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摘要：由于農村用電負荷往往偏小，因此變壓器容量的選擇至關重要。容量選擇小了，不能滿足負荷增長的要求；容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網同價的要求。本文主要介紹用負荷增長曲線法來選擇變壓器的容量。

關鍵詞：用電負荷變壓器容量負荷增長曲線法

1、前言

農網35kV變電所多為農網改造的終端變，其供電范圍為1～3個鄉，改造前主要由10kV線路從縣中心變送電，不僅供電半徑大、電壓低、電能損耗大，而且不能滿足供電的可靠性和負荷發展的需要。因此興建35kV變電所成為農網改造的重要內容。由于農村用電負荷往往偏小，因此變壓器容量的選擇至關重要。容量選擇小了，不能滿足負荷增長的要求；容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網同價的要求。本文主要介紹用負荷增長曲線法來選擇變壓器的容量。

2、負荷預測

做好負荷預測是正確選擇變壓器容量的前提，主要有以下幾個方面：

(1)了解當前實際的用電負荷：

首先確定新建35kV變電所的供電范圍，從縣電力公司了解供電范圍內近幾年的供用電情況。其主要數據資料有：年用電量(kW·h)、年最大負荷(kW)、年用電增長率(%)。由于農村用電環境的制約(供電質量差、電費高等)，實際發生的用電負荷小于實際用電需求。

(2)了解鄉鎮近期、遠期經濟發展規劃：

對有些有特色資源、特色產業的鄉鎮，應多考慮用電對山區開發所造成的瓶頸，應考慮潛在的用電負荷的增長。了解鄉鎮近期、遠期經濟發展規劃，滿足負荷正常發展的要求，是考慮變壓器容量的重要依據。

(3)考慮同網同價后農村用電正常負荷的需求：

由于眾所周知的原因，農民用電難，嚴重制約了農民用電的積極性，因此同網同價后，農民對用電的需求將會有較大的增長：一是家電普及；二是農村加工用電。

3、用負荷增長曲線法來選擇農網35kV變電所的變壓器容量

(1)繪制最大負荷增長曲線：

根據負荷預測可確定兩個重要數據，第一個重要數據是變壓器投運時的年最大負荷(kW)，假定為P0。第二個重要數據是變壓器投運后每年的年用電增長率(%)，假定為X%，并假定每年用電增長率相同，則年最大用電負荷增長的公式為：

Pn=Po(1+X%)nkW

式中Pn--變壓器投運后第n年的年用電最大負荷kW

n--變壓器投運后第n年，n=0～20年

采用取點法可以繪制出最大負荷增長曲線。

考慮功率因數為cosφ，則：

Sn=Pn/cosφ=Po(1+X%)n/cosφkVA

現舉例來繪制一個負荷增長曲線：

取Po=800kW,X=7,cosφ=0.8，則：

Sn=800×(1+7%)n/0.8=1000(1+7%)nkVA

通過取點法繪出最大負荷增長曲線，見圖1。

(2)繪制平均負荷增長曲線：

根據年用電量或負荷率，我們可以確定年平均用電負荷(kW)，設為Pe。假定負荷率為K，平均負荷年增長率仍為X%，則平均負荷增長曲線的公式為：

Pe=K·Pn=K·Po(1+X%)nkW

Se=Pe/cosφ=K·Po(1+X%)n/cosφ=K·SnkVA

由于農村負荷率一般不高，我們取K=0.5，則上例中平均負荷增長曲線公式為：

Se=0.5×1000(1+7%)n=500(1+7%)nkVA

同樣用取點法繪出平均負荷增長曲線，見圖1。

(3)繪制變壓器各級額定容量于圖中：

選取變壓器容量分別為Sn=1600kVA,2000kVA,2500kVA,3150kVA,4000kVA，將變壓器額定容量繪制于圖1中。

(4)繪制變壓器最大過負荷容量：

考慮農村日負荷曲線中，最大用電負荷時間一般不超過2h，因此我們可以將變壓器事故允許過負荷的允許時間，為120min時的過負荷倍數1.3倍，作為變壓器本身正常情況下最大過負荷能力。則將變壓器最大過負荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA分別繪制于圖1中。

(5)方案技術比較確定變壓器的容量：

①變壓器額定容量滿足平均負荷增長的需求：

從圖1中我們可以看出：Sn=1600kVA＜Semax=1935kVA,不滿足要求，此方案取消。

②變壓器最大過負荷容量滿足最大負荷增長的需求：

從圖1中，變壓器最大過負荷容量，與最大負荷增長曲線的交點的橫坐標，就是最大負荷增長，達到變壓器最大過負荷能力時的年限，其結果列表如下：

表1

變壓器額定容量(KVA)2000250031504000

變壓器最大過負荷容量(KVA)2600325040955200

最大負荷增長到達變壓器最大過負荷容量時的年限(年)14.117.4＞20＞20

滿足最大負荷增長的需求不能滿足基本滿足完全滿足完全滿足

從結果分析：Sn=4000KVA，容量太大，此方案取消。

(6)方案經濟性比較確定變壓器的容量：

經過技術比較，我們初步選取Sn=2000kVA,Sn=2500kVA,Sn=3150kVA進行經濟性比較。

①空載損耗：其參數分別為2.9kW、3.4kW、4.0kW。假設變壓器正常運行20年，每年運行8760小時，并假定每kW·h平均成本為0.35元，則最大空載損耗分別為：

SZ9－2000/35：

20×8760×2.9×0.35=17.78萬元

SZ9－2500/35：

20×8760×3.4×0.35=20.85萬元

SZ9－3150/35：

20×8760×4.0×0.35=24.53萬元

②設備費：由變壓器廠提供價格資料，結果見表2。

③最大負荷超過變壓器最大過負荷容量，而少供電的損失：假定全年最大負荷運行時間分別為：3個月、2個月、1個月，并假定變壓器正常運行20年。按供1kW·h電量的利潤為0.05元計算，則少供電而少得利潤分別為：

SZ9-2000/35：

同樣2個月為：20.35萬元，1個月為：10.18萬元。

SZ9-2000/35：

同樣2個月為：4.53萬元，1個月為：2.27萬元。

④綜合費：綜合費=空載損耗+設備費+少供電損失，此指標越小的經濟性越好，見表2。

(7)綜合比較，最后選擇變壓器容量：

將技術比較、經濟性比較的結果列表3如下：

從結果分析，我們選擇SZ9-2500/35型變壓器最好。

4、結論

通過負荷增長曲線法，從圖中我們可以非常直觀地判斷出變壓器的合適容量。經技術經濟分析，即滿足負荷增長的需求，又滿足經濟性要求。因此這是一種非常直觀、實用的選擇農網35kV變電所變壓器容量的方法。