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DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722121
摘要：配电变压器是电网中分布最广、数量最多的电气设备之一。配变的节能运行效果对整个电网的经济运行起到十分关键的作用。一直以来，一般以选择更高级别的配变来达到更好的节能效果。本文通过对配变损耗的组成进行分析，利用广东电网理论计算系统进行仿真计算，总结出各类常见变压器类型的经济运行区的负载率区间，同时对不同型号不同容量的配变进行替换，并逐一验证计算，得出在某些特定情况下，选择特定类型和特定型号的配变更具经济性的结论，根据计算分析结果。最后对传统的配变经济运行选型标准进行补充完善，形成更为完整的配变经济运行的选型标准，为配电网的规划建设提供指导。
关键词：经济运行；线损；配变；选型
随着全社会节能环保意识的提高，供电企业对设备的节能降损越来越重视，一方面，设备的经济运行可以给企业减少损耗，带来经济效益，另一方面，设备的经济运行可以减少电能浪费，是社会实现节能环保转型的一项重要举措。配电网直接面向千家万户，配网中的设备最多，且分布最广，而配变就是配网中重要的组成部分。配变型号越高，节能效果越好。[1]但运行损耗还于配变的实际容量选择相关，在不同的运行负荷和不同场合下，应综合考虑配变型号及容量两个因素，本文通过对配变类型的选取及配变容量的选取进行计算分析，探讨研究配变经济运行的选型标准。
1 配变损耗构成
变压器的损耗可分为两类，一类是空载损耗，由于损耗由变压器铁芯产生，包括磁滞损耗和涡流损耗，即铁损，该类损耗与变压器所带的负荷无关；另一类是负载损耗，主要是由绕组电阻产生，即铜损，该类损耗与负荷电流的平方成正比。
式中：ΔP为总损耗；P空为额定空载损耗；P负载为额定负载损耗；η为变压器负载率。
不同等级型号的变压器具有不同的空载损耗和负载损耗参数，对于一定负荷的变压器，不同容量的配变具有不同的负载率，因此影響变压器损耗的因素主要是配变压器的等级型号和配变的容量。[2]
2 基于经济运行的配变选型分析
配变经济运行时，配变损耗是最低的，由（1）式可知，配变的负荷越低，损耗越低。由于实际负荷是波动的，本文研究的经济运行是指在在一定负荷下，损耗最低的状态，即线损率最低时的状态。下面重点对影响配变经济运行的两个因素的选取做分析。
2.1配变类型选取
目前常见的配变类型主要有S7、S9、S11、SCB，SH15，其中S7属于高损配变，正逐步淘汰，SH15系列属于非晶合金变压器，具有良好的低损耗的特性，非晶合金变压器空载损耗显著低于常规变压器，而负载损耗与非晶合金变压器相当，在相同负载率下，非晶合金变压器呈现低损耗特性。因此正常情况下，选取非晶合金变压器的线损率更低。
在采购中，非晶合金变压器造价更高，对于负载率较高的变压器，考虑一种替换的情况：若采用更高容量的常规变压器代替非晶合金变压器，是否线损率更低，利用广东电网线损理论计算系统进行仿真计算验证。
选取SH15500进行计算，设定负载率为70%，比较其更换为S11630/10、S11800/10变压器的损耗情况，计算结果如下表所示：
通过以上分析计算可知，对于负载率较高的非晶合金变压器，更换更大容量常规变压器后，损耗更低。且根据《南方电网公司电网工程主要设备材料信息价》，S11630/10采购价格略低于SH15500，因此在负载率较高的情况下，选取高一级容量的常规变压器是更为合理的。
综上所述，基于经济运行的条件下，对于负载率较低的情况，选用非晶合金变压器具有较好的经济性；但负载率较高时，则在综合采购价格的条件下，选取更大容量的常规变压器更具经济性。
2.2 配变容量的选取
根据（1）式，利用计算出损耗除以总的供电量即可得到线损率，其中总的供电量等于总损耗加上实际负荷。
其中△P%为配变线损率，P负荷为变压器的所带负荷。
解上式一元二次方程可知，当
时，即实际负载损耗等于空载损耗时候对应的负载率，变压器线损率最小。由此可知，当配变处于最佳负载率的时，线损率最小，高于或低于最佳负载率线损率都出现上升。因此一般情况下，变压器容量选取时，只要确保运行后的负载率处在最佳负载率附近，即可达到经济运行的效果。利用公式（3），选取常用的S7、S9、SCB9、S11、S13、SH15变压器的常用容量进行计算，结果如下：
通过分析以上数据，非晶合金变压器在平均负载率为20%～25%之间时网损率最低。S7变压器经济运行时的最佳负载率范围为35%～40%，S9变压器最佳负载率范围为40%～45%，SC（B）9变压器最佳负载率范围为50%～55%，S11变压器最佳负载率范围为35%～40%，S13变压器最佳负载率范围为25%～35%。非晶合金变压的最佳负载率区间最低，其次是S13、S7、S11、S9，最佳负载率区间最高的是SC（B）型的变压器。
由于非晶合金变压器采购较高，但降损效果好，考虑一种替换的情况：若处于相同负荷下，负载率40%～60%的常规变压器更换为低一级容量的非晶合金变压器，损耗是否更小，通过以下计算进行验证。
设定负荷200kW，功率因数为1.00，选取常规变压器容量为500kVA，对比采用S11500/10与SH15400、SH15315变压器的网损情况，计算结果如下表。
分析可知，负载率为50%的SH15400变压器的损耗损低于S11500/10的常规变压器，而负载率为63.49%的SH15315的损耗则高于S11500/10常规变压器。因此，在非晶合金变压器选取时，在负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金变压器比常规变压器更具经济性。但是，在常规变压替换成的非晶合金变压器时，需考虑电网运行的灵活性，确保充分的容量裕度，非晶合金变压器的负载率选取不可过高，同时由于非晶合金材料铁芯容易出现磁饱和，因此不宜长时间处于过载的情况。[3] 3 配变经济运行的选型标准
结合常规变压的选型技术要求，结合以上对变压器等级型号及容量选取的分析，特别是对非晶合金变压器替换验证计算的结果，完善补充了基于配变经济运行的配变选型标准。
（1）配电变压器宜采用三相（单相）、双线圈、油浸式、有载调压或无励磁调压、自冷或自然油循环风冷、低损耗变压器。冷却方式优先采用自冷。
（2）变压器类型的选取：优先采用非晶合金变压器，根据采购资金，选择更高型号的配变具有更好的节能特性，但对于有有过载要求的场合，则不宜采用非晶合金变压器。
（3）非晶合金变压器容量选取：依据负荷情况，按照变压器20%～25%的最佳平均负载率选取变压器容量，并可适当提高平均负载率。在对于负载率较低的情况，选用非晶合金变压器具有较好的经济性；但负载率较高时，则在综合采购价格的条件下，选取大一级容量的常规变压器比非晶合金变压器更具经济性。
（4）常规变压器容量选取：依据负荷情况，按照S7变压器经济运行时35%～40%的平均负载率区间，S9变压器40%～45%的平均负载率区间，SC（B）9变压器50%～55%的平均负载率区间，S11变压器35%～40%的平均负载率区间，S13变压器25%～35%的平均负载率区间，相应选取变压器容量。在平均负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金變压器比常规变压器更具经济性。
4 结论
根据常规的选型经验，非晶合金变压器具有更好的经济性，具体应根据负荷情况、应用场合及成本资金等情况进行选取.通过计算分析，在平均负载率较大的条件下，高一级容量的常规变压器在节能特性和成本对比上均优于非晶合金变压器，而在平均负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金变压器比常规变压器更具经济性。在进行配变选型时可参照以上完善后的配变经济运行的选型标准开展工作。
参考文献：
[1]齐晓波.电力变压器经济运行分析[J].陕西电力，2010（3）.
[2]胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，1999.
[3]刘增博，等.非晶合金变压器节能效果研究[J].电气技术，2014.06.
[4]李颖峰，等.非晶合金变压器的节能效果及应用[J].电力需求测管理，2009.05.
摘要：配电变压器是电网中分布最广、数量最多的电气设备之一。配变的节能运行效果对整个电网的经济运行起到十分关键的作用。一直以来，一般以选择更高级别的配变来达到更好的节能效果。本文通过对配变损耗的组成进行分析，利用广东电网理论计算系统进行仿真计算，总结出各类常见变压器类型的经济运行区的负载率区间，同时对不同型号不同容量的配变进行替换，并逐一验证计算，得出在某些特定情况下，选择特定类型和特定型号的配变更具经济性的结论，根据计算分析结果。最后对传统的配变经济运行选型标准进行补充完善，形成更为完整的配变经济运行的选型标准，为配电网的规划建设提供指导。
关键词：经济运行；线损；配变；选型
随着全社会节能环保意识的提高，供电企业对设备的节能降损越来越重视，一方面，设备的经济运行可以给企业减少损耗，带来经济效益，另一方面，设备的经济运行可以减少电能浪费，是社会实现节能环保转型的一项重要举措。配电网直接面向千家万户，配网中的设备最多，且分布最广，而配变就是配网中重要的组成部分。配变型号越高，节能效果越好。[1]但运行损耗还于配变的实际容量选择相关，在不同的运行负荷和不同场合下，应综合考虑配变型号及容量两个因素，本文通过对配变类型的选取及配变容量的选取进行计算分析，探讨研究配变经济运行的选型标准。
1 配变损耗构成
变压器的损耗可分为两类，一类是空载损耗，由于损耗由变压器铁芯产生，包括磁滞损耗和涡流损耗，即铁损，该类损耗与变压器所带的负荷无关；另一类是负载损耗，主要是由绕组电阻产生，即铜损，该类损耗与负荷电流的平方成正比。
式中：ΔP为总损耗；P空为额定空载损耗；P负载为额定负载损耗；η为变压器负载率。
不同等级型号的变压器具有不同的空载损耗和负载损耗参数，对于一定负荷的变压器，不同容量的配变具有不同的负载率，因此影響变压器损耗的因素主要是配变压器的等级型号和配变的容量。[2]
2 基于经济运行的配变选型分析
配变经济运行时，配变损耗是最低的，由（1）式可知，配变的负荷越低，损耗越低。由于实际负荷是波动的，本文研究的经济运行是指在在一定负荷下，损耗最低的状态，即线损率最低时的状态。下面重点对影响配变经济运行的两个因素的选取做分析。
2.1配变类型选取
目前常见的配变类型主要有S7、S9、S11、SCB，SH15，其中S7属于高损配变，正逐步淘汰，SH15系列属于非晶合金变压器，具有良好的低损耗的特性，非晶合金变压器空载损耗显著低于常规变压器，而负载损耗与非晶合金变压器相当，在相同负载率下，非晶合金变压器呈现低损耗特性。因此正常情况下，选取非晶合金变压器的线损率更低。
在采购中，非晶合金变压器造价更高，对于负载率较高的变压器，考虑一种替换的情况：若采用更高容量的常规变压器代替非晶合金变压器，是否线损率更低，利用广东电网线损理论计算系统进行仿真计算验证。
选取SH15500进行计算，设定负载率为70%，比较其更换为S11630/10、S11800/10变压器的损耗情况，计算结果如下表所示：
通过以上分析计算可知，对于负载率较高的非晶合金变压器，更换更大容量常规变压器后，损耗更低。且根据《南方电网公司电网工程主要设备材料信息价》，S11630/10采购价格略低于SH15500，因此在负载率较高的情况下，选取高一级容量的常规变压器是更为合理的。
综上所述，基于经济运行的条件下，对于负载率较低的情况，选用非晶合金变压器具有较好的经济性；但负载率较高时，则在综合采购价格的条件下，选取更大容量的常规变压器更具经济性。
2.2 配变容量的选取
根据（1）式，利用计算出损耗除以总的供电量即可得到线损率，其中总的供电量等于总损耗加上实际负荷。
其中△P%为配变线损率，P负荷为变压器的所带负荷。
解上式一元二次方程可知，当
时，即实际负载损耗等于空载损耗时候对应的负载率，变压器线损率最小。由此可知，当配变处于最佳负载率的时，线损率最小，高于或低于最佳负载率线损率都出现上升。因此一般情况下，变压器容量选取时，只要确保运行后的负载率处在最佳负载率附近，即可达到经济运行的效果。利用公式（3），选取常用的S7、S9、SCB9、S11、S13、SH15变压器的常用容量进行计算，结果如下：
通过分析以上数据，非晶合金变压器在平均负载率为20%～25%之间时网损率最低。S7变压器经济运行时的最佳负载率范围为35%～40%，S9变压器最佳负载率范围为40%～45%，SC（B）9变压器最佳负载率范围为50%～55%，S11变压器最佳负载率范围为35%～40%，S13变压器最佳负载率范围为25%～35%。非晶合金变压的最佳负载率区间最低，其次是S13、S7、S11、S9，最佳负载率区间最高的是SC（B）型的变压器。
由于非晶合金变压器采购较高，但降损效果好，考虑一种替换的情况：若处于相同负荷下，负载率40%～60%的常规变压器更换为低一级容量的非晶合金变压器，损耗是否更小，通过以下计算进行验证。
设定负荷200kW，功率因数为1.00，选取常规变压器容量为500kVA，对比采用S11500/10与SH15400、SH15315变压器的网损情况，计算结果如下表。
分析可知，负载率为50%的SH15400变压器的损耗损低于S11500/10的常规变压器，而负载率为63.49%的SH15315的损耗则高于S11500/10常规变压器。因此，在非晶合金变压器选取时，在负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金变压器比常规变压器更具经济性。但是，在常规变压替换成的非晶合金变压器时，需考虑电网运行的灵活性，确保充分的容量裕度，非晶合金变压器的负载率选取不可过高，同时由于非晶合金材料铁芯容易出现磁饱和，因此不宜长时间处于过载的情况。[3] 3 配变经济运行的选型标准
结合常规变压的选型技术要求，结合以上对变压器等级型号及容量选取的分析，特别是对非晶合金变压器替换验证计算的结果，完善补充了基于配变经济运行的配变选型标准。
（1）配电变压器宜采用三相（单相）、双线圈、油浸式、有载调压或无励磁调压、自冷或自然油循环风冷、低损耗变压器。冷却方式优先采用自冷。
（2）变压器类型的选取：优先采用非晶合金变压器，根据采购资金，选择更高型号的配变具有更好的节能特性，但对于有有过载要求的场合，则不宜采用非晶合金变压器。
（3）非晶合金变压器容量选取：依据负荷情况，按照变压器20%～25%的最佳平均负载率选取变压器容量，并可适当提高平均负载率。在对于负载率较低的情况，选用非晶合金变压器具有较好的经济性；但负载率较高时，则在综合采购价格的条件下，选取大一级容量的常规变压器比非晶合金变压器更具经济性。
（4）常规变压器容量选取：依据负荷情况，按照S7变压器经济运行时35%～40%的平均负载率区间，S9变压器40%～45%的平均负载率区间，SC（B）9变压器50%～55%的平均负载率区间，S11变压器35%～40%的平均负载率区间，S13变压器25%～35%的平均负载率区间，相应选取变压器容量。在平均负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金變压器比常规变压器更具经济性。
4 结论
根据常规的选型经验，非晶合金变压器具有更好的经济性，具体应根据负荷情况、应用场合及成本资金等情况进行选取.通过计算分析，在平均负载率较大的条件下，高一级容量的常规变压器在节能特性和成本对比上均优于非晶合金变压器，而在平均负载率较低的情况，则选取低一级容量的非晶合金变压器比常规变压器更具经济性。在进行配变选型时可参照以上完善后的配变经济运行的选型标准开展工作。
参考文献：
[1]齐晓波.电力变压器经济运行分析[J].陕西电力，2010（3）.
[2]胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，1999.
[3]刘增博，等.非晶合金变压器节能效果研究[J].电气技术，2014.06.
[4]李颖峰，等.非晶合金变压器的节能效果及应用[J].电力需求测管理，2009.05.