī)范用電管理，降低綜合線損率。1998年6月國(guó)務(wù)院部署和開(kāi)展了農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造工作，目前大規(guī)模的農(nóng)村電網(wǎng)改造工程正在全國(guó)各地如火如荼地進(jìn)行著。興建35kV變電站是農(nóng)村電網(wǎng)改造的重要內(nèi)容。由于農(nóng)村用電負(fù)荷往往偏小，因此，變壓器容量的選擇至關(guān)重要。容量選擇小，不能滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的要求:容量選擇大，造成變壓器空載損耗大，起不到降低損耗，同網(wǎng)同價(jià)的要求。下面筆者根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)改造實(shí)踐，對(duì)用負(fù)荷增長(zhǎng)曲線法選擇農(nóng)村電網(wǎng)35kV變電站變壓器容量的方法作一簡(jiǎn)介。
　　1預(yù)測(cè)用電負(fù)荷
　　由于35kV變電站多為農(nóng)村電網(wǎng)改造的終端變，其供電范圍為1~3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，所以變壓器容量的選擇至關(guān)重要。要正確選擇變壓器容量，必須做好用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作。
　　1.1了解當(dāng)前實(shí)際的用電負(fù)荷。首先確定新建35kV變電站的供電范圍，從縣電力公司處了解供電范圍內(nèi)近幾年的供用電情況。其主要數(shù)據(jù)資料有:年用電量（kWh）、年最大負(fù)荷（kW）、年用電增長(zhǎng)率（%）。由于農(nóng)村用電量環(huán)境的制約（供電質(zhì)量差、電費(fèi)高等），實(shí)際發(fā)生的用電負(fù)荷小于實(shí)際用電需求。
　　1.2了解鄉(xiāng)鎮(zhèn)近期、遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，滿足負(fù)荷正常發(fā)展的要求，是考慮變壓器容量的重要依據(jù)。
　　1.3考慮同網(wǎng)同價(jià)后農(nóng)村用電量正常負(fù)荷的需求。農(nóng)民用電難、難用電，嚴(yán)重制約了農(nóng)民用電的積極性，因此，同網(wǎng)同價(jià)后，農(nóng)民對(duì)用電的需求將會(huì)有較大的增長(zhǎng)，一是家電普及，二是農(nóng)村加工業(yè)的用電增加。
　　 2繪制最大負(fù)荷增長(zhǎng)曲線
　　根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)可確定兩個(gè)重要數(shù)據(jù)，第一個(gè)重要數(shù)據(jù)就是變壓器投運(yùn)時(shí)的年最大負(fù)荷(kW)，假定為Po。第二個(gè)重要數(shù)據(jù)就是變壓器投運(yùn)后每年的年用電增長(zhǎng)率(%)，假定為X，并假定每年用電增長(zhǎng)率相同，則年最大用電負(fù)荷增長(zhǎng)的公式為:Pn=Po(1+X)n
　　式中Pn——變壓器投運(yùn)后第n年的年用電最大負(fù)荷（kW）
　　n——變壓器投運(yùn)后第n年，n=(0~20a)
　　采用取點(diǎn)法可以繪制出最大負(fù)荷增長(zhǎng)曲線，見(jiàn)圖1。考慮功率因數(shù)為cosφ，則最大視在功率Sn為:Sn=Pn/cosφ=Po(1+X)n/cosφ
　　 3繪制平均負(fù)荷增長(zhǎng)曲線
　　根據(jù)年用電量或負(fù)荷率，我們可以確定年平均用電負(fù)荷（kW）,設(shè)為Pe。其視在功率Se，假定負(fù)荷率為K，平均負(fù)荷年增長(zhǎng)率仍為X，則平均負(fù)荷增長(zhǎng)曲線的公式為:
　　Pe=KPn=KPo(1+X)n
　　Se=Pe/cosφ=KPo(1+X)n/cosφ=KSn
　　由于農(nóng)村負(fù)荷率一般不高，一般取K=0.5
　　同樣用取點(diǎn)法繪出平均負(fù)荷增長(zhǎng)曲線，見(jiàn)圖1。
　　
　　 圖1變壓器負(fù)荷增長(zhǎng)曲線圖
　　 4繪制變壓器各級(jí)額定容量
　　一般情況下，可選取變壓器容量分別為Sn=1600kVA,2000kVA,2500Kva,3150kVA,4000kVA,將變壓器額定容量繪制于圖1中。
　　 5繪制變壓器最大過(guò)負(fù)荷容量
　　考慮農(nóng)村日負(fù)荷曲線中，最大用電負(fù)荷時(shí)間一般不超過(guò)2h，因此可以將變壓器事故允許過(guò)負(fù)荷的時(shí)間為2h時(shí)的過(guò)負(fù)荷的1.3倍作為變壓器正常情況下最大過(guò)負(fù)荷能力。則將變壓器最大過(guò)負(fù)荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA,分別繪制于圖1中。
　　 6方案技術(shù)比較，確定變壓器的容量
　　6.1變壓器額定容量滿足平均負(fù)荷增長(zhǎng)的需求。
　　從圖1中我們可以看出:
　　Sn=1600kVA<Semax=1935kVA,不滿足要求，此方案取消。
　　6.2變壓器最大過(guò)負(fù)荷容量滿足最大負(fù)荷增長(zhǎng)的需求。
　　從圖1中，變壓器最大過(guò)負(fù)荷容量與最大負(fù)荷增長(zhǎng)曲線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是最大負(fù)荷增長(zhǎng)達(dá)到變壓器最大過(guò)負(fù)荷能力時(shí)的年限，其結(jié)果見(jiàn)表1。
　　表1方案技術(shù)比較結(jié)果表
　　
　　從結(jié)果分析Sn=4000kVA，容量太大，此方案取消。
　　 7方案經(jīng)濟(jì)性比較，確定變壓器的容量
　　經(jīng)過(guò)技術(shù)比較，我們初步選取Sn=2000kVA，Sn=2500kVA，Sn=3150kVA進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。
　　 7.1空載損耗:其參數(shù)分別為2.9kW，3.4kW，4.0kW。假設(shè)變壓器正常運(yùn)行20a，并假定1kWh平均成本為0.35元，則最大空載損耗分別為:
　　SZ9-2000/35:20×365×24×2.9×0.4=20.32(萬(wàn)元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×3.4×0.4=23.83(萬(wàn)元)
　　SZ9-2000/35:20×365×24×4.0×0.4=28.03(萬(wàn)元)
　　 7.2設(shè)備費(fèi):由江蘇省鹽城市機(jī)電設(shè)備公司提供價(jià)格資料，結(jié)果見(jiàn)表2。
　　表2方案經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果表萬(wàn)元
　　
　　 7.3最大負(fù)荷超過(guò)變壓器最大過(guò)負(fù)荷容量而少供電的損失，假定全年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間分別為:3個(gè)月、2個(gè)月、1個(gè)月，并假定變壓器正常運(yùn)行20a。按供1kWh電量的利潤(rùn)為0.06元計(jì)算，則少供電而少得利潤(rùn)分別為:
　　SZ9-2000/35,3個(gè)月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-2600]×0.8×365×24dn=36.62(萬(wàn)元)
　　同理:2個(gè)月為24.41萬(wàn)元;1個(gè)月為12.21萬(wàn)元。
　　SZ9-2500/35,3個(gè)月:
　　3/12×0.06×∫20[1000×(1+7%)n-3250]×0.8×365×24dn=8.16(萬(wàn)元)
　　同理:2個(gè)月為5.44萬(wàn)元;1個(gè)月為2.72萬(wàn)元。
　　 7.4綜合費(fèi):綜合費(fèi)=空載損耗+設(shè)備費(fèi)+少供電損失。
　　此指標(biāo)越小的經(jīng)濟(jì)性越好，見(jiàn)表2。
　　從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性比較的結(jié)果，選擇SZ9-2500/35型變壓器最好。
　　 8結(jié)語(yǔ)
　　農(nóng)村電網(wǎng)改造工程是一項(xiàng)投資大、涉及面廣的工程，也是一項(xiàng)具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的工程。合理選擇農(nóng)村電網(wǎng)35kV變電站變壓器容量是農(nóng)村電網(wǎng)改造的重要內(nèi)容。用負(fù)荷增長(zhǎng)曲線法選擇農(nóng)村電網(wǎng)35kV變電站變壓器容量是一種非常直觀、實(shí)用的方法。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，既滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的需求，又能滿足經(jīng)濟(jì)性要求。◎
　　 作者簡(jiǎn)介:張文淵，男，1965年生，博士，高工，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師，現(xiàn)主要從事水利與建筑工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)管理及應(yīng)用研究和工程建設(shè)監(jiān)理等工作。