農網高過載能力配電變壓器配置分析

摘要：我農網由于用電時段分布不均，容易造成部分地區配電干式變壓器短時段嚴重過載運行，采用高過載配電干式變壓器可解決此問題。本文介紹了高過載配電干式變壓器的性能要求和配置原則，以及實際運行效果和經濟效果。關鍵詞：干式變壓器；農村電網；高過載高過載能力配電干式變壓器是指滿足一定的過載曲線，且不影響正常使用壽命的配電干式變壓器，主要針對農村配電干式變壓器全年絕大部分時間處于輕載運行狀態，年平均負載率偏低，但用電負荷時段較為集中，春節農村用電負荷急劇增長，造成干式變壓器短時段嚴重過載甚至燒毀等情況，解決農村春節及農忙時期的安全穩定供電，同時確保農村配電干式變壓器的運行經濟性。解決配電干式變壓器過載運行問題的方法有三種：一是單純增加配電干式變壓器的容量，這是較為直觀的一種，但這樣既造成電網投資成本的大幅提高，又會增加配電干式變壓器的空載損耗，使得電網運行效益顯著降低；二是采用可調容干式變壓器，雖然可調容干式變壓器能使總體運行損耗降低，但投資成本將大幅增加；三是采用一種在一定時間內具有較強過負載運行能力的配電干式變壓器，即本文論述的高過載配電干式變壓器，是經濟高效地解決這一難題的理想方案。1 性能參數要求高過載能力配電干式變壓器主要通過三個方面實現過載性能。一是優化配變結構，通過增加干式變壓器高、低壓繞組油道的數量（即增加內散熱面積），降低繞組對油的溫度，防止干式變壓器過載的線圈局部過熱；二是增加油箱的散熱面積，降低干式變壓器頂層油對外部空氣的溫升；三是通過選用耐高溫絕緣材料和絕緣油，提高相關元件和絕緣部件的耐熱性能等，增強配電干式變壓器耐高溫能力。根據《農網高過載能力配電干式變壓器技術導則》（家電網公司企業標準Q/GDW 11190–2014），高過載能力配變過載性能須滿足1.5 倍額定容量6 h，1.75 倍額定容量3 h，2.0 倍額定容量1 h 階段性連續運行的設計要求，且不影響干式變壓器正常使用壽命，如圖1 所示。2 適用條件與容量選擇根據《農網高過載能力配電干式變壓器技術導則》，高過載能力配變適用于年平均負荷率低、負荷峰谷差大、春節農忙時期負荷短時大幅增長的配電臺區，原則上要求上一年度平均負荷率應低于25%。其中平均負荷率β由全年用電量W 和上一年度較大負荷Pmax 計算得到，計算公式為β = W/(8760×Pmax)×100%。高過載能力配變容量根據臺區現狀年較大供電負荷，結合近3 年較大負荷年均增長情況，按滿足5 ～ 10年供電需求，確定高過載能力配變容量，推薦的高過載能力配變容量如表1 所示。3 應用情況3.1 配變臺區使用高過載能力前運行情況南方電網某配變臺區原采用630 kVA 常規配變，高峰期可達3.5 h 過載時間，較大負荷達1.75 倍電流，集中時間在晚上6:30—22:00，日較大負荷在175%，日較小負荷在10.8%，年平均較小負荷率在38.5%，年平均較大負荷率137%，年平均負荷率129%，那么此干式變壓器每月都滿負荷及超負荷時間達3.5 h 左右，已嚴重超負荷運行。從負荷現象中可了解，是一種明顯的晚上住宅區用電負荷高，同一區域在一天中的電力負荷是要么高負荷、要么低負荷現象，若采用增容考慮，那么必須選用較小1000 kVA 干式變壓器，那么變成日較大負荷在111%，日較小負荷在6.8%，不符合經濟運行要求。臺區負荷電流情況如圖2、表2 所示。3.2 采用高過載能力配電干式變壓器后情況高過載干式變壓器可在正常溫升試驗要求的基礎上耐高溫配變溫升可滿足F 級及以上絕緣限制值，溫升施加電流過程曲線頂層油、繞組（平均）、鐵芯油箱及結構表面都是在100 ℃以內，繞組（熱點）110 ℃。某臺區采用高過載能力配電干式變壓器后，較大負荷月發生在7 月份，負荷為1598 A（負載率175%）3.5 h，是額定負荷的1.75 倍。通過使用效果看，此干式變壓器是可以在1.75倍額定電流安全運行3.5 h 的，并且該干式變壓器采用的絕緣系統溫升耐熱等級可達到130 ℃，滿足高負載下溫升要求。經使用一段時間證明，該臺區采用高過載能力配電干式變壓器可安全運行。運行情況如表3 所示。從經濟性分析，高過載能力配電干式變壓器的購置成本是同容量的普通配電干式變壓器的1.2 倍左右。考慮干式變壓器購置成本和空載年運行費，對比采用高過載能力配變和普通大容量配變兩種方案，選擇高過載能力配電干式變壓器的購置成本與大容量干式變壓器基本相當，但高過載能力配電干式變壓器空載年運行費用只有大容量干式變壓器的70% 左右，相比普通大容量配變方案，高過載能力配變方案的經濟性更優。4 結束語我農網由于用電時段分布不均，容易造成部分地區配電干式變壓器短時段嚴重過載運行，而高過載配電干式變壓器比增加干式變壓器容量和使用調容干式變壓器更加合理經濟。高過載配變需求正不斷增大，南方電網某臺區試用了630 kVA 容量的高過載配變且得到良好的效果，證明大容量配變采用高過載配變也是切實可行的。目前導則只對50 ～ 200 kVA 的小容量配變做了初步規定，且尚沒有發布家標準，仍處在初步發展階段，因此對高過載配變的研發、使用仍需進一步探索。

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