变电站变压器容量的选择和经济运行

尹荣庆,韩振泉，，时刚 （山东省夏津县电业总公司 253200）

摘要：介绍变压器容量选择应考虑的因素和变压器经济运行应具备的条件，依据供电区域内负荷性质，结合实际应用实例进行分析计算，选择变压器的容量，并对其经济运行进行分析。 关键词：变电站；变压器；容量选择；经济运行

变电所设计规程规定：主变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，一般根据常规经验和设计者的观点来进行，结合相关规程制度，一般都应考虑如下因素：

（1）新建变电站变压器容量应满足5～10年规划负荷的需要，应能满足供电区域内用电负荷的需要。

（2）有重要负荷的变电所应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷；一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器应能保证全部负荷的70%～80%。

（3）虽然大容量变压器单位容量应考虑采用多台变压器。

（4）变压器容量的选择要考虑变压器及其配套装置的一次性投资，执行国家降损节能。

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（5）变电站密集区，变电站之间可以拉手互供，容量选择可以适当减小，正常条件下分区域各自供电，当不能满足供电输出时，可靠周边的变电站通过联络线带部分负荷。

实施变压器的经济运行，一般应具备和满足以下条件：

（1）新建变电站分期建设，考虑负荷的增长首期一台变压器时，要结合最终规模确定变压器容量，变压器的负载率应贴近最佳经济运行区域，一般在75%以下为最佳，若短期内不进行扩建，变压器不宜满负荷运行。

（2）并列运行的多台变压器应满足并联条件。

（3）变压器的技术参数，应以变压器整体可靠性为基础，综合考虑技术参数的先进性和合理性，兼顾对系固有的综合损耗，在负载损耗基本相同时，尽量选用空载损耗小的变压器。

（4）装有备用变压器的变电站，要选择综合功率损耗小的变压器，要

造价低，但为保证供电运行方式灵活，统安全的影响，充分考虑变压器自身

按负载的变化规律，合理选择最佳组合方式，要通过调整负载，提高负荷率，提高功率因数，使变压器在经济运行区的优选段内工作。

（5）单台变压器经济运行区平均负载系数β的上限为1，下限为Pk / Po，(其中Pk为变压器空载损耗，Po为额定负载损耗)；经济运行区优选运行段的平均负载系数，β的上限为0.75，下限为1.33（Pk / Po）。

（6）变压器经济运行必须建立在安全可靠供电的前提下，备用变压器应有可靠的自动投入装置。

下面结合我公司三个变电站和供电区域内不同的负荷性质，计算变压器的容量并对经济运行进行分析。

一、供电区域内为稳定负荷 西苑变电站区域内的用电负荷稳定，基本在35000kW左右，且全部为一、二类负载，为此，选择两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110的变压器，变电站110kV电源侧双回线路供电；考虑供电的安全可靠和电网的经济运行，110kV线路一主一备，装设无压自投装置；两台变压器并列运行，10kV两台变压器损耗的性能参数如表1：

容量 变压器名称 （kVA） 耗P（ 0kW）甲变（1#） 乙变（2#） 40000 40000 34.6 42.2 （kW） 136.5 145.3 空载损负载损耗导则》，对变压器容量选择的经济性进行核算；得出变压器的最佳负载系数分别为：ß1=P01/Pk1=50.3%。

ß2 =P02/Pk2==53.9%。 为方便计算，假定两台变压器并列运行时的负载分配平衡，两台变压器实际运行的负载系数

β=S/Sn=17500kVA/40000kVA=43.8%， 接近最佳经济运行点，在变压器的经济负载区域范围内。两台变压器运行损耗分别为： ⊿P1=

P01+β2Pk1=34.6+β2136.5=67.8kW ⊿P2=

P02+β2Pk2=42.2+β2145.3=70.1kW

可见，两台变压器的总损耗⊿P=⊿P1+⊿P2=137.9 kW。

甲变压器的损耗特性优于乙变压器，两台变压器的效率为： η=（Pk-⊿P）/Pk=99.61%。

若正常安排一台变压器带全部负荷，变压器的实际负载系数为： β=S/Sn=35000kVA/40000kVA=87.5%。

两台变压器分别运行时的功率损耗为：⊿P1= ⊿P2=

P02+β2Pk2=42.2+β2145.3= 153.4kW

皆高于两台变压器并列运行时的综合损耗137.9 kW。

可以看出，两台SFZ7-40000kVA的变压器，在并列运行时处在经济运

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负荷侧单母线分段，投分段开关保护。P01+β2Pk1=34.6+β2136.5=139.1kW

按《工矿企业电力变压器经济运行

行区域内；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另一台变压器能够承担正常供电任务，满足安全可靠供电的基本要求。

二、供电区域内为季节性负荷 北铺店变电站共110kV、35kV和10kV三个电压等级，正常负荷为11MW，在农灌时达到50MW；变电站改造时，考虑正常负荷时变压器运行的时间长，变压器的容量选择无须过大，同时又要满足农灌高负荷的需要，容量又不能太小，所以选择安装两台变压器的方式，型式为SFSZ7-31500/110，额定容量比为：31500/31500/31500；变电站有两条110kV线路，正常运行方式为1路主供，1台变压器运行，另一条线路单向备自投，两台变压器的损耗性能参数如表2：

容量 变压器名称 （kVA） P0（kW） 高—中 甲变（1#） 31500 31.8 高—低 中—低 高—中 乙变（2#） 31500 31.8 高—低 中—低 147.7 143.8 121.7 146.9 143.4 119.32 空载损耗负载损耗（kW） 两台变压器的阻抗和变比基本相同，为简化计算方法，采用稳态工程计算式。计算1#变压器各侧额定负载损耗，分别为：高压侧Pk1=( Pk12+ Pk13-Pk23)/2=84.9kW，中压侧Pk2= 62.8kW，低压侧Pk3=58.85kW；计算2#变压器各侧额定负载损耗分别为：高压侧

Pk1= 85.49kW，中压侧

Pk2=60.14kW，低压侧Pk3=57.91kW。 得出两台变压器一次侧绕组的最佳负载系数分别为：

ß1J=P10/(Pk1Pk2Pk3/Pk23) =50.1% ß2J =P20/(Pk1Pk2pk3/Pk23) =52.7%

正常负载条件下，变压器实际运行的负载系数

β=S/Sn=11000kVA/31500kVA=35%。

农灌时，变压器实际运行的负载系数β=S/（Sn1+ Sn2） =50000kVA/63000 kVA=79%。

相比较得出：正常负载和农灌时，变压器实际运行的负载系数在其经济运行负载区域范围内。

正常方式下：

甲变压器运行时有功损耗⊿P1= P01+β2Pk1=31.8+β284.9=42.2 kW。

甲变压器效率η=（Pk1-⊿P1）/Pk1=99.6%。

乙变压器运行时有功损耗

按《工矿企业电力变压器经济运

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⊿P2=P+βP=31.8+β85.49=42.3k02k2行导则》，在此，仅考虑有功功率损耗，

对变压器容量选择的经济性进行核W

算；由于变压器三侧绕组容量相等，

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乙变压器效率η=99.6%。 两台变压器都运行时有功损耗⊿P=

P02+ P02+（β/2）2（Pk1+Pk2）=68.8 kW。

变压器效率η=99.37%。 可以看出，正常方式下，甲变压器运行，较乙变压器和两台变压器同时运行的总功率损耗都低。

两台变压器都运行时有功损耗⊿P= P02+ P02+β2（Pk1+Pk2）= 170kW。

变压器效率η=99.66%。 可以看出，选择两台31500kVA的变压器能够满足负荷变化的需求。

三、变电站需要扩建或增容 栾庄变电站地处负荷中心地段，

甲变（1#） 40000 乙变（2#） 40000 拟新增3# 拟更换 40000 63000 35.65 35.63 35.63 *60 134.52 134.73 134.73 *260 表中*的数据为参照《三相油浸电力变原两台变压器运行，若负载为60000kW时，变压器的负载系数为（假定变压器并列运行时的负载平衡）： β=S/Sn=60000kVA/80000kVA=75%。

两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=

P01+β2Pk1=35.65+β2134.52= 111.3kW。

农灌时两台变压器同时运行： 压器技术参数和要求》给出的标准数据。

95年建设投运；随着经济的快速发展，⊿P2=P02+β2Pk2=35.63+β2134.73= 目前，区域内的用电负荷稳定在111.4kW。 60000kW左右，最高时可达65000kW，所带负荷全部为一、二类负载，原为两台双绕组、型式为SFZ7-40000/110的变压器；当一台变压器停电检修或故障时，约有5000 kW的负荷能够通过10kV的线路调至临近的变电站供电，有约10000kW的负荷不能供出，需要对用户停电,在周围再建新变电站困难的前提下，决定对变电站进行扩建或增容，考虑了两种方案，一是把两台变压器更换为容量为63000kVA的变压器，再是增加一台40000kVA的变压器，对两种方案进行论证比较分析。变压器损耗的性能参数如表3

变压器名称 容量 空载损耗 负载损耗 Pk（kW） （kVA） P0（kW） 总损耗功率

⊿P=⊿P1+⊿P2=222.7kW。 若增加第三台变压器，则变压器的负载系数

β=S/Sn=600000kVA/120000kVA=50%。

三台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=

P01+β2Pk1=35.65+β2134.52= 69.3kW。 ⊿P2= ⊿P3=

P02+β2Pk2=35.63+β2134.73= 69.3kW。 总损耗功率

⊿P=⊿P1+⊿P2+⊿P3=207.9kW。 可见，三台变压器运行较两台运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×（222.7-207.9）kW=1298kWh。

若更换为两台SFZ7-63000/110的变压器运行；

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其负载系数

两台变压器并列运行时的有功损耗分别为：⊿P1=⊿P2=

P0+β2Pk=60kW+β2260kW=119kW。 总功率损耗⊿P=⊿P1+⊿P2=238kW。 若单台SFZ7-63000/110的变压器运行其负载系数

β=S/Sn=60000kVA/63000kVA=95.2%。

变压器的有功损耗为：⊿P1=⊿P2= P0+β2Pk=60kW+β2260kW=295.8kW，高于两台变压器并列运行的功率损耗。 可见三台SFZ7-40000/110变压器运行较两台SFZ7-63000/110kVA运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×（238-207.9）kW=263676kWh。

可见三台SFZ7-40000/110变压器运行较一台SFZ7-63000/110kVA运行每年节约电能A=T×⊿P=8760h×

参考文献：

（1）《电力变压器运行规程》

（2）《工矿企业电力变压器经济运行导则》 (3)《三相油浸电力变压器技术参数和要求》

（295 .8-207.9）kW=770000kWh 40000kVA变压器的增容方案，在改造投资基本不变的前提下，做到了安全性和经济性的双重兼顾；符合《工矿企业电力变压器经济运行导则》的要求；且当一台变压器故障或正常停电检修时，另两台变压器能够承担正常供电任务，满足供电企业安全可靠供电的基本要求。

通过以上计算分析可以得出结论：变电站变压器容量选择过大，增加投入成本，造成资金浪费；容量选择过小，不能满足供电的需求，使变压器过载运行，影响变电站对外安全可靠供电。如果变压器容量选择得当，不仅节约建设的一次性投资，而且能够有利于变压器的安全经济运行，减少运行、维护的费用。

β=S/Sn=60000/126000=47.6%。 可以看出，我们选择增加一台SFZ7—

手稿日期：2005年6月16日

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