配电变压器容量选择

1、配电变压器容量选择农村配电变压器容量的合理选择张金星 徐成宇 山东省青州供电局 (262500)接要 本文提出了运用技术经济比较的方法选择配电变压器容量的 主张。针对农村用电的性质和特点，计算了配电变压器的负荷及其在不同 情况下的年运行费，揭示了配电变压器的主要技术经济状况，通过对配电 变压器容量的选择，证明了上述方法与主张是切合实际的，是合理的。关键词 农村用电 配电变压器 容量 合理选择 计算负荷 年运行费 分析 计算 配电变压器在农村电力网中分布广、数量多，占有举足较 重的地位。配电变压器容量 ( 视在功率 )的选择是农电工程中的一个重要环 节，选择的合理与否，不但影响供用电的可靠性，而

2、且还决定着初投资的 大小和运行的经济性。因此，配电变压器容量的选择问题应当认真探讨。在选择配电变压器时，使其具有足够的带负荷能力，满足各种用电负 荷的需要是对它的基本要求。 因此，只有对农村用电负荷进行分析和计算， 得到针对变压器的计算负荷来，为其容量的确定提供技术依据，才能在各 容量等级的配电变压器中进行技术性选择。1.1 农村用电负荷的分析 农村用电的特点归纳起来主要表现在以下四个方面：(1) 多样性：负荷种类有照明排灌、动力及乡镇村办企业的综合负荷。 照明在时间上比较集中，动力多为中小型电动机，负载率低，自然功率因 数(cos)低。(2) 分散性：负荷分布广、线路长、容量小、数量多及供电

3、距离长短不一。(3) 波动性： 农电负荷昼夜变化较大。 如照明多在晚上， 动力多在白天， 排灌连续用电，综合负荷有开有停，峰谷差别较大。年最大负荷利用小时 在 3000h 左右。(4) 季节性：灌溉在旱季，排涝在雨季，收获期及其后的加工用电负荷 也较为突出，年峰谷差也较大。从以上情况可以看出，就负荷而言以下五个方面是影响变压器容量的 主要因素。(1) 实际统计的总负荷。它是一个基本量，反映了变压器用电负荷的多 少，再考虑同时率后就是比较实际的负荷了。(2) 高峰负荷。是用电负荷大的季节且负荷同时率最高时出现的负荷， 它要求变压器的容量应大于该值。(3) 三相导步电动机起动电流。起动电流是额定电

4、流的57 倍，如变压器容量选得过小，在单台较大容量电动机起动和多台电机同时起动时， 就会出现过电流和严重的低电压。如果没有减压措施，配电变压器容量势 必选得过大，在负荷平稳时就会“大马拉小车”。(4) 自然功率因数与无功补偿。当负荷的自然功率因数很低时，带同样 的有功负荷就需选较大容量的变压器，且变压器的有功损耗很高，显然， 若用电容器进行无功补偿，就可以避免上述情况，但是又增加了低压配电 装置的投资。(5) 低压出线的供电半径。原部颁规程规定 400V 低压线路的供电半径 不应超过 500m ，这个值既能保证电压质量又比较经济。在实际中有些农 村尽管供电区域半径不超过 500m，但由于地理条

5、件限制，配电变压器无 法安装在中心， 还有些农村的负荷点远离中心区 （半径超过 500m）。为了解 决这些问题，我们不得不增加配电变压器的安装点和台数，调剂配电变压 器的容量。1.2 农村用电负荷的计算照明负荷 农村照明负荷主要集中在夜间灯峰期，其同时率很高，此时其他家用 电器的负荷比较高，并且日光灯、洗衣机、电冰箱、电风扇、电视机等存 在无功负荷，因此，计算负荷与统计负荷基本相当，即PC P。1.2.2 排灌负荷 由于电动机同时运行，且在同一排灌期内大多数电动机连续运行，所 以把各电动机铭牌功率加起来，同时考虑电动机的效率 、功率因数 cos 以及 5%10%的功率损失，即可得到排灌专用配电

6、变压器的计算负荷：Sc式中 Sc计算负荷， kVA ；MN 电动机额定功率的总和， kW； 电动机的效率，取 0.85；cos 电动机的功率因数，取 0.85； 功率损失，取 5%10%。 计算负荷应按直接起动最大的电动机的功率校核，最大的电动机的功率不应大于计算负荷的 30%，即 PMN 0.3SC，如不满足此项条件，应采 取降压措施。1.2.3 综合负荷综合负荷是指既有用于农村工业、农副产品加工业等的动力负荷，又 有相应的生产照明及生活照明等负荷，有时还有学校、商业、娱乐等办公 营业负荷。这些负荷的大小、年受电时间、同时率、功率因数及供电半径 等因素， 对计算负荷的大小与准确性影响很大。

7、因此，必须全面综合分析， 并应考虑到经济运行和负荷的发展。(1) 估测计算负荷 gc 式中 gc综合负荷的运行计算值， kVA ； P总计负荷， kW；K 综合负荷的同时率取，取 0.50.8；K 功率因数和效率的综合系数，取 0.75 0.8。(2) 经济计算负荷 1。 2。A/cos 1式中 A全年用电的电能数， kWh ；cos 负荷的功率因数，取 0.8 0.85；K1 经济负荷系数， 1/h；K2近期 (23 年)负荷发展系数，取 1.01.2； K 配电变压器的损耗比 Pk 0，S7 系列取 6.3，S9系列取 5.3；tf 全年有负荷时间， h；td 全年有电时间， h(3) 用

8、直接起动的一台最大功率电动机进行校核。2 单台配电变压器的经济性分析与计算 投资最省是对配电变压器的经济性要求，分析和计算它的综合年运行 费是考察的必要手段。将拟定的计算负荷对高于计算负荷23 级容量的配电变压器进行分析、计算和比较，其结果是确定变压器容量经济性的依 据。2.1 年运行费的内容(1) 在抵偿年限内的初投资的年均值 (Z1) 1 m(1)式中 Z配电变压器的现行市场参考价格，元，见表1；m抵偿年限，取 20 年。(2) 年大修折旧费 ( 2)2 n(2)式中 n%折旧率，取 6%。表 1 配电变压器价格注 配电变压器容量。(3) 年空载损耗费 (3)3 0 0(1/3C12 3

9、2)(3)式中 0配电变压器空载损耗， kW ，见表 2； 0年带电时间，取 8400h(其照明占 1/3，取 2800h，动力占 2/3， 取5600h）；C1照明电价，取现价 0.412 元/kWh ；C2动力电价，取现价 0.61 元/kWh。(4)年负载耗费 (Z4) 4( f) 2(131232)(4) 式中 P配电变压器的额定负载损耗， kW ，见表 2；Sf拟定的计算负荷， kVA ；S被计算的配电变压器容量， kVA ； 最大功率损耗时间， 取 2600h(最大负荷利用小时 Tm 取 4000h， cos取 0.85，由 m-关系查出 )。表 2 9 系列配电变压器空载损耗 P

10、0、额定负载损耗 P标准数 (kW)(5) 供电贴费的年均值 (5)：供电贴费又叫业务扩充资金， 是用户申请 用电时， 应承担的由供电部门统一规划并负责建设的110kV 以下各级电压外部供电工程的建设、扩充与改造等费用的总称 (其中纯农灌、生活用电 400 元/kVA ，余者 450元/kVA ，综合负荷按比例核算，现设动力占2/3，照明占 1/3)。5( 23×45013×400) m433.333(5)综合年运行费为各项之和，即 1 2345(6) 2.2 单台配电变压器年运行费的计算因为农村负荷较小，所以仅计算 315kVA 以下的配电变压器。计算中 设计算负荷为 1

11、05kVA 和 170kVA 两种，分别对 125、160、200kVA 和 200、 250、 315kVA 配电变压器进行计算。现以计算负荷 S 170kVA 对 200kVA 配电变压器年运行费的计算为 例，其计算结果见表 3。表 3 配电变压器投资计算表结果表明：在同一计算负荷下，随着配电变压器容量的增加，各项费 用除负载损耗渐降外，其他均为渐增，年运行费也是渐增。配变价格与电 贴费是影响年运行费高低的主要因素。3 负荷增长时配电变压器经济性分析针对负荷的增长， 单台配电变压器容量改变时， 其选择可有多种方案， 下面主要考察两种情况。(1) 先选小容量配电变压器， 待负荷增长时再换大容

12、量配电变压器与直 接选大容量配电变压器的计算比较。第一种选法是先选容量较小的配电变 压器，仅满足当前实际负荷的需要，待日后负荷增长时，再换较大容量的 配电变压器；第二种选法是初选变压器时就考虑负荷的增长，让配电变压 器容量留有裕度，负荷增长时可不更换变压器。但何时增加负荷，增长多少，往往难以预测，不过农村照明负荷增长 不会很大，村办企业等另论，三年内有明显增长是现实的。 下面就 这两种情况举例计算：如：当计算负荷 180kVA ，计算 200kVA 与 250kVA 配电变压器，根 据前述计算，可选 200kVA 配电变压器，三年后负荷增长为 230kVA ，重 换为250kVA 配电变压器，

13、也可直接初投 250kVA 配电变压器。现针对 100kVA 与 160kVA 、160kVA 与 200kVA 、200kVA 与 250kVA 、 250kVA 与 315kVA 之间计算，其结果见表 4。表 4 配电变压器投资一览表(2) 更换较大容量变压器单台运行与增加小容量变压器两台运行的分 析与计算。当配电变压器需要增容 (设原配电变压器运行三年后增容 )时，经 常会遇到这样的情况： 更换一台大容量的还是增加一台小容量呢 ?这就需要 从配电变压器本身的投资、配电装置及建筑的规格、运行维护等方面进行 考虑。各级容量配电变压器增容时投资计算结果见表5。表 5 各级容量配电变压器增容时投

14、资的计算结果计算时若选两台小变压器，则应减去原配电变压器部分(设 3 年 )折旧费，若换为大变压器， 如原配电变压器不能变卖则应加折旧费 (17/20·Z1) 。 4 配电变压器容量的选择以上几个重要环节的分析与计算，为配电变压器容量的合理选择提供 了技术经济依据。我们就是运用这些结果及数据进行综合，对配电变压器 容量的选择加以定性与定量的约束，把它从一个理想的范围内确定下来， 即配电变压器容量的选择条件如下：(1) 配电变压器必须能在计算负荷下长期运行，并能承担最大负荷(包括电动机起动电流 )，这是一个最基本的技术要求。 因此， 配电变压器容量 应使。(2)单台新投运配变应根据年运

15、行费的计算结果，选择费用低者，如果不满足技术要求，就必须选择高一级容量的配电变压器，例如，当计算负 荷为 170kVA 和 195kVA 时，显然对 200kVA 变压器年运行费最低，但经 技术条件的校核，后者不符合要求，所以应分别选 200kVA 和 250kVA 配 电变压器。(3) 当负荷增长时，一种情况是单台变压器间的选择，当原小容量变压 器能变卖时，应采用选由小容量配电变压器运行，待增容时再换较大容量 配电变压器的方案。如不能变卖，应采取直接上较大容量的配电变压器的 方案。另一种情况就是单台大容量与两台小容量配电变压器的选择。从计算 结果可以看出， 两台小容量变压器运行费高， 一台大容量变压器运行费低。 同时，两台配电变压器的高低压配电 (含电能计量 )装置、土建投资也相应 增大，显然， 更换大容量配变较为合理。 总之，在选择配电变压器容