1、站用电容量选择的安全经济分析站用电容量选择的安全经济分析 通过介绍220kV变电所用配电变压器运行中的实际问题，针对现场安全运行需要，结合规程制度分析所用变容量选择过大的原因，并进行安全经济的对比分析，探讨所用变选型和实际运行的注意事项，提出所用变运行管理中的节能建议。一、一、问题的提出问题的提出 变电所用配电变压器（以下简称所用变）是将变电所的10kV或35kV的高电压转化为400V的低电压，用做变电所通讯信号、自动装置、日常照明、检修试验、设备冷却、设备加热去潮等各类动力的电源；近几年，随着国民经济的快速发展，电力建设的步伐不断加快，变电所的数量急剧增加，而承担变电所自身用电的所用变的数量
2、也随之大幅度增加，通过所用变消耗的电量就非常客观，根据现场实际情况一般一个220kV变电所一年消耗的电能在50万千瓦时以上，一个110kV变电所一年消耗的电能在10万千瓦时左右，占电力系统内部线损较大的比例；而所用变容量和型式选择不当、负载分配不均匀、运行不合理等原因，能够造成电能的不必要浪费和建设投资的增加，影响变电所的安全运行；这里作者多年来变电所运行管理的经验，分析现场所用变使用中存在的问题，按照规程和变电所安全运行的要求，论述变电所所用变容量选择的原则，提出所用变的选择在挖潜节约电能方面的一些基本看法，对变电所运行管理中的节能进行有益探讨，以之指导变电所建设和改造过程中所用变的选用。n
3、所用变容量选择过大的原因分析所用变容量选择过大的原因分析n 按DL/T51552002220kV500kV变电所所用电设计技术规程规定，220kV变电所宜从主变压器的低压侧分别引两台容量相同，可互为备用，分列运行的所用变，每台所用变的容量应按承担全所负荷计算选择；规程推荐变电所用配电变压器容量选择采用换 算 系 数 法，即：所 用 变 的 容 量PK1P1+P2+P3；P1、P2，P3分别为动力、电热和照明负荷之和1，K1为动力负荷换算系数，一般取0.85；所用变应选择高可靠性、低损耗、节能型产品，做到安全可靠、经济适用、符合国情；n 但是，目前在变电所实际设计选择所用变容量的过程中，存在观念
4、保守，对所需负载调查研究不深入，缺少必要的计算分析，沿袭传统的习惯和做法，致使所用变的容量选择过大，造成基建投资加大，运行损耗和维护工作量增加；分析其原因，作者认为主要表现在以下几个方面。21随着电气设备制造技术的提高，保证设备可靠运行所需要的功耗在逐步降低，如：一台电压等级为220KV，容量为120000150000kVA的强油循环电力变压器，90年以前的老系列产品，需要10组以上的冷却器，以保持主变压器在允许的温度下运行，而电机和油泵的功率达到45kW，而现在同容量的节能型变压器，随着冷却装置效率的提高，冷却器仅需要34组，冷却功率为22kW左右；就是每台断路器或隔离开关的电机功率，也由1
5、2 kW降至几百瓦；如此，再套用原来同规模变电所的习惯选择所用变，势必造成容量选择过大。n22随着设备制造质量的提高，设备运行的安全可靠性更加满足运行需求，变电所内检修的工作量在不断减少，特别是一些供电企业开展变电设备状态检修后，检修试验周期在不断延长，检修动力用电也在大幅度减少，除主变压器现场大修需要热油干燥等复杂工作外，正常的检测和维护设备的功率一般较小，变电所每台所用变都留有100kVA甚至更大的检修动力容量，也是目前所用变容量过大的重要因素之一。23目前200kV及以下变电所大都按照无人值班运行，使变电所的正常负荷有所下降，一是照明和办公用电减少，除设备巡视短时需要开启电灯外，正常照明
6、保持在关闭状态。二是生活用电减少，变电所内的冰箱、电炉、电磁灶等用电设备不再使用。三是取暖和制冷设备的负载减少，除保持设备运行环境温度的电热和制冷负荷外，值班用的空调和制热设备可以停运。现场运行的实际也表明，无人值班变电所的全年用电量较有人值班时明显下降。24随着设备性能和集成化水平的提高，同规模变电所的设备数量减少，新建变电所的占地规模得到有效控制，附属设施不断简化，八九十年代一个普通220kV变电所大都采用旁路母线结构，占地都在数十亩以上，而现在变电所接线方式简化，采用中置开关柜、组合电器等，占地基本控制在十余亩以内，综合建筑面积大幅度减少，辅助建筑、站外道路等照明用电负载达到可以不计入的
7、状态，但此因素往往被设计人员忽略。n25随着变电所综合自动化装置的普遍应用，变电所中央控制盘表取消，微机控制、微机保护等装置的负荷也在减小，变电所综合用电量大幅度下降，设计计算所用变容量时有时也被忽略。n 某供电公司2005年度部分220kV变电所所用变实际运行的最高负载、容量和用电量情况，如表一；对比分析，就不难发现，按传统的观念进行估算的所用变容量，普遍存在裕度过大，容量偏高，负载率严重过低的问题。就是220kV500kV变电所所用电设计技术规程编写人员，在全国的实例调查中也未发现所用变选择有容量偏小的情况发生1。表一：2005年某供电公司220kV部分变电所所用变配置及负载情况一览表：序
8、序号号所用变型式及所用变型式及台数台数 变电所建设的规变电所建设的规模模 最高负最高负载载(kWh)年用电年用电量量(万万kWh)备备 注注 12*SC8250/35 2*150MVA变压变压器器 115.7 69.3 操作队所在地，一台操作队所在地，一台 SCF200/10外来所用变外来所用变22*SCB8400/10 2*150MVA变压变压器器 86 58.19 一台一台SL2-400/10.5外外来所用变来所用变 32*S7-250/35 2*150MVA变压变压器器 81.9 52.44 S7-250/10外来所用变外来所用变一台一台 42*S7-250/10 2*120MVA变压变
9、压器器 120 77.45 操作队所在地操作队所在地 52*S7-500/35 2*150MVA变压变压器器 125 67.81 操作队所在地操作队所在地 62*SC8-400/35 2*150MVA变压变压器器 76 53.26 SC3400/10外来所用外来所用变一台变一台 72*SCB315/38.5 120和和150MVA变压器各一台变压器各一台 80.6 54.77 3 3、实例分析所用变不同容量的经济、实例分析所用变不同容量的经济效益效益表 一 中 的 某 变 电 所 两 台 型 式 为SFSPZ7150000/220的主变压器，选用两台型式为S7500/35的所用变，15人的操作
10、队在该所值班和办公，两台所用变实际运行中每月及年度的电量损耗如表二。表二：1#、2#所用变实际电量损耗表（单位：kWh）月月份份编编号号1234567891011 12合计合计1#2.172.890.854.743.583.23.813.523.022.953.24.6338.552#1.044.581.313.560.70.540.630.770.350.721.382.7819.36 计算可得：两台所用变年度平均负荷分别为45.26kW和24.36kW，实际运行的负荷率分别为7%和4%，即使全部负荷加在一台所用变上，其负荷率也不过为11%；若取所用变的实际功率因数为0.8，在二月份最高负荷
11、时，其平均负载率分别为10%和15%，全部负载加在一台变压器上的负载率为也仅为25%。n 从以上负荷分析可以得出，即使不考虑所用变本身的过载能力，选择S9200/35或S9160/35的变压器也能够满足变电所运行要求，若用之替换S7500/35的现用所用变，按上述月度最高负荷计算，一台所用变带全部负荷的负荷率也仅为50%和64%，每台仍有60100kVA的容量裕度，正常两台同时运行的裕度就更大，可以满足复杂检修用负荷的供出，符合规程制度的相关要求2，这样不仅可以节省所用变容量减少及相关配套设备带来的一次性投资，即使所用变运行的自身损耗也会大幅度降低。以下参照2005年度该变电所70万kW的用电
12、量，按两台所用变带相同的负荷，比较三种不同容量所用变的运行损耗，所用变损耗参数及正常运行的平均负荷率如表三。表三：三种不同容量所用变损耗参数及平均负荷率变压器型式变压器型式 空载损耗空载损耗P P0 0 负载损耗负载损耗P PK K 按年度平均负荷率按年度平均负荷率 （KWKW）（KWKW）（%）S7S7500/35 1.08 7.7 7.5500/35 1.08 7.7 7.5S9200/35 0.48 3.7 19S9200/35 0.48 3.7 19S9160/35 0.41 3.15 24S9160/35 0.41 3.15 24 为简化计算方法，忽略功率因数影响，采用稳态工程计算式
13、3，估算三种容量的所用变运行的年度自身损耗电量分别为：W W1 1=2=2*87608760P P1 1=2=2*87608760（P P0101+1 12 2P PK1K1）=2 =2*87608760（1.08KW+1.08KW+1 12 27.7kW7.7kW）=19560kWh=19560kWh。WW2 2=2=2*87608760P P2 2=2=2*87608760（P P0202+2 22 2P PK2K2）=2 =2*87608760（0.48KW+0.48KW+2 22 23.7kW3.7kW）=9420kWh=9420kWh。WW3 3=2=2*87608760P P3 3
14、=2=2*87608760（P P0303+3 32 2P PK3K3）=2 =2*87608760（0.41KW+0.41KW+3 32 23.15kW3.15kW）=7215kWh=7215kWh。其中：W1、W2、W3分别为三种所用变年度运行的自身电量损耗P1、P2、P3分别为三种所用变按年度计算的平均负荷功率 可见，不同容量的所用变每年自身损耗的电量不同，用S9200/35或S9160/35型替代S7500/35型，在不考虑两台所用变负荷不均匀增加损耗的前提下，每年节约电量都能在一万千瓦时以上，再考虑所用变容量减少，引起的设备购置及配套设备节约的费用，综合效益非常客观。4 4、所用变容
15、量选择及运行管理的体会和建议、所用变容量选择及运行管理的体会和建议 所用变容量的选择得当，能够优化工程建设造价，节约所用变及相关设备购置费用，减少所用变运行中的电量损耗，相反，若容量选择过小，将因小失大，影响变电所的安全运行，是一项重要的经济技术工作，必须认真分析变电所用电的具体情况；同时，所用变容量一旦确定，应合理两台所用变的运行方式，对于保证安全经济运行，降低所用变自身损耗，减少运行费用十分重要，根据以上分析和多年的运行经验，作者认为具体应从以下几个方面做好工作。（1）运行规程规定变电所必须有可靠的动力电源，以保障其安全可靠运行；为此，所用变不允许二次并列运行，两台所用变除检修维护外必须同
16、时分列运行；由于变电所自身用电节约会带来显著效益，在实际运行管理中两台容量相同所用变的负荷应尽量分配均匀，以减少自身的电能损耗。（2）所用变容量的选择首先必须以变电所安全运行为前提，做到安全可靠，并留有足够的裕度；同时又必须按照规程要求，对变电所设备运行所需负载进行分析计算，无人值班和有操作队驻守的变电所应区别对待，防止单一按传统的估算方法，致使所用变容量选择过大，造成不必要的建设投资和运行损耗。（3）考虑大型检修工作的方便，两台所用变的容量可针对具体情况，探讨一大一小两种型式；容量大者，考虑大型检修用电的负荷需求，增加约80KW的容量裕度；容量小者也必须满足变电所正常运行的全部负载需求，其容
17、量尽量接近经济运行点；这样可以保证变电所在无检修的运行时间里，所用变接近经济运行曲线运行，减少自身的功率消耗。（4）运行管理单位应该对已运行变电所所用变的容量，结合目前实际运行所需的负荷情况，进行重新调查核对，对容量偏大、损耗参数不良的老旧高耗能所用变实施更新改造，更新所用变的费用一般在2-3年内即可收回，以达到长期降损节能的效果。（5）随着供电企业变电所个数的增加和状态检修工作的进一步开展，对变电所检修电源可以考虑统一配备的方式；即所用变容量的选择执行工矿企业电力变压器经济运行导则，不再考虑临时检修电源的容量，在需要大型检修动力时，由临时接入统一配备的配电变压器或发电车提供；这样可以使长期运行的所用变处在经济运行状态，体现多变电所管理的规模节能效益。（6）近几年，变压器制造业发展迅速，市场能够提供众多系列多品种的各类配电变压器，为我们选择和使用所用变提供了较多的选择空间，在选择时，除考虑价格因素外，更要重视所用变的制造和运行质量，重视变压器经济运行的技术参数，重视性能价格比较，以方便长期的运行和维护检修。n5 5、结束语、结束语n所用变容量的选择是一项重要的经济技术工作，需要针对不同变电所安全运行的实际需求，进行详细的调查分析，做到安全和效益共同兼顾，防止容量选择不当，造成建设投资和长期运行损耗的费用增加；所用变的经济运行影响变电所众多的供电企业的效益，需要进行一些有益的尝试。
